CN108331269A - 一种种植型窑洞屋顶结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种种植型窑洞屋顶结构及施工方法，属于建筑构造及施工技术领域。包括：挡土板、排水装置及窑洞屋顶复合层；挡土板固定设置于窑洞屋顶复合层外沿；排水装置固定设置于窑洞侧壁，排水装置插接在窑洞屋顶复合层内。种植型窑洞屋顶施工方法由铺设配方黄土、铺设钢筋混凝土结构层、铺设泡沫混凝土找坡层、铺设复合防水层、隔根防水层施工、铺设聚脂无纺布保湿毯层、排水层施工、过滤层施工、保湿土壤层施工、改良土壤层施工、植被种植十个步骤完成。本发明因地制宜、施工简便、造价低廉，有效减少雨水下渗，提高屋顶稳定性，为居民提供了近便的种植场所，有效解决了现有窑洞建筑面临的季节性强降水引起的漏水、裂缝、塌陷等安全问题。

Description

一种种植型窑洞屋顶结构及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑构造及施工领域技术领域，尤其涉及一种种植型窑洞屋顶结构及施工方法。

背景技术

我国黄土高原地区是世界上分布最广、厚度最大的黄土堆积区，孕育了窑洞这一传统的民居形式。陕北黄土高原的窑洞建筑就地取材、建造方便、具有悠久的建造历史。

陕北黄土高原耕地资源十分有限，优良耕地多位于河谷川道，随着人口的增长，河谷两侧的黄土坡地也逐渐开发成为坡地梯田。为了方便农业耕作，临近耕地，陕北地区的窑洞民居多位于黄土丘陵山地的坡脚线上。

陕北黄土高原的窑洞民居多以砖石为拱圈，结合黄土夯筑而成，具有冬暖夏凉的特点。陕北黄土高原地区黄土是一种富含矿物质的弱胶结性土，具有多孔隙、粉粒状、天然含水量小、湿陷性的特征。黄土中的矿物质和有机物质为非水稳性胶结物质，在大量水分的作用下，湿陷性黄土内聚力及内摩擦角减低，极易发生塌陷。当窑洞屋顶当土层内的含水量达到20％以上时，其承载能力急剧下降,乃至丧失承载能力。

由于黄土高原属于典型的大陆季风气候特征，冬春季干旱少雨，夏秋季多雨，降水季节性不均。目前，黄土高原地区降雨有进一步增加的趋势，正在由少雨型向多雨型转变，且夏季汛期降雨强度增大。许多窑洞建筑正面临强季节性降水的考验，出现漏水、裂缝、塌陷等问题，严重影响居民生活及安全。

陕北黄土高原地区耕地资源有限，而窑洞民居多分布于阳光充沛的坡地，光照条件好、强度高、时间长，且窑洞顶部覆土厚度多在1.0—2.7米之间，土层厚度符合种植型屋顶的土壤厚度要求，具有发展种植型屋顶的良好条件。在窑洞顶部发展种植型屋顶，具有临近居民居住地耕作方便的优势，同时屋顶光照时间长、昼夜温差大对植物体内积累有机物十分有利，特别是对于一些瓜果类植物，能有效提高其含糖量。

发明内容

为了解决陕北黄土高原窑洞建筑在季节性强降水影响下出现的漏水、裂缝、塌陷等问题，同时可以为居民提供一个近便的种植场所，本发明提供了一种种植型窑洞屋顶结构及施工方法。

本发明的技术方案是：

一种种植型窑洞屋顶结构，包括窑洞屋顶、挡土板、排水装置及窑洞屋顶复合层；窑洞屋顶复合层铺设在窑洞屋顶上表面；挡土板固定设置于窑洞屋顶复合层外沿；排水装置固定设置在复合层底部并贯穿挡土板。

所述的窑洞屋顶复合层为从下至上依次铺设改性配方黄土、钢筋混凝土结构层、泡沫混凝土找坡层、复合防水层、带铜胎基的防水卷材、聚酯无纺布保湿毯、陶粒排水层、粗细沙过滤层、不锈钢网、吸水保湿土壤层、改良土壤层而成。

