國外運(yùn)動場草坪坪床鋪建技術(shù)(上)

    隨著體育運(yùn)動越來越受到人們的熱愛和重視，運(yùn)動場草坪作為草坪家族中的貴族也在蓬勃興起。

　　運(yùn)動場草坪建設(shè)包括坪床的鋪建、排灌系統(tǒng)設(shè)計和安裝、草坪草種的選擇、草坪的建植、建植后的維護(hù)和管理等程序，其中，坪床建設(shè)是運(yùn)動場草坪建設(shè)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。理想的坪床基質(zhì)應(yīng)當(dāng)通氣透水性強(qiáng)，保水保肥能力好，表面強(qiáng)度符合運(yùn)動要求，養(yǎng)分含量充足，pH 值適中，適合草坪草生長。

　　國外非常重視運(yùn)動場草坪的坪床鋪建，在運(yùn)動場草坪的建設(shè)之初對于坪床材料的選擇、坪床結(jié)構(gòu)的設(shè)計、建設(shè)施工的標(biāo)準(zhǔn)和流程等都進(jìn)行細(xì)致的研究，通過專門的運(yùn)動場草坪實(shí)驗(yàn)室對坪床材料進(jìn)行嚴(yán)格分析和測定，以確定適合于運(yùn)動場草坪建設(shè)的坪床配方。本文根據(jù)國外相關(guān)報道，簡要介紹目前國外運(yùn)動場草坪的坪床鋪建技術(shù)。

　　一、坪床基質(zhì)材料

　　從20世紀(jì)60年代開始，歐美各國研究人員針對運(yùn)動場草坪的特點(diǎn)，提出了以沙作為運(yùn)動場草坪主要坪床材料。目前，沙基坪床已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國外很多運(yùn)動場建設(shè)。由于自然土壤一般很難達(dá)到坪床材料透水透氣性的要求，人們往往采用完全改良或部分改良的方法人工配制坪床基質(zhì)，以達(dá)到建設(shè)優(yōu)質(zhì)坪床的目的。

　　沙是直徑在0.05毫米至2毫米的風(fēng)化崩解的巖石細(xì)顆粒，常見被作為“沙”來出售的材料中往往混入了其他成分，其粒徑范圍很大。含有大顆粒成分的粗沙常被稱為礫石，而細(xì)沙中則是含有較多細(xì)的泥沙和粘粒。建筑用沙常常同時含有粗的礫石和細(xì)的粘粒，而經(jīng)過篩選加工的高質(zhì)量沙則含有粒徑大小非常一致的顆粒。

　　1．沙基坪床的優(yōu)點(diǎn)　由沙作為主要材料建設(shè)的沙基場地與傳統(tǒng)的土基場地相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，沙基坪床具有較高的水分滲透率，能夠使表面的水分快速滲入內(nèi)部排水系統(tǒng)，以便很快排出場地。這種快速滲透特點(diǎn)使得在連續(xù)或大量降水的情況下，比賽之前或比賽過程中，運(yùn)動場草坪都能保持良好的狀態(tài)。其次，設(shè)計和建設(shè)沙基的運(yùn)動場坪床能夠克服運(yùn)動場草坪最大的“敵人”--土壤板結(jié)。運(yùn)動場在使用過程中不斷受到踩踏。據(jù)統(tǒng)計，一場90分鐘的足球賽，每個運(yùn)動員平均踩在草坪表面的腳印大約為1．2萬個，連同裁判員，每場球賽的腳印總數(shù)約為25萬個。如此高強(qiáng)度的踐踏必然會導(dǎo)致坪床土壤板結(jié)，通氣透水性能下降，進(jìn)而加速草坪的退化。采用經(jīng)過精確分析和測試的沙作為坪床材料，能大大減輕坪床基質(zhì)的板結(jié)程度，使其在長期的使用過程中能保持相對穩(wěn)定的大小孔隙比例，以維持其穩(wěn)定的透氣透水性能。

　　2．沙的粒徑分布　沙的粒徑尺寸一般是0.05毫米到2毫米，是一個非常大的范圍，而且不同類型的沙其各個粒級所占的比例大小也相差很大。比如在極粗沙中存在的最大顆粒（1至2毫米），其大小是極粗沙中最小顆粒（0.05至0.1毫米）的40倍。一般根據(jù)沙的粒徑規(guī)格分為以下幾類：極粗沙（1.0至2.0毫米）、粗沙（0.5至1.0毫米）、中沙（0.25至0.5毫米）、細(xì)沙（0.125至0.25毫米）、極細(xì)沙（0.05至0 125毫米）。對于直徑較大的顆粒一般歸類為礫石和石塊，細(xì)礫石為2 至5毫米，粗礫石為5至10毫米，細(xì)石為10至20毫米，中石20至50毫米，粗石50至100毫米。

