高架橋垂直綠化存在的問題及解決方案

　　近年來，隨著高架道路系統的逐步完善，為進一步擴展城市綠化空間，美化城市環境，國內各個城市在推進地面綠化建設的同時，大力發展以高架橋垂直綠化為重點的立體綠化建設，取得了可喜的成績。作為率先嘗試高架綠化掛盆技術的城市，其綠化創新理念對全國其他各大城市的高架、立交綠化起到了一定的示范作用。這些高架上的綠化主要是以盆栽為主，采用外掛和頂置兩種形式。隨著時間的推移，在使用過程中，常年的風曬雨淋，使這些掛盆在美化道路環境，形成空中綠鏈的同時也逐漸顯現出一定的弊端及安全隱患。與此同時，一些新科技、新技術、新觀念的涌現，也促使與時俱進的我們重新審視這些服役已久的綠化盆栽，并提出改造提升的新要求、新標準。

　　一、高架橋垂直綠化存在的問題

　　1、實例分析

　　1.1以上海延安路等高架橋垂直綠化為例分析

　　綠化容器存在的問題（如下圖）分析：
　　①綠化使用的掛盆塑料容器在室外日曬雨淋易老化，安全性較差，使用年限短；
　　②塑料容器耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒，燃燒時產生有毒氣體；
　　③容器本身不具有蓄水功能，水、土、肥保持時間短，易流失；
　　④容器采用較薄的塑料制作，沒有保溫隔熱的效果，功能性差。
 

外掛式花盆

頂置式花盆

　　固定容器結構存在的問題（如下圖）分析：
　　①固定容器結構暴露面大，易銹蝕，不美觀；
　　②容器與結構缺少固定件，植物蓬徑變大后遇強風，易挪動，有安全隱患；
　　③整體用鋼量大，焊點多；
　　④鋼結構維護量大，成本高。
 

固定容器結構

　　植物養護存在的問題（如下圖）分析：
　　①灑水車人工噴灌很難控制噴灌面，對周圍環境造成污染；
　　②由于使用灑水車養護期間對交通造成影響，所以養護的時間和周期受到限制；
　　③養護需投入大量人力，物力，養護成本高。
 

灑水車

　　植物養護存在的問題（如下圖）分析：
　　①灑水車人工噴灌很難控制噴灌面，對周圍環境造成污染；
　　②由于使用灑水車養護期間對交通造成影響，所以養護的時間和周期受到限制；
　　③養護需投入大量人力，物力，養護成本高。

　　排水設計存在的問題分析：
　　①灌溉用水通過盆底的排水孔直接流出，易造成橋體和周圍環境的污染；
　　②長時間無蓄存的流水沖刷，造成土壤的滯水、保肥能力大大降低，造成土、肥很快流失。

　　據了解，上海每年都要在高架橋垂直綠化的后期養護和更新上投入大量人力、物力。并由《上海高架橋垂直綠化整體更新工程》 招標公告得知，上海市相關部門僅在2013年就投入2000萬左右為完善高架道路整體景觀面貌，針對上海高架垂直綠化盆體老化、內外盆之間用自攻螺絲進行固定的連接松動、排水不暢等問題，對高架道路垂直綠化進行整體更新。由此可知，高架橋垂直綠化如果前期設計的不合理，將會在后期引發很多問題，其改造同時增加了很大程度的成本消耗。

　　1.2以合肥包河大道高架橋垂直綠化為例分析

　　據了解，包河大道高架北起繁華大道，南至金斗路南，全長8.5公里。其中I標段北起繁華大道南至花園大道，全長約2.5公里，主橋長1.6公里。

　　重點說明排水設計存在的問題（類似杭州高架橋垂直綠化）（如下圖）分析：
　　①早期的自動滴灌供水系統設計不夠合理，高處澆足了水的時候，低處水漫溢，低處澆足水時高處又沒澆到位，而且自動滴灌噴淋安裝在高架橋道側，噴頭常被車輛刮落。一些路段因自動供水系統失效又不得不采用水罐車上高架人工澆水，影響高架交通暢通和人員安全。之后改進了噴淋系統，完善了排水系統，即如下圖的排水槽設計，設計理想目的是讓滿溢的滴灌水或者雨水通過盆栽底部下的排水槽接收將全部流入花盆的底托槽內，污水因此不會流到橋下產生污染，但是橋上的灰塵以及植物的落葉等隨機的掉落到排水槽，造成排水槽的堵塞，排水系統失效，同時污水不能正常排出，積累在排水槽內，長時間對花盆底部有相當程度的腐蝕損壞影響；
　　②灌溉系統所使用的滴灌管道設計的不合理，導致部分滴灌頭無法灌溉，影響植物水分正常獲取。
 