所述的改性配方黄土的配方包括黄土、水泥、石灰、水玻璃，黄土、水泥、石灰、水玻璃的重量配比为40：4：2：1。

所述的改良土壤层配方包括粒径3—6mm的珍珠岩、经硝化处理的秸秆粉末、土壤保水改良剂、黄土，粒径3—6mm的珍珠岩、经硝化处理的秸秆粉末、土壤保水改良剂、黄土的重量配比为10：10:0.1：80。

所述的吸水保湿土壤层配方包括粒径3—6mm的珍珠岩、腐殖泥、土壤保水改良剂和黄土，粒径3—6mm的珍珠岩、腐殖泥、土壤保水改良剂和黄土的重量配比为10：10：0.1：80。

所述的土壤保水改良剂为聚丙烯酸钠。

所述的改良土壤层、吸水保湿土壤层和改性配方黄土厚度均为300mm，所述的粗细沙过滤层和陶粒排水层铺设厚度均为100mm。

所述的排水装置包括：排水管、落水斗、落水管及固定卡；排水管上端与屋顶过滤层、排水层连接，排水管的下端在檐口处固定插入落水斗上端，落水斗下端与落水管上端接合，落水管下端通向地面，落水管通过固定卡固定。

所述的排水管内含有复合防水层延伸100mm的复合防水层向落。

一种种植型窑洞屋顶结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤一：在窑洞屋顶铺设改性配方黄土层并夯实；

步骤二：铺设钢筋混凝土结构层；

在步骤一铺设的改性配方黄土层夯筑层之上支模，布置螺纹钢筋网，浇筑混凝土，完成钢筋混凝土结构层施工；

步骤三：铺设泡沫混凝土找坡层；

在步骤二设置的钢筋混凝土结构层之上，用泡沫混凝土向水落口方向进行分区找坡；

步骤四：铺设复合防水层；

在步骤三设置的泡沫混凝土找坡层之上涂刷基层处理剂，弹线定位之后涂刷非固化橡胶沥青防水涂料和铺设改性沥青卷材防水层；在窑洞侧壁安装排水装置。

步骤五：隔根防水层施工；

在步骤四设置的复合防水层之上涂刷基层处理剂，弹线定位，铺设粘合附加层，在粘合附加层上铺设带铜胎基的防水卷材；

步骤六：铺设聚脂无纺布保湿毯层；

在步骤五设置的带铜胎基的防水卷材上涂刷基层处理剂，弹线定位，铺设粘合附加层，在粘合附加层上铺设聚脂无纺布保湿毯；

步骤七：陶粒排水层施工；

在步骤六设置的铺设聚脂无纺布保湿毯层上，铺设陶粒，完成陶粒排水层的铺设；

步骤八：粗细沙过滤层施工；

在步骤七设置的陶粒排水层上铺设粗砂，粗砂上部铺设细沙；在细沙层上部铺设不锈钢网一层，交界处焊接固定；

步骤九：保湿土壤层施工；

在步骤八设置的不锈钢网上铺设吸水保湿土壤层；

步骤十：改良土壤层施工；

在步骤九设置的吸水保湿土壤层上部铺设改良土壤层；

步骤十一：植被种植；

在步骤十设置的改良土壤层上种植植物。

本发明的有益效果是：本发明因地制宜、施工简便、造价低廉，有效减少雨水下渗，提高屋顶稳定性，为居民提供了近便的种植场所，有效解决了现有窑洞建筑面临的季节性强降水引起的漏水、裂缝、塌陷等安全问题，更可以提升居住环境，创造绿色家园。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明窑洞屋顶构造层次示意图；

