透水鋪面建構綠色校園之探討

□單明陽／正修科技大學營建工程研究所 所長
□張銘峰／正修科技大學營建工程研究所 研究生

摘要
        為達到永續發展的目標，行政院規劃「挑戰2008－六年國家重點發展計畫」及「2015年經濟發展願景計畫」。綠營建計畫目標為避免傳統營造對於水、能源的使用造成浪費，以及製造大量廢棄物污染環境。配合資源永續利用原則，積極推動綠營建政策，擴大建築物省能源、省資源、低污染之環境保護效應，有效降低環境衝擊及負荷，以善盡地球村的責任。
        本文以教育部規劃的「綠校園推廣計畫」為主軸，探討綠色校園建構透水鋪面之可行性，為建立一個進步、安全、衛生、健康及人性化的校園學習環境，並擴大內需刺激景氣的期程內，加速推行校園公共工程改造計畫，改造校園環境成為具有社區特質的公共活動空間，結合校園綠色技術實施應用，轉化國內相關產業技術，進而增進綠色產業推廣效益，落實擴大內需進而促進產業升級與提振國內景氣之效益，而發揮永續台灣、環境教育之目的。

一、前言

        近年來環境共生及資源永續利用，已成為世界各國推行公共工程永續發展的趨勢，而為與國際接軌政府積極推行相關綠營建之措施為當前重要施政之一。
        永續校園又可稱為生態校園或綠色學校，其中教育部（2003）界定「綠校園」、「永續校園」是指具備環境自覺及實踐能力的綠色學校，施以綠建築及生態校園環境之改造技術，使符合永續、生態、環保、健康原則的校園，而有學者針對教育部所提出的理想永續校園之實踐，提出兩大關鍵：一為注意生態與生態共存的校園環境，另一則為綠色建築技術，其理念除了對綠色環境的保護外，更加入健康建築與開發新能源的設計，諸如對建築物理環境音、光、熱、氣、水及其他複合問題的整體設計，以提高構造與設備的性能（江哲銘，2003）。亦有學者認為永續校園的綠建築是指具有生態、節能、減廢、健康特性的校舍、校園、運動場及附屬設施（湯志明，2003）。
        簡言之，永續發展的意義在於尋求一種最佳的生態系統，在不超出維持生態系統涵容能力下，改善人類生活品質，亦即今天的資源利用，應用求效率，減少消耗，不致危及到下一代滿足及需求的能力。為了減緩熱島效應、減少都市洪水發生率，改善都市的生態環境，大都會及公共建設或廣大地表有必要以可滲透式鋪面如透水鋪面等等，來做為人行道、步道及廣場等之鋪面材料。

二、文獻回顧

(一) 永續營建的定義
        綠營建在國外被稱為永續營建（sustainable construction），此概念是由永續發展所衍生出來的。在1987年的布蘭登堡報告中，永續發展被定義為：「在不危及未來世代發展的前提下，於現今需求下所進行的開發」。但未對營建領域的永續發展有特別的著墨。一直到21世紀議程中才明白將營建相關範疇分為數個議題進行討論，如土地的永續利用、居所的能源、廢棄物的減量及回收利用等。
        1. 世界各國對永續營建的定義：
         (1) 美國之定義：講求A.能源效率與節約、B.室內空氣品質、C.資源與材料效率及D.環境容量等。
         (2) 荷蘭之定義：官方定義以一種建造方法，其目的是減少在建造的過程，或是由建築本身對健康及環境所產生之衝擊。更精確的定義是以維持一定的生活品質為前提，在建造的過程中，減少自然資源的利用並保存自然環境對生物所提供的涵養功能。
         (3) 芬蘭之定義：在產品建造及服務年限過程中，以減少排放最少對人體及環境的有害物質為目標，並充分提供相關資訊供顧客做決策。
         (4) 日本之定義：低環境負荷（low environmental impact）與自然親和（high contact to the environment）健康與舒適性（amenities and health）。
         (5) 台灣之定義：以人類的健康舒適為基礎，追求與地球環境共生共榮及人類生活環境永續發展的建築設計「消耗最少地球資源，製造最少廢棄物的建築物」為確保生態永續，促進公共建築與環境相調和，減緩人為施作對自然的衝擊，於工程規劃、設計、施工與營運養護階段採取必要手段所完成之營建工程稱之（公共工程委員會）。
(二) 台歐美日綠營建評估分析種類

        由上表可知各國所重視綠營建所重視及相關指標不盡相同。但對於永續經營及綠營建的精神是不變的，針對建築物、整體生態環境及再生材料，各有不同之見解。
        最後本文將以透水磚之應用，結合台灣永續校園的現況，及未來發展趨勢等加以說明，並探討工法及材料是否達到標準及後續養護之情況分析。