滴灌頭因某原因插入泥土無法澆灌
 

　　容器問題:早期安裝的綠化掛箱全部為頂置式掛箱，存在安全隱患。之后，容器有所改進，但功能性仍較差；

　　合肥其他高架橋垂直綠化使用容器存在的問題（如下圖）分析：
　　①采用單個塑料花盆固定在橋體橋欄上，固定裝置暴露在外部，容易生銹且影響美觀；
　　②塑料花盆使用易老化變形和損壞，使用壽命較短，后期會存在更換問題，增加了隱形綠化成本。其材質不具有隔熱保溫功能，不利于植物不同季節的生長；
　　③植物存活，由于花盆容積較小，植物生長受到極大限制，同時容器過小，內部所含有的植物土壤及基質成分也無法滿足植物，長期此種條件下，植物容易大面積死亡；
　　④無自動滴灌裝置系統，后期養護麻煩且人工澆灌不容易控制，澆灌時易造成水體灑落到公共空間，影響街道治安和造成二次污染。
 

塑料花盆

　　1.3以廣州內環路高架橋垂直綠化整飾工程為例分析

　　廣州市內環路高架橋垂直綠化長達20公里，投資總額約為3500萬元，原本設計分為兩個施工標段：內環路高架橋（恒福路—省汽車站段）、中山一路立交系統標段。工程內容包括：高架橋防撞墻上裝鋼支架、安放花盆、包鋁塑板、綠化噴淋系統等工程。
 

廣州市內環路高架橋

 

廣州市內環路高架橋

　　固定容器結構存在的問題（如下圖）分析：
　　①固定容器結構暴露面大，易銹蝕，不美觀；
　　②容器與結構固定件極少，僅兩個固定點，遇強風，易挪動，有安全隱患。

　　其灌溉系統以及綠化所使用的容器也存在相關問題。

　　據了解，并由廣州《橋梁綠化及配套設施升級改造勘察設計》招標公告得知，2013年廣州對全市100座立交橋和天橋的橋梁綠化及配套設施進行了升級改造。其改造項目總投資為人民幣6338萬元。項目工程建安費用限額為人民幣5046萬元,其中，綠化為3510萬元，市政為1536萬元。

　　主要包括：一是橋梁綠化升級改造。更換立交橋和天橋部分苗木，進行綠化升級改造，綠化面積約15778.04平方米。二是配套設施升級改造。包括更換破損、漏水花盆約26971個；對銹蝕的鋼支架進行防銹處理，對破損的支架進行加固或更換；對排水系統進行改造，將新增排水管接駁點至市政雨水檢查井中將高架橋，立交橋的PVC排水管更換為U型PVC排水槽；對綠化灌溉系統進行改造，將噴淋澆灌改造成滴灌；更換鋁塑板；對部分橋梁加裝水表約45組。

　　改造工程耗資巨大，改造內容很多，這表明之前的高架橋垂直綠化在后期確實存在很多嚴重的問題，導致相關部門不得不投入大量的財力、人力進行解決。

　　1.4以昆明二環西路黃土坡高架橋垂直綠化為例分析
 

昆明二環西路黃土坡高架橋

　　綠化容器存在的問題（如下圖）分析：
　　①綠化使用的塑料容器在室外日曬雨淋易老化，部分已破損，使用年限短；
　　②塑料容器耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒，燃燒時產生有毒氣體；
　　③容器本身不具有蓄水功能，水、土、肥保持時間短，易流失；
　　④容器采用較薄的塑料制作，沒有保溫隔熱的效果，功能性差。

　　種植基質問題：
　　種植容器內部的土壤基質因為容器破壞而減少，導致土壤基質水土肥流失，無法正常滿足植物生長。
　　固定結構問題：
　　①固定容器結構暴露面大，易銹蝕，不美觀；
　　②整體用鋼量大，焊點多；
　　③鋼結構維護量大，成本高。
 