图2是本发明退台布局的前顶后院示意图；

图3是本发明立面示意图。

图中，1-改性配方黄土；2-挡土板；3-复合防水层向落；4-檐口；5-排水管；6-落水斗；7-落水管；8-固定卡；9-改良土壤层；10-吸水保湿土壤层；11-不锈钢网；12-粗细沙过滤层；13陶粒排水层；14-聚酯无纺布保湿毯层；15带铜胎基的防水卷材层；16-复合防水层；17-泡沫混凝土找坡层；18-钢筋混凝土结构层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1、图2和图3所示的一种种植型窑洞屋顶结构，包括窑洞屋顶、挡土板2、排水装置及窑洞屋顶复合层；窑洞屋顶复合层铺设在窑洞屋顶上表面；挡土板2固定设置于窑洞屋顶复合层外沿；排水装置固定设置在复合防水层底部并贯穿挡土板2。

种植型窑洞屋顶的构造主要应用在砖窑和石窑的新建及改造中，这两类窑洞是以石头、砖头、黄土、石灰、水泥等材料建造在承载力足够的黄土坡面上的。

在建成的拱形结构的窑洞屋顶上部铺设具有种植、过滤、排水一体的窑洞屋顶复合层，为了确保窑洞屋顶复合层的稳定性，在窑洞屋顶复合层的外沿设置挡土板2。

为了解决窑洞建筑由于强降水引起的漏水、裂缝、塌陷等问题，设置排水装置，排水装置在窑洞屋顶复合防水层引出，以保证由于雨雪而出现的积水随时排除。

为了保证居住人员的安全，在窑洞屋顶最外沿，还可以加设防护栏。

本发明优选的在黄土丘陵的向阳坡地，选择地质条件优良的基地建造退台式窑洞组团，这将更有利于提高土地利用率，提高种植型屋顶的使用效率。

随台地层层后退布置多层窑洞,下层的窑顶就是上层的前院，发展黄土窑洞屋顶种植，可以丰富窑洞院落空间层次，并且为居民提供一个绿色舒适的休闲交流环境。

屋顶阳光强烈，寒风凛冽，种植时应选择选择根系较浅的低矮性抗风植被，同时还必须选择喜阳、耐寒的植物。另外有些植被根部会分泌酸性物质影响结构安全，也应避免在屋顶种植。

窑址应选择山形完整，山体未被冲沟、山洼等切割破坏，无滑坡、无崩塌、无剥落等地形坡段。

发展种植型窑洞屋顶有利于吸收多余水分，提高屋顶防水性能，改善黄土湿陷性，保障黄土窑洞建筑安全。

实施例2：

如图1、图2和图3所示，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的窑洞屋顶复合层为从下至上依次铺设改性配方黄土1、钢筋混凝土结构层18、泡沫混凝土找坡层17、复合防水层16、带铜胎基的防水卷材15、聚酯无纺布保湿毯14、陶粒排水层13、粗细沙过滤层12、不锈钢网11、吸水保湿土壤层10、改良土壤层9而成。

优选的是所述的改性配方黄土1的配方包括黄土、水泥、石灰、水玻璃，黄土、水泥、石灰、水玻璃的重量配比为40：4：2：1。

优选的是所述的改良土壤层9配方包括岩粒径3mm—6mm的珍珠岩、经硝化处理的秸秆粉末、土壤保水剂、黄土，其重量配比为10：10：0.1：80。

优选的是所述的吸水保湿土壤层10配方包括粒径3—6mm的珍珠岩、腐殖泥、土壤保水改良剂和黄土重量，粒径3—6mm的珍珠岩、腐殖泥、土壤保水改良剂和黄土重量配比为10：10：0.1：80。

优选的是所述的土壤保水改良剂为聚丙烯酸钠。

在实际应用时，在搭建好的窑洞屋顶上回填300mm的配方为黄土、水泥、石灰、水玻璃，黄土、水泥、石灰、水玻璃的重量配比为：40：4：2：1的改性配方黄土1，将改性配方黄土1夯实垫背。改性配方黄土，使窑洞屋顶的承载能力加大，也增强了窑洞屋顶黄土的结合力，保证了屋顶铺设的各层结构具有坚实的基底。