　　現(xiàn)有沙的粒徑范圍廣是建設(shè)運(yùn)動場坪床過程中經(jīng)常遇到的問題。粒徑分布范圍很大的沙子經(jīng)常作為建筑用沙出售，但用這種建筑用沙建設(shè)運(yùn)動場坪床會存在很多潛在問題。如果沙的粒徑范圍中包括了高百分比的細(xì)礫石和極粗沙，那么用它來建設(shè)運(yùn)動場草坪床基將會導(dǎo)致根系生長層很容易干旱，很難確定正確的灌溉量，而且會導(dǎo)致場地的表面強(qiáng)度較低。如果粗沙和細(xì)沙的比例均等，那么建成的沙基場地在使用過程中會發(fā)生板結(jié)，導(dǎo)致水的滲透性降低。含有高百分比細(xì)沙或極細(xì)沙的沙基場地，因受到少量的泥沙和粘粒混入的影響而易于板結(jié)，導(dǎo)致通氣透水性降低。 
 
3．沙的穩(wěn)定性　沙粒的穩(wěn)定性指的是沙粒抵抗風(fēng)化和碎裂的能力。自然形成或加工而成的石砂都是來自于受自然力侵蝕而崩解的巖石，其主要的成分包括石英、長石、云母和方解石等。石英是一種堅(jiān)硬、抗風(fēng)化的礦物，其化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，是沙粒的主要組成部分，長石、云母和方解石是較軟的礦物，化學(xué)性質(zhì)不如石英穩(wěn)定。

　　不含石英的巖石產(chǎn)生的沙化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，風(fēng)化分解的速度會不斷增大，在運(yùn)輸和使用的過程中，這種沙有碎裂的趨勢。隨著時間的推移，沙的粒徑大小也會發(fā)生變化，并且不斷向外釋放各種化學(xué)離子。事實(shí)證明，用這種性質(zhì)不穩(wěn)定的沙建成的運(yùn)動場坪床，會發(fā)生沙的風(fēng)化作用，而且風(fēng)化的速度會隨使用和各種管理維護(hù)措施的實(shí)施而加快，比如施肥、通風(fēng)、灌溉，尤其是高頻率的場地使用。

　　隨著沙粒風(fēng)化分解釋放出來的化學(xué)離子的增多，坪床基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)可能會改變。例如，含有方解石較多的沙（主要成分是碳酸鈣）風(fēng)化將會導(dǎo)致根層pH值的升高。酸堿度的提高會降低營養(yǎng)元素的供應(yīng)，造成坪床養(yǎng)分缺乏。另外，高pH值也會導(dǎo)致一些草坪病害的發(fā)生。

　　沙的穩(wěn)定性應(yīng)當(dāng)在選擇材料過程中經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室測定。主要成分為石英的沙能夠提供很好的穩(wěn)定性，是建設(shè)沙基坪床的理想材料。由于存在區(qū)域資源限制，有的地區(qū)缺乏較好石英沙資源，但理論上人們所選擇的材料要使坪床根系生長層的碳酸鈣含量不高于0.5％。

　　4．沙基坪床表面強(qiáng)度　表面強(qiáng)度指砂石層抵抗外力的能力，如腳踩和機(jī)械的滾壓，都能擾亂沙層結(jié)構(gòu)的一致性。沙基坪床由粒徑大小不同的沙粒組成，使得表面強(qiáng)度較差，當(dāng)坪床上覆蓋的草坪在使用中變薄或受損傷時，問題就會產(chǎn)生，并且運(yùn)動員的踐踏、機(jī)械的滾壓等都會使表面強(qiáng)度變差的問題更加嚴(yán)重。

　　沙基坪床根層表面缺乏堅(jiān)固性的原因是，近似球形的沙粒之間的結(jié)合力很小，沙層的持水能力低，持水量小。由帶棱角型的沙粒組成的沙層具有較好的穩(wěn)定性和表面強(qiáng)度，但是這種類型的沙較少，因?yàn)樽匀伙L(fēng)化所產(chǎn)生的多是近似球形的沙粒。

　　沙基場地的表面強(qiáng)度可以通過保持沙層的含水量來維持和提高，也可以通過加入粘土或粘粒來增強(qiáng)沙粒之間的結(jié)合力和持水性，還可以在表面覆蓋聚丙烯纖維合成材料來提高強(qiáng)度。但是通過粘粒的加入來增強(qiáng)坪床表面的強(qiáng)度要有個限度，必須保證加入的粘粒不會給沙層的通氣性和滲透性帶來不良影響。

　　5．沙基坪床保肥保水性　沙基場地確實(shí)能夠提供良好的透水性和抗板結(jié)能力，但由于沙的粒徑較大，粒徑范圍廣，缺少粘粒，顆粒之間的結(jié)合力較低。因此，沙基坪床相對于傳統(tǒng)的土基坪床來說持水性較低，保肥能力較差。這一缺點(diǎn)是場地管理者普遍面臨的挑戰(zhàn)。有些人認(rèn)為沙基運(yùn)動場是一種“低養(yǎng)護(hù)”的場地，而忽略了一些重要的維護(hù)管理措施，這是非常錯誤的。為了解決沙基坪床保肥保水能力差的問題，在建設(shè)和維護(hù)管理過程中，需要把不同的有機(jī)物或無機(jī)物加入到沙層中，來改善其持水性較低、保肥能力較差的問題。盡管加入了改良物質(zhì)，但是在維持沙基坪床的根層養(yǎng)分、水分、pH值、微生物群落的平衡等方面仍然存在管理維護(hù)的困難，比如控釋肥的施用、水的排灌、精確的農(nóng)藥使用、pH值的動態(tài)觀測、病蟲害的防治等都需要采用正確的管理措施。 
 