三、透水磚鋪面材料及施工方式

        目前透水鋪面（permeable pavement）受到越來越多的重視，在環保意識高漲的現代，世界各國無不朝向綠色營建的目標努力，而其中保水性更是一項重要的指標。透水鋪面能使降雨由地表吸收，減少排水系統的負荷，並補充地下水，並降低因人類開發而造成水土的破壞，有很大的幫助。（潘昌林、丘惠生2000）鋪面的設計是影響地表滲透量最重要的因素，假使一個基地之中使用大量的不透水鋪面，容易使降落的雨水形成逕流而排出基地之外，因而導致基地的保水性差。而鋪面的設計也是控制基地保水性的最佳方式，要提升基地保水性應從兩方面著手，一是增加地表水份滲透量；二為增加綠地面積。前者之方法可採用多孔性透水鋪面（如no–fines concrete）；後者則使用塊體或鏤空的鋪面以非連續拼接的方式安置，讓地表土有和空氣、陽光接觸的機會，以利植被生長，增加土壤的含水量。以下分別簡介之：
(一) 鋪面材料規定：
        透水磚如圖1所示：透水磚之混凝土抗壓強度與透水係數應符合圖說規定，天然石面層採用大理石、蛇紋石、紅化石、寒水石等堅硬耐久之天然石，厚度應在8mm以上，其磚體不得產生裂紋而影響強度及其特性。透水磚之長度及寬度之尺度許可差應為標示尺度±2mm，厚度許可差為標示厚度之±3mm，厚度在80mm以下者，不得有高度超過2mm之瑕疵突出物；厚度超過80mm者，不得有高度超過3mm之瑕疵突出物。
(二) 施工順序及標準：
        1. 人行道路基壓實前，應先將路床範圍內之樹木、雜草、樹根、混凝土塊、土石及其他一切障礙物，除公共設施另有規定者外，全部予以清除，並將原有地面整修平順，然後予以壓實，並於壓實試驗通過及經乙方品管工程師認可，並報甲方工地工程師勘驗後方可施作。
        2. 人行道路基，不論在挖方或填方施工，均應達到設計圖上所示或工程單位所指示或工程單位所指示之高程、坡度，必應予以壓實，其壓實密度應達到改良式夯壓試驗下所得最大乾密度之百分之九十以上。
        3. 施工前，承包商應先測量放樣，並標示出各部分高程及範圍，經監造單位認可後再作施作。
        4. 底層壓實密度檢驗合格後即可於其上鋪設碎石級配料，如遇雨天而表面有積水情形時，應設法排除，在任何情形下，不得於積水地區表面上鋪置級配料。
        5. 碎石級配骨材底層經滾壓完成後表面平整度與厚度規定如下如圖2所示：
         (1) 已完成骨材底層表面，以1.8公尺長直尺從（或沿）基準線任何一點之高低差不得超過1.5公分。
         (2) 已完成骨材之底層厚度，在任何點均不得少於設計厚度1.0公分以上，骨材底層完成後由乙方品管工程師查驗厚度，其所查驗諸厚度平均值不得小於設計厚度。
(三) 透水磚鋪設工法：
        透水磚之鋪設採用乾式施工法如圖4所示，其程序如下：
        1. 檢查及配底層是否滾壓平整，不得有雜物或凹凸不平之現象。
        2. 級配層整平於其上加鋪地工用不織布，接縫處搭接寬度應符合規定。
        3. 襯墊粗砂之厚度依設計圖之說明施作，應採用乾淨、監硬、乾燥之粗砂，不得含有其他土壤、雜物或雜質，在襯墊粗砂整平後，人員嚴禁於其上走動。v         4. 設立標尺或標線，將每塊面磚位置預先安妥，由一端開始鋪設磚縫不得大於3mm，施工時並同時考量完成後洩水坡度。
        5. 鋪設完成後，在完成面上鋪設夾板，並在震動機上加墊橡膠墊後，以每秒二十次之震動頻率來回震動夯實，使鋪面緊密結實，再將細砂掃入磚縫空即完成。
        6. 鋪設完成之地面，需加設圍籬以防止不當人車進入，維持鋪設完成面之平整。

四、案例分析

本研究以南部三縣市為依據進行相關分析：         南部三縣市在92-95年所申請永續校園局部改造計畫中，詳如表1所示（資料來源:教育部永續校園網頁），可發現到台南縣所申請案件最多，而以九十三年度所申請案件為最多，其次是台南市，再來是高雄縣、屏東縣、高雄市居最後。
        以台南市為例，在93-95年期間如表2所示（資料來源:教育部永續校園網頁），可發現出各級學校在永續校園局部改造計畫中，所提供申請案件中統計出以室內環境、再生能源應用及透水性鋪面等三項目為最多。
        該研究以高高屏三縣市為依據，從93-95年度如表3、表4及表5所示（資料來源:教育部永續校園網頁），分析出各級學校所申請項目大致上滿平均化，但發現其中以透水性鋪面、多層生態綠化、健康建材素材及室內環境改善等案件為居多，由此可見大多是以生態與環境為需求因此申請永續校園局部改造計畫。