为提高项目经济性，降低屋顶荷载，增强植被适应性，分两个层次改良土壤。表层土壤300mm，采用岩粒径3mm—6mm的珍珠岩、经硝化处理的秸秆粉末、土壤保水剂、黄土的重量配比为10：10：0.1：80混合。具有重量较轻、固定性好、体积稳定、透气性好、无病虫害、养料丰富而长效等优点。二层土壤300mm，注重吸水保湿性能的提升，采用优选的是所述粒径3—6mm的珍珠岩、腐殖泥、高分子材料、黄土重量配比为10：10：0.1：80混合，采用该配方可有效提高土壤保水能力与肥料利用效率，

因为陕北黄土高原降水季节性不均，属于干旱地区，聚丙烯酸钠吸水性能强，采用聚丙烯酸钠高分子材料作为土壤保水改良剂，可以大幅度提高土壤保水性能，在旱季供给植物生长需要，另外，陕北黄土高原地表层黄土湿陷性较强，聚丙烯酸钠高分子材料可以大量吸收水分，减少黄土湿陷性，避免窑洞屋顶渗水、垮塌。

实施例3：

如图1、图2和图3所示，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的排水装置包括：排水管5、落水斗6、落水管7及固定卡8；排水管5上端与屋顶复合防水层连接，排水管5的下端在檐口4处固定插入落水斗6上端，落水斗6下端与落水管7上端接合，落水管7下端通向地面，落水管7通过固定卡8固定。

优选的是所述的排水管5内含有复合防水层延伸100mm的复合防水层向落3。

窑洞屋顶采用本发明的这种结构，集种植、防水、排水于一体，不仅保证了窑洞顶的安全、保暖，还充分利用了资源。

本发明在实际应用时，通过复合防水层16向排水管5内的延伸，有效的阻止了接合部漏水现状的发生，使得窑洞屋顶整体防水效果更佳显著。

实施例4：

如图1所示，与实施例1和实施例2相比，本实施例的不同之处在于：所述的改良土壤层9、吸水保湿土壤层10和改性配方黄土1厚度均为300mm，所述的粗细沙过滤层12和陶粒排水层13铺设厚度均为100mm。

本发明采用此方案，使得窑洞屋顶的渗水功能更强，保证种植物的生长更加旺盛。

实施例5：

如图1、图2和图3所示,的一种种植型窑洞屋顶结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：在窑洞屋顶铺设改性配方黄土层1并夯实；

