国外运动场草坪坪床铺建技术(上)

    随着体育运动越来越受到人们的热爱和重视，运动场草坪作为草坪家族中的贵族也在蓬勃兴起。

　　运动场草坪建设包括坪床的铺建、排灌系统设计和安装、草坪草种的选择、草坪的建植、建植后的维护和管理等程序，其中，坪床建设是运动场草坪建设中最基础的环节。理想的坪床基质应当通气透水性强，保水保肥能力好，表面强度符合运动要求，养分含量充足，pH 值适中，适合草坪草生长。

　　国外非常重视运动场草坪的坪床铺建，在运动场草坪的建设之初对于坪床材料的选择、坪床结构的设计、建设施工的标准和流程等都进行细致的研究，通过专门的运动场草坪实验室对坪床材料进行严格分析和测定，以确定适合于运动场草坪建设的坪床配方。本文根据国外相关报道，简要介绍目前国外运动场草坪的坪床铺建技术。

　　一、坪床基质材料

　　从20世纪60年代开始，欧美各国研究人员针对运动场草坪的特点，提出了以沙作为运动场草坪主要坪床材料。目前，沙基坪床已经广泛应用于国外很多运动场建设。由于自然土壤一般很难达到坪床材料透水透气性的要求，人们往往采用完全改良或部分改良的方法人工配制坪床基质，以达到建设优质坪床的目的。

　　沙是直径在0.05毫米至2毫米的风化崩解的岩石细颗粒，常见被作为“沙”来出售的材料中往往混入了其他成分，其粒径范围很大。含有大颗粒成分的粗沙常被称为砾石，而细沙中则是含有较多细的泥沙和粘粒。建筑用沙常常同时含有粗的砾石和细的粘粒，而经过筛选加工的高质量沙则含有粒径大小非常一致的颗粒。

　　1．沙基坪床的优点　由沙作为主要材料建设的沙基场地与传统的土基场地相比具有很多优点。首先，沙基坪床具有较高的水分渗透率，能够使表面的水分快速渗入内部排水系统，以便很快排出场地。这种快速渗透特点使得在连续或大量降水的情况下，比赛之前或比赛过程中，运动场草坪都能保持良好的状态。其次，设计和建设沙基的运动场坪床能够克服运动场草坪最大的“敌人”--土壤板结。运动场在使用过程中不断受到踩踏。据统计，一场90分钟的足球赛，每个运动员平均踩在草坪表面的脚印大约为1．2万个，连同裁判员，每场球赛的脚印总数约为25万个。如此高强度的践踏必然会导致坪床土壤板结，通气透水性能下降，进而加速草坪的退化。采用经过精确分析和测试的沙作为坪床材料，能大大减轻坪床基质的板结程度，使其在长期的使用过程中能保持相对稳定的大小孔隙比例，以维持其稳定的透气透水性能。

　　2．沙的粒径分布　沙的粒径尺寸一般是0.05毫米到2毫米，是一个非常大的范围，而且不同类型的沙其各个粒级所占的比例大小也相差很大。比如在极粗沙中存在的最大颗粒（1至2毫米），其大小是极粗沙中最小颗粒（0.05至0.1毫米）的40倍。一般根据沙的粒径规格分为以下几类：极粗沙（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）、细沙（0.125至0.25毫米）、极细沙（0.05至0 125毫米）。对于直径较大的颗粒一般归类为砾石和石块，细砾石为2 至5毫米，粗砾石为5至10毫米，细石为10至20毫米，中石20至50毫米，粗石50至100毫米。

　　现有沙的粒径范围广是建设运动场坪床过程中经常遇到的问题。粒径分布范围很大的沙子经常作为建筑用沙出售，但用这种建筑用沙建设运动场坪床会存在很多潜在问题。如果沙的粒径范围中包括了高百分比的细砾石和极粗沙，那么用它来建设运动场草坪床基将会导致根系生长层很容易干旱，很难确定正确的灌溉量，而且会导致场地的表面强度较低。如果粗沙和细沙的比例均等，那么建成的沙基场地在使用过程中会发生板结，导致水的渗透性降低。含有高百分比细沙或极细沙的沙基场地，因受到少量的泥沙和粘粒混入的影响而易于板结，导致通气透水性降低。 
 