龐大的底部固定托架

　　類似實例有衡陽市解放西路與西外環路的高架橋垂直綠化，問題分析如下：
　　①采用單個塑料花盆固定在橋體橋欄上，塑料花盆易老化，使用壽命短；
 

懸空的塑料花盆

　　②塑料花盆水泥欄桿上的只有窄窄的一條，懸空而置，存在安全隱患；
　　③采用普通的土壤基質，土壤基質重量重，荷載大，同時長期提供給植物的營養必須物質也無法滿足；
 

大塊的種植土

　　④固定結構問題，除了底部的鋼結構龐大（問題同上）外，同時上方固定容器的結構過于單薄以及不牢固，存在安全隱患。
 

固定結構

固定結構的連接

　　2、問題總結

　　通過實地考察調查研究，總結目前高架橋垂直綠化存在的問題：

　　一、綠化設施功能性差且易老化的問題。隨著時間的推移，綠化設施結構及種植容器以及基質等超過使用壽命引起老化，造成高架橋垂直綠化不能繼續或直接終止；

　　二、二次污染問題。高架橋垂直綠化中排水管道系統設計不合理，造成橋上污水無法通過相應排水管道排到污水處理區，造成橋下道路二次污染；

　　三、澆灌問題。傳統的高架橋垂直綠化普遍使用比較麻煩的人工澆灌方式，不僅綠化養護成難題同時耗費人力財力且可能會在人工澆灌過程中引起公共區域不方便；

　　四、高架橋垂直綠化植物后期養護問題。后期養護會長期花費一定的人力財力；

　　五、植物生長存活問題。高架橋特殊的生態環境，比如廢氣導致種植土壤PH偏高、鹽漬化程度嚴重、灰塵、橋表層水泥材質引起的起伏溫度、高度氣壓等，導致植物生長存活難；

　　六、高架橋垂直綠化景觀問題。部分高架橋垂直綠化設計過于雜亂復雜，與城市整齊美觀以及橋體規劃和諧相違背；

　　七、高架橋橋體外側承載問題。高架橋外欄的結構決定了其本身承載重量。部分高架橋外欄設計并沒有考慮到綠化情況，使得橋體無法安全保證承載重量較大的綠化懸掛設施。

　　二、高架橋垂直綠化的解決方案

　　1、更新設計方案

　　了解事實及問題后，分析發現國內高架橋頻頻問題出現是因為其綠化設計所采用的設計方法大多是沿用老辦法，沒有解決問題的關鍵，需要科學改進與創新。對于此，這里提出一套比較新的且系統性較完整的解決方案供參考。

　　1.1設計原則

　　設計原則：遵循安全性、景觀性、功能性、植物四個原則進行科學合理設計。
　　①安全性設計上，考慮到綠化設施需自身重量較輕，與高架橋的連接需牢固且便于檢修，淘汰將連接結構過分裸露至空氣中或者存在安全隱患的頂置花盆設計；
　　②景觀性設計上，考慮到綠化盆與高架橋體顏色結構尺寸等需達到外觀上和諧統一；
　　③功能性設計上，考慮到綠化盆需要具有提供植物生長環境且節約養護成本的功能，這點上考慮的不僅僅是短暫的植物生長存活及視覺美感更加要重視綠化長期進行的持續性以及生態作用影響；
　　④植物選擇設計上，考慮到高架橋惡劣的生長環境以及景觀效果，植物需：管理粗放、長勢良好、色彩鮮明，且嚴格要求植物的耐候性方面良好。

　　1.2設計目標

　　設計目標盡可能達到：
　　①安裝形式更安全，更方便；植物生長更健康，品種更豐富；
　　②整個系統與高架橋建筑外觀更匹配，更精美；
　　③養護澆灌用水節約50%左右；
　　④集中排水，大幅度減少對周邊環境和橋體的污染；
　　⑤盡量收集各種水源，減少水資源的浪費；
　　⑥種植盒體使用壽命達到30年以上，總體減少建造費用；
　　⑦明顯減少養護工作量，降低日常養護成本；
　　⑧從施工、養護等方面將高架橋垂直綠化對交通的影響降到最低。

　　1.3設計方案

　　整體主要設計方案如下圖所示：
 

安友高架橋垂直綠化系統設計方案示意圖

　　系統詳細介紹
　　①輕質蓄水種植容器特點：具備重量輕、耐老化、具有蓄水功能、保溫隔熱性能好、環保，造型美觀、有多種顏色可供選擇、還有收集雨水的作用等。相比現有的塑料容器、玻璃鋼容器具備使用壽命長、承載力的要求小、有很高的水分保存及供給作用、充分地保護植物及其根系等優勢，為植物生長提供好的環境。
　　②固定結構輕鋼結構特點：輕鋼結構設計受力合理、牢固、重量輕，保證系統穩定、安全；輕鋼結構隱藏于輕質蓄水種植容器內部；采用部分懸掛結構，減少在橋體上直接鉆孔、焊接等，安裝簡便、美觀；不易銹蝕，后期更換、檢修種植容器更加方便。
 