步骤二：铺设钢筋混凝土结构层18；

在步骤一铺设的改性配方黄土层1夯筑层之上支模，布置螺纹钢筋网，浇筑混凝土，完成钢筋混凝土结构层18施工；

步骤三：铺设泡沫混凝土找坡层17；

在步骤二设置的钢筋混凝土结构层18之上，用泡沫混凝土向水落口方向进行分区找坡；

步骤四：铺设复合防水层16；

在步骤三设置的泡沫混凝土找坡层17之上涂刷基层处理剂，弹线定位之后涂刷非固化橡胶沥青防水涂料和铺设改性沥青卷材防水层；在窑洞侧壁安装排水装置。

步骤五：隔根防水层施工；

在步骤四设置的复合防水层16之上涂刷基层处理剂，弹线定位，铺设粘合附加层，在粘合附加层上铺设带铜胎基的防水卷材15；

步骤六：铺设聚脂无纺布保湿毯层14；

在步骤五设置的带铜胎基的防水卷材15上涂刷基层处理剂，弹线定位，铺设粘合附加层，在粘合附加层上铺设聚脂无纺布；

步骤七：陶粒排水层13施工；

在步骤六设置的铺设聚脂无纺布保湿毯层14上，铺设陶粒，完成陶粒排水层13的铺设；

步骤八：粗细沙过滤层施工；

在步骤七设置的陶粒排水层13上铺设粗砂，粗砂上部铺设细沙；在细沙层上部铺设不锈钢网11一层，交界处焊接固定；

步骤九：保湿土壤层10施工；

在步骤八设置的不锈钢网11上铺设吸水保湿土壤层10；

步骤十：改良土壤层施工；

在步骤九设置的吸水保湿土壤层10上部铺设改良土壤层9；

步骤十一：植被种植；

在步骤十设置的改良土壤层上种植植物。

在种植型窑洞屋顶具体施工时，首先将配方为黄土、水泥、石灰、水玻璃，黄土、水泥、石灰、水玻璃的重量配比为：40：4：2：1的改性配方黄土1进行铺设，夯实。然后清理基层，混凝土施工前将夯土基层表面的浮砂、浮土等杂物，用笤帚清扫干净；在夯筑层之上支模，布置8@200螺纹钢筋网，浇筑C30混凝土120mm厚，并预留双层排水落水口尺寸孔洞；在钢筋混凝土层之上，应用泡沫混凝土向双层直立式水落口方向进行分区找坡，找坡层坡度为2％，泡沫混凝土最薄处厚度为10mm，进行泡沫混凝土找坡层施工；然后涂刷基层处理剂、弹线定位、附加层施工，非固化橡胶沥青防水涂料和SBS改性沥青卷材防水层同步施工，注意在落水管交接处伸出100mm，防止结合部漏水；随后进行隔根防水层施工，即涂刷基层处理剂、弹线定位、附加层施工、带铜胎基的防水卷材施工；在窑洞侧壁上安装排水装置，再进行保湿毯层施工即涂刷基层处理剂、弹线定位、附加层施工、铺设聚脂无纺布；排水层施工，主要铺设粒径为5mm—10mm的陶粒共100mm厚；过滤层的施工是在陶粒上部铺设粒径为2mm—4mm的粗砂50mm厚，粗砂上部铺设1mm—2mm的细沙50mm厚。为固定过滤层，在细沙层上部铺设0.15mm24目不锈钢网一层，交界处焊接固定；保湿土壤层10的施工是采用粒径3—6mm的珍珠岩、腐殖泥、高分子材料、黄土混合均匀，粒径3—6mm的珍珠岩、腐殖泥、高分子材料、黄土重量配比为10：10：0.1：80，改良土壤层9中岩粒径3mm—6mm的珍珠岩、经硝化处理的秸秆粉末、高分子土壤保水剂、黄土的重量配比为10：10：0.1：80混合均匀，铺设300mm；然后进行植被种植。

由于屋顶日照强度大、风力强、土壤厚度小、蒸发量大、昼夜温差大，因此，植物选择应以当地乡土植物为主，且应挑选抗风、浅根、喜阳、耐寒、耐旱的植物。植被选择应避免乔木，选择浅根耐修剪灌木、草本地被、瓜果藤本植物。

所述的附加层主要起到粘合的功能，保证层间有机的结合，且为保证抗根效果，应避免有机质基粘合材料。

本发明因地制宜、施工简便、造价低廉，有效减少雨水下渗，提高屋顶稳定性，有效的补充了耕地资源，有效解决了现有窑洞建筑面临的由于强降水出现的漏水、裂缝、塌陷，严重影响居民生活安全等问题。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种种植型窑洞屋顶结构，其特征在于：包括窑洞屋顶、挡土板(2)、排水装置及窑洞屋顶复合层；窑洞屋顶复合层铺设在窑洞屋顶上表面；挡土板(2)固定设置于窑洞屋顶复合层外沿；排水装置固定设置在复合层底部并贯穿挡土板(2)。

2.如权利要求1所述的一种种植型窑洞屋顶结构，其特征在于：所述的窑洞屋顶复合层为从下至上依次铺设改性配方黄土(1)、钢筋混凝土结构层(18)、泡沫混凝土找坡层(17)、复合防水层(16)、带铜胎基的防水卷材(15)、聚酯无纺布保湿毯(14)、陶粒排水层(13)、粗细沙过滤层(12)、不锈钢网(11)、吸水保湿土壤层(10)、改良土壤层(9)而成。