永續校園案例介紹(一)-台南縣仙草國民小學：
        綠與活化的土壤是永續環境的重要元素，但是過去人們因為認知的錯誤，追求時效，施作錯誤的工程設計與施工方法，斬斷大地的呼吸管道，造成許多的水泥和瀝青鋪面，使學童生活在劣質的環境中。因此該校在現有基礎上以「綠」與「活化的土壤」為主軸，做有系統及安全的規劃與發展，透過局部改造，企盼能喚起社區人士與兒童的永續經營的意識。
        該校位於關仔嶺風景區的起點與入口，關仔嶺風景區是該校學區，遊客與社區民眾出入學校很多，企盼透過此改造計畫能引起社區人士與社會大眾的共鳴，注意自己家園的綠與土壤活化的經營，進而發展環境永續經營的理念。
(一) 仙草國小-永續校園申請項目
        1. 多層次生態系統
        2. 透水性鋪面
(二) 施工項目         該校前庭全部是柏油路面，基地保水及透水功能很差，不利於土壤保水及基地永續，對於環境保護破壞很大，若是能改為透水鋪面，人車分道，則學校環境會較易維護；學生、家長、社區民眾來學校會更加安全和方便，對於環境教育的實施和推廣更容易更具體，也更符合永續校園經營理念。
        說明：學校前庭透水性鋪面施工，從原先不透水之鋪面經挖土機具將鋪面鑿除，而鑿除之鋪面回填再把鋪面整平，將透水磚材料一一鋪設於施工範圍內，由審查人員查核報完工。可由圖4、圖5、圖6、圖7、圖8及圖9所示，清楚了解施工之程序。


永續校園案例介紹（二）-高雄縣杉林國民小學：
地理位置：
        杉林鄉的地理位置在高雄縣東北邊的角落，地勢由東北向西南傾斜，沿楠梓仙溪成南北向縱谷，村落分布於河階台地之上，三面環山和台南線的南化鄉為界。東接六龜鄉，東南與美濃鎮比鄰，西接旗山鎮，西南和內門鄉相鄰，北依甲仙鄉。全鄉共分七個村落，沿楠梓仙溪東岸由南向北依序是月美、月眉、上平、新庄、集來等，楠梓仙溪東岸則有杉林和木梓，全鄉總面積約124.094平方公里，台二十一線省道貫穿本鄉南北，是對外交通主要幹道。
        該校多年來在環境教育推展上績效卓著，在特殊地形高低差的優勢條件，作為自然之校園邊界，透過親和性圍籬、落葉廚餘堆肥、多層次生態綠落實「綠校園計畫」，成效彰顯。四周又與台糖甘蔗田相鄰，四周空曠，陽光照射充足，是吸取太陽能源最佳環境。
(一) 杉林國小—永續校園申請項目         1. 再生能源利用
        2. 多層次生態系統
        3. 透水性鋪面
        4. 健康建材與自然素材
(二) 施工項目
        說明：改造地點位於教學大樓後面，大型機具無法進入，施作時只好用小型挖土機慢慢挖，將原有路面的混凝土鑿除。打除後用破碎機震碎，再利用夯實機回填，當做級配，達到「零污染、零廢棄、再利用。」填入泥土及襯墊砂後，再鋪設透水磚、隔草界石，然後將細砂掃入隙縫。透水鋪面工程完工，除可改善景觀視覺效果外，最重要發揮自然土層涵養水分能力，有效確保基地保水。可由詳如圖10、圖11、圖12、圖13、圖14及圖15所示，可瞭解整個施工的過程。


五、結論

        聯合國日前推出一份有關全球暖化的報告書中提到相關環境的污染及造成暖化的原因，可得知現在環境的改變使人類不得不面對永續之議題。而天候的異常也在世界各地發生，但要如何解決之道是需要大家所共同來維護。
        環保意識的抬頭使得各國都在做環境的改善與配套措施，就如前幾天新聞所報導有關紫斑蝶北遷議題，讓政府大量推廣生態的重要性讓大家能重視生態的可貴性，讓大眾對紫斑蝶有所了解。然而環境的維護不當會使生物紛紛滅亡的潛在因素，可見為達到永續這個目標還需要一段路要走。
        台灣每年到夏天溫度升高造成熱島效應而如何使這個現象能緩和，可在公共區域或是校園把不透水鋪面改變成透水性鋪面可大大的降低熱島效應。如能使用現在政府所推廣的綠建材來使用可達到一舉兩得的成果，因而提升改善環境之效果，並可落實校園的永續發展。■

參考文獻

1. 潘昌林、丘惠生。”可滲透式人行鋪面材料（無細骨材混凝土）及施工方法研究”。台北：內政部建築研究所，2000。
2. “建築基地保水滲透技術設計規範與法制化之研究。子計畫二：「透水鋪面」工法性實驗解析”，台北：內政部建築研究所，2003。
3. 張桂鳳。”國內外綠建築評估方法的分析與探討”，台灣，2006。
4. 徐易男。”綠建築之評估指標及在學校建築規畫之實例與應用—以高雄縣路竹鄉蔡文國小為例”，2004。
5. 李振卿。”綠營建建構永續校園之研究”，2003。
6. 李維峰、陳育聖、陳雨音、胡志誠。”綠營建材料技術與應用簡介”2004。
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9. 林憲德、李德河，“基地保水性能之研究”，內政部建築研究所，1998。
10. 教育部網站：http://www.esdtaiwan.edu.tw
11. 行政院公共工程委員會http://www.pcc.gov.tw/