輕鋼結構

　　③輕量營養基質特點：輕量；保水、保肥、緩釋，提供植物必要生長成分；有機物及微量元素豐富，肥力持久；不易發生病蟲害。相比普通培養基質，具備輕量、能很好的維系植物長期生長的優勢。
　　④植物選擇設計：根據本地氣候條件及植物特點，選用少維護、耐候性強，對人體無害的植物品種；喜光，逆抗性強：梅雨季節不爛根枯萎；夏季耐炎熱高溫；冬季耐低溫；觀賞性強：色相變化，季相變化。相比選擇僅景觀性較好的植物，可選用黃馨，迎春花，三角梅，紅、綠刺梅和雜交小葉扶芳藤等植物，能抗高溫、耐嚴寒、耐旱，可粗放管理，更符合交通安全原則且好養護以及有利于高架橋垂直綠化的長期性持續。
　　⑤循環系統：包括自動低壓灌溉系統和集中排水系統。自動低壓灌溉系統使每個種植容器內的植物都能得到精準均勻的澆灌及施肥施藥等，集中排水系統可以使所有容器內多余的水分過濾后都能夠定點集中排放。

　　綜上所述“安友高架橋輕量一體垂直綠化系統”應用新優勢
　　一是“輕量”：種植容器輕、鋼結構總量輕、栽植基質輕。
　　二是“一體”：集中排水管道使單個容器排水成為一體，低壓灌溉管道使澆水給養自動一體。
　　三是“耐老化”：新型材料的種植容器耐老化，鋼托架隱藏在容器后部，不易銹蝕。因為有蓄水層，基質、養分不易流失。
　　四是“安全”：重量減輕、結構不易銹蝕、容器耐老化都增加了系統的安全性。
　　五是“新型”：種植容器的材料新、構造新、功能新、外形也新穎美觀。
　　六是“節約”：定點對植物進行滴灌并能收集雨水，中水利用，節約了水資源。自動澆灌，不用人員、車輛，節約了人力、物力。使用年限長，減少維護和更換成本，節約投資。

　　2、方案應用實例

　　2.1安徽高架橋垂直綠化

　　安徽高架橋垂直綠化工程，于2012年7月完成，工期25天，綠化總長2700米。應用沿口綠化系統，容器型號：AYH系列、AHP系列，公共管網供水，全自動灌溉，滴灌形式，輕量混合營養土，植物：云南黃馨。設計施工單位：安友科技。
 

安徽高架橋垂直綠化

　　2.2昆明高架橋垂直綠化

　　昆明高架橋垂直綠化工程，于2013年5月完成，工期30天，綠化總長2820米。應用沿口綠化系統，容器型號： AHP系列，儲水車集中灌溉，半自動滴灌，輕量混合營養土，植物：三角梅。設計施工單位：安友科技。

　　2013年6月，第一屆南亞博覽會在昆明召開，高架橋上盛開的三角梅為南亞博覽會增添了不少色彩。尤其值得一提的是，在2014年初，昆明遭遇了幾十年不遇的極度寒冷天氣，這造成昆明的大量植物死亡。據統計，在同一路段，同一品種的植物因受到這種天氣的影響死亡率達100%，而種植在安友種植容器里的同類植物存活率達95%以上，這充分體現了安友種植容器保溫隔熱的功能。這次事件中，安友高架橋垂直綠化系統得到了昆明園林局的肯定以及市領導的好評。
 

昆明高架橋垂直綠化

　　2.3武漢高架橋垂直綠化

　　武漢高架橋垂直綠化工程，于2008年10月完成，工期30天，綠化總長2700米。應用沿口綠化系統，容器型號： AYH系列，公共管網供水，全自動灌溉，滴灌形式，輕量混合營養土，植物：云南黃馨。設計單位：安友科技。
 

　　小結

　　目前，就國內高架橋垂直綠化現狀來看，高架橋垂直綠化仍存在很多設計方面的技術難題，同時，從上述的事實中我們可以看到，高架橋垂直綠化工程項目本是城市綠化建設中的一個可喜可賀的綠化覆蓋，但是如果設計初期考慮不全面、設計不科學，將會使得在后期需花費大量的建設資金進行大幅度改造，這樣實在令人惋惜和痛心，希望大家共同關注共同研究，了解高架橋垂直綠化存在的核心問題并運用科學的解決方案。（本文安友科技提供）