3．沙的稳定性　沙粒的稳定性指的是沙粒抵抗风化和碎裂的能力。自然形成或加工而成的石砂都是来自于受自然力侵蚀而崩解的岩石，其主要的成分包括石英、长石、云母和方解石等。石英是一种坚硬、抗风化的矿物，其化学性质十分稳定，是沙粒的主要组成部分，长石、云母和方解石是较软的矿物，化学性质不如石英稳定。

　　不含石英的岩石产生的沙化学性质不稳定，风化分解的速度会不断增大，在运输和使用的过程中，这种沙有碎裂的趋势。随着时间的推移，沙的粒径大小也会发生变化，并且不断向外释放各种化学离子。事实证明，用这种性质不稳定的沙建成的运动场坪床，会发生沙的风化作用，而且风化的速度会随使用和各种管理维护措施的实施而加快，比如施肥、通风、灌溉，尤其是高频率的场地使用。

　　随着沙粒风化分解释放出来的化学离子的增多，坪床基质的化学性质可能会改变。例如，含有方解石较多的沙（主要成分是碳酸钙）风化将会导致根层pH值的升高。酸碱度的提高会降低营养元素的供应，造成坪床养分缺乏。另外，高pH值也会导致一些草坪病害的发生。

　　沙的稳定性应当在选择材料过程中经过实验室测定。主要成分为石英的沙能够提供很好的稳定性，是建设沙基坪床的理想材料。由于存在区域资源限制，有的地区缺乏较好石英沙资源，但理论上人们所选择的材料要使坪床根系生长层的碳酸钙含量不高于0.5％。

　　4．沙基坪床表面强度　表面强度指砂石层抵抗外力的能力，如脚踩和机械的滚压，都能扰乱沙层结构的一致性。沙基坪床由粒径大小不同的沙粒组成，使得表面强度较差，当坪床上覆盖的草坪在使用中变薄或受损伤时，问题就会产生，并且运动员的践踏、机械的滚压等都会使表面强度变差的问题更加严重。

　　沙基坪床根层表面缺乏坚固性的原因是，近似球形的沙粒之间的结合力很小，沙层的持水能力低，持水量小。由带棱角型的沙粒组成的沙层具有较好的稳定性和表面强度，但是这种类型的沙较少，因为自然风化所产生的多是近似球形的沙粒。

　　沙基场地的表面强度可以通过保持沙层的含水量来维持和提高，也可以通过加入粘土或粘粒来增强沙粒之间的结合力和持水性，还可以在表面覆盖聚丙烯纤维合成材料来提高强度。但是通过粘粒的加入来增强坪床表面的强度要有个限度，必须保证加入的粘粒不会给沙层的通气性和渗透性带来不良影响。

　　5．沙基坪床保肥保水性　沙基场地确实能够提供良好的透水性和抗板结能力，但由于沙的粒径较大，粒径范围广，缺少粘粒，颗粒之间的结合力较低。因此，沙基坪床相对于传统的土基坪床来说持水性较低，保肥能力较差。这一缺点是场地管理者普遍面临的挑战。有些人认为沙基运动场是一种“低养护”的场地，而忽略了一些重要的维护管理措施，这是非常错误的。为了解决沙基坪床保肥保水能力差的问题，在建设和维护管理过程中，需要把不同的有机物或无机物加入到沙层中，来改善其持水性较低、保肥能力较差的问题。尽管加入了改良物质，但是在维持沙基坪床的根层养分、水分、pH值、微生物群落的平衡等方面仍然存在管理维护的困难，比如控释肥的施用、水的排灌、精确的农药使用、pH值的动态观测、病虫害的防治等都需要采用正确的管理措施。 
 