二、國外的坪床鋪建方法  
　　國外正在不斷深入探討不同的坪床鋪建技術(shù)，目前，有5種方法被廣泛應(yīng)用，經(jīng)過大量的試驗(yàn)分析和測試，證明可有效用于沙基運(yùn)動場坪床的鋪建。下面就對這幾種方法進(jìn)行簡要介紹：

　　1．美國高爾夫協(xié)會推薦的方法（USGA法）

　　目前國外很多運(yùn)動場地的建設(shè)都依照美國高爾夫協(xié)會推薦的建坪方法。這種方法首先用于高爾夫球場的果嶺建設(shè)，能使坪床達(dá)到良好的透水和持水性能。經(jīng)過不斷修改和完善，現(xiàn)已逐漸應(yīng)用到其他類型的運(yùn)動場草坪的坪床鋪建。

　　根據(jù)USGA法，坪床上層是30厘米的混合根系生長層，由經(jīng)過改良的沙構(gòu)成，其下是5毫米至100毫米厚的過渡層，該層是由粗沙和細(xì)礫石（粒徑1毫米至4毫米）構(gòu)成，過渡層的下面是10厘米厚的卵石層（粒徑6至9厘米），卵石層中鋪設(shè)有排水管道系統(tǒng)。過渡層的作用是能夠防止生長層中所含的粘粒在灌溉和使用過程中逐漸進(jìn)入下層卵石層中，阻塞排水孔道及排水管的孔洞。研究表明，如果下層卵石的粒徑達(dá)到2毫米至6毫米的范圍時，可以省去中間的過渡層。

　　這樣建立起來的坪床結(jié)構(gòu)是由3層不同材質(zhì)的沙和礫石組成，上層的細(xì)沙加上中間的粗沙過渡層，再到底部的卵石層，使水分在坪床的移動過程中會形成一個相對穩(wěn)定的持水面，只有當(dāng)水分的飽和狀態(tài)達(dá)到一定程度，水的重力作用突破了水的表面張力之后，水分才開始從上面的根系生長層通過中間過渡層向下運(yùn)動，最后透過礫石到達(dá)排水管的孔洞。能夠形成這種穩(wěn)定的持水面，是運(yùn)動場草坪優(yōu)質(zhì)坪床所要求的，這樣坪床不但具有良好的持水性能，提供草坪生長所需水分，而且具有優(yōu)良的排水性能，保證運(yùn)動場正常使用。

　　沙基坪床主要是通過內(nèi)部的排水管道系統(tǒng)利用重力作用排水，細(xì)致精確的排水系統(tǒng)的設(shè)計和安裝是非常重要的步驟。USGA法推薦的沙基坪床建設(shè)方法，要求安裝大面積網(wǎng)狀排水管道，排水管的直徑為10 厘米，管道之間的距離為4.5米，管道所在的排水溝為15厘米寬，20厘米深。推薦使用帶有螺紋的塑料管道，用透水的材料如無紡布鋪墊于排水管道的兩側(cè)和排水溝的底部，但不用無紡布包裹于管道的四周或置于排水溝的頂部。目前，美國高爾夫協(xié)會不推薦直接采用條狀的排水溝，因?yàn)閼?yīng)用該方法，場地不能長期高效地使用。

　　鋪設(shè)在排水系統(tǒng)以及整個床基之上的礫石層，不管它的上面有沒有中間的過渡層，都要能給上層的生長層提供一個穩(wěn)定合適的水分下滲速率，這就需要所用材料達(dá)到合適的粒徑范圍，對上層和下層之間的排水起到一個橋梁的作用，這樣排水管道系統(tǒng)才能發(fā)揮有效作用。根據(jù)美國高爾夫協(xié)會提出的辦法，要達(dá)到這樣的要求，下層沙的粒徑最大應(yīng)當(dāng)是上層沙粒徑的5倍。

　　最上面的根系營養(yǎng)生長層是沙與改良物質(zhì)的混合物，提供運(yùn)動場草坪生長營養(yǎng)基質(zhì)。生長層的各項(xiàng)物理指標(biāo)應(yīng)達(dá)到以下要求：35％至5 5％的總孔隙度，15％至30％的通氣孔隙，15％至25％的毛管孔隙，水的滲透速度一般在每小時15毫米至30毫米，加速的情況下達(dá)到每小時30毫米至60毫米，有機(jī)質(zhì)的含量應(yīng)當(dāng)在1％至5％。

　　如果土壤應(yīng)用于沙基坪床生長層的改良，必須含有至少60％的沙，最多5％至20％的黏土，美國高爾夫協(xié)會對最終沙的粒級含量、粘粒的含量、改良物質(zhì)的百分比制定了一套嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，以保證坪床質(zhì)量達(dá)到要求。目前，美國高爾夫協(xié)會不推薦使用非有機(jī)物作為坪床材料的改良物質(zhì)。