3.如权利要求2所述的一种种植型窑洞屋顶结构，其特征在于：所述的改性配方黄土(1)的配方包括黄土、水泥、石灰、水玻璃，黄土、水泥、石灰、水玻璃的重量配比为：40：4：2：1。

4.如权利要求2所述的一种种植型窑洞屋顶结构，其特征在于：所述的改良土壤层(9)配方包括粒径3mm—6mm的珍珠岩、经硝化处理的秸秆粉末、土壤保水剂、黄土，粒径3mm—6mm的珍珠岩、经硝化处理的秸秆粉末、土壤保水剂、黄土的重量配比为10：10：0.1：80。

5.如权利要求2所述的一种种植型窑洞屋顶结构，其特征在于：所述的吸水保湿土壤层(10)配方包括粒径3—6mm的珍珠岩、腐殖泥、土壤保水改良剂和黄土，粒径3—6mm的珍珠岩、腐殖泥、土壤保水改良剂和黄土重量配比为10：10：0.1：80。

6.如权利要求5所述的一种种植型窑洞屋顶结构，其特征在于：所述的土壤保水改良剂为聚丙烯酸钠。

7.如权利要求2所述的一种种植型窑洞屋顶结构，其特征在于：所述的改良土壤层(9)、吸水保湿土壤层(10)和改性配方黄土(1)厚度均为300mm，所述的粗细沙过滤层(12)和陶粒排水层(13)铺设厚度均为100mm。

8.如权利要求1所述的一种种植型窑洞屋顶结构，其特征在于：所述的排水装置包括：排水管(5)、落水斗(6)、落水管(7)及固定卡(8)；排水管(5)上端与屋顶复合层连接，排水管(5)的下端在檐口(4)处固定插入落水斗(6)上端，落水斗(6)下端与落水管(7)上端接合，落水管(7)下端通向地面，落水管(7)通过固定卡(8)固定。

9.如权利要求8所述的一种种植型窑洞屋顶结构，其特征在于：所述的排水管(5)内含有复合层延伸100mm的复合防水层向落(3)。

10.一种种植型窑洞屋顶结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：在窑洞屋顶铺设改性配方黄土层(1)并夯实；

步骤二：铺设钢筋混凝土结构层(18)；

在步骤一铺设的改性配方黄土层(1)夯筑层之上支模，布置螺纹钢筋网，浇筑混凝土，完成钢筋混凝土结构层(18)施工；

步骤三：铺设泡沫混凝土找坡层(17)；

在步骤二设置的钢筋混凝土结构层(18)之上，用泡沫混凝土向水落口方向进行分区找坡；

步骤四：铺设复合防水层(16)；

在步骤三设置的泡沫混凝土找坡层(17)之上涂刷基层处理剂，弹线定位之后涂刷非固化橡胶沥青防水涂料和铺设改性沥青卷材防水层；在窑洞侧壁安装排水装置。

步骤五：隔根防水层施工；

在步骤四设置的复合防水层(16)之上涂刷基层处理剂，弹线定位，铺设粘合附加层，在粘合附加层上铺设带铜胎基的防水卷材(15)；

步骤六：铺设聚脂无纺布保湿毯层(14)；

在步骤五设置的带铜胎基的防水卷材(15)上涂刷基层处理剂，弹线定位，铺设粘合附加层，在粘合附加层上铺设聚脂无纺布；

步骤七：陶粒排水层(13)施工；

在步骤六设置的铺设聚脂无纺布保湿毯层(14)上，铺设陶粒，完成陶粒排水层(13)的铺设；

步骤八：粗细沙过滤层施工；

在步骤七设置的陶粒排水层(13)上铺设粗砂，粗砂上部铺设细沙；在细沙层上部铺设不锈钢网(11)一层，交界处焊接固定；

步骤九：保湿土壤层(10)施工；

在步骤八设置的不锈钢网(11)上铺设吸水保湿土壤层(10)；

步骤十：改良土壤层施工；

在步骤九设置的吸水保湿土壤层(10)上部铺设改良土壤层(9)；

步骤十一：植被种植；

在步骤十设置的改良土壤层上种植植物。