二、国外的坪床铺建方法  
　　国外正在不断深入探讨不同的坪床铺建技术，目前，有5种方法被广泛应用，经过大量的试验分析和测试，证明可有效用于沙基运动场坪床的铺建。下面就对这几种方法进行简要介绍：

　　1．美国高尔夫协会推荐的方法（USGA法）

　　目前国外很多运动场地的建设都依照美国高尔夫协会推荐的建坪方法。这种方法首先用于高尔夫球场的果岭建设，能使坪床达到良好的透水和持水性能。经过不断修改和完善，现已逐渐应用到其他类型的运动场草坪的坪床铺建。

　　根据USGA法，坪床上层是30厘米的混合根系生长层，由经过改良的沙构成，其下是5毫米至100毫米厚的过渡层，该层是由粗沙和细砾石（粒径1毫米至4毫米）构成，过渡层的下面是10厘米厚的卵石层（粒径6至9厘米），卵石层中铺设有排水管道系统。过渡层的作用是能够防止生长层中所含的粘粒在灌溉和使用过程中逐渐进入下层卵石层中，阻塞排水孔道及排水管的孔洞。研究表明，如果下层卵石的粒径达到2毫米至6毫米的范围时，可以省去中间的过渡层。

　　这样建立起来的坪床结构是由3层不同材质的沙和砾石组成，上层的细沙加上中间的粗沙过渡层，再到底部的卵石层，使水分在坪床的移动过程中会形成一个相对稳定的持水面，只有当水分的饱和状态达到一定程度，水的重力作用突破了水的表面张力之后，水分才开始从上面的根系生长层通过中间过渡层向下运动，最后透过砾石到达排水管的孔洞。能够形成这种稳定的持水面，是运动场草坪优质坪床所要求的，这样坪床不但具有良好的持水性能，提供草坪生长所需水分，而且具有优良的排水性能，保证运动场正常使用。

　　沙基坪床主要是通过内部的排水管道系统利用重力作用排水，细致精确的排水系统的设计和安装是非常重要的步骤。USGA法推荐的沙基坪床建设方法，要求安装大面积网状排水管道，排水管的直径为10 厘米，管道之间的距离为4.5米，管道所在的排水沟为15厘米宽，20厘米深。推荐使用带有螺纹的塑料管道，用透水的材料如无纺布铺垫于排水管道的两侧和排水沟的底部，但不用无纺布包裹于管道的四周或置于排水沟的顶部。目前，美国高尔夫协会不推荐直接采用条状的排水沟，因为应用该方法，场地不能长期高效地使用。

　　铺设在排水系统以及整个床基之上的砾石层，不管它的上面有没有中间的过渡层，都要能给上层的生长层提供一个稳定合适的水分下渗速率，这就需要所用材料达到合适的粒径范围，对上层和下层之间的排水起到一个桥梁的作用，这样排水管道系统才能发挥有效作用。根据美国高尔夫协会提出的办法，要达到这样的要求，下层沙的粒径最大应当是上层沙粒径的5倍。

　　最上面的根系营养生长层是沙与改良物质的混合物，提供运动场草坪生长营养基质。生长层的各项物理指标应达到以下要求：35％至5 5％的总孔隙度，15％至30％的通气孔隙，15％至25％的毛管孔隙，水的渗透速度一般在每小时15毫米至30毫米，加速的情况下达到每小时30毫米至60毫米，有机质的含量应当在1％至5％。

　　如果土壤应用于沙基坪床生长层的改良，必须含有至少60％的沙，最多5％至20％的黏土，美国高尔夫协会对最终沙的粒级含量、粘粒的含量、改良物质的百分比制定了一套严格的标准，以保证坪床质量达到要求。目前，美国高尔夫协会不推荐使用非有机物作为坪床材料的改良物质。