淺析浙江國際賽車場工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新與應(yīng)用

顧 旻

上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092

賽車是世界范圍內(nèi)一項(xiàng)影響較大的體育運(yùn)動(dòng)。汽車運(yùn)動(dòng)的激烈、驚險(xiǎn)、浪漫、刺激，不僅使成千上萬的觀眾為之癡迷，而且還使世界汽車技術(shù)的發(fā)展日新月異。隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，人們對汽車的理解和認(rèn)識也在逐步加深，作為汽車產(chǎn)業(yè)鏈的下游環(huán)節(jié)，汽車運(yùn)動(dòng)產(chǎn)業(yè)已在國內(nèi)落地生根。汽車運(yùn)動(dòng)的直接效應(yīng)體現(xiàn)在汽車銷售、零配件銷售、駕駛培訓(xùn)等領(lǐng)域，間接效應(yīng)體現(xiàn)在因賽事而產(chǎn)生的媒體直播、旅游等。

紹興天馬集團(tuán)為提升自身業(yè)務(wù)平臺，擴(kuò)大品牌影響力，豐富人民業(yè)余生活，特委托我院設(shè)計(jì)浙江國際賽車場。

1 概述

擬建“浙江國際賽車場”地位于紹興縣柯巖街道金星村、州山村104國道南復(fù)線以北、柯巖大道以西，東距紹興市13km、寧波106km，西距杭州50km，北至上海185km。滬杭甬鐵路、高速公路、104國道橫穿紹興縣境內(nèi)，交通區(qū)位甚為優(yōu)越。項(xiàng)目占地約28萬km2。項(xiàng)目計(jì)劃總投資15.37億元。

設(shè)計(jì)內(nèi)容包含一條全長3.2km符合FIA 2級的賽車道、一條全長814m符合CIK標(biāo)準(zhǔn)的卡丁車賽道；維修中心與迎賓中心、主看臺、卡丁車接待中心、汽車俱樂部、汽車展廳和汽車市場、辦公樓、FIA 醫(yī)療中心、加油站等。該項(xiàng)目建成后適合舉辦國內(nèi)和國際賽車賽事，以及對公眾開放汽車與摩托車駕駛體驗(yàn)活動(dòng)，致力于為中國賽車運(yùn)動(dòng)提供一個(gè)新的多用途使用場所，同時(shí)可作為一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)提升紹興旅游知名度。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)理念

賽車場設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)理念：① 指標(biāo)合理，滿足賽車需求；② 布局緊湊，提升土地效益；③ 功能分區(qū)，方便運(yùn)營管理；④ 因地制宜，最低影響開發(fā)。

2.2 整體布局

整個(gè)場區(qū)分成3個(gè)功能區(qū)，第一個(gè)是F1賽道區(qū)，第二個(gè)是配套設(shè)施區(qū)，毗鄰出入口。第三個(gè)是卡丁車賽道。F1主賽道環(huán)繞山體，依地勢前行，杜絕大填大挖，實(shí)現(xiàn)場地自然生態(tài)的低影響開發(fā)。主賽道東南側(cè)為配套設(shè)施區(qū)。主看臺正對主賽道直線段，一層為賽車準(zhǔn)備間（車庫）；主看臺東側(cè)建有五星級酒店供游客休息、娛樂。場地西北側(cè)利用小塊場地建設(shè)卡丁車賽道，為游客帶來親身速度體驗(yàn)。山頂規(guī)劃高級度假休閑別墅群，提供私人高端服務(wù)。

2.3 平、縱線形設(shè)計(jì)

2.3.1 總體設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)賽車激烈、刺激、高速的目的，平縱線形多彎道、小半徑、大縱坡、路面連續(xù)起伏。主賽道全長3.20km，分為2個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的東、西賽道。賽道以獨(dú)特的逆時(shí)針設(shè)計(jì)，擁有16個(gè)速度和半徑各異的彎角設(shè)計(jì)（包括7個(gè)右彎和9個(gè)左彎），最大半徑179.46m，最小半徑20m；回轉(zhuǎn)彎度大，最大轉(zhuǎn)彎度為166°，最小回轉(zhuǎn)彎度為18°。

東賽道與賽車中心及酒店相連，全長1.54km，面對主看臺和貴賓包廂，使用主維修區(qū)、車庫和圍場。東賽道夜間時(shí)段也可開放。東賽道最大縱坡7.4%，超高1.5%。轉(zhuǎn)彎半徑15～47m。

西賽道長1.61km，由主賽道的7號至15號彎組成。與東賽道相比，西賽道的駕駛體驗(yàn)更為個(gè)性化的駕駛體驗(yàn)，適合追求車輛操控性和動(dòng)力的車手。西賽道最大縱坡8%，超高10%。轉(zhuǎn)彎半徑15～202m。

2.3.2 彎道、直道設(shè)計(jì)

彎道設(shè)計(jì)是賽車場設(shè)計(jì)的核心，在保障安全的前提下，最大可能的展現(xiàn)賽車的高速度、高性能以及賽車手的高超駕駛技術(shù)。主要彎道設(shè)計(jì)如下：

① T1彎道前車速可達(dá)260km/h，至T1彎道（R25）處需緊急制動(dòng)，體現(xiàn)賽車的制動(dòng)性能。

② T2（R20）～T13（R22）利用山勢，設(shè)計(jì)成技術(shù)性的山路賽道。使整個(gè)賽道同時(shí)擁有城市賽道和山路賽道，體現(xiàn)賽道的多樣性和復(fù)雜性，同時(shí)增加賽車觀賞性。

③ T6彎道（R30）是整條賽道的最低點(diǎn)，設(shè)計(jì)標(biāo)高僅5.5m。隨后考驗(yàn)賽車的上坡加速性能。

④ T8（R42）彎道是一條長長的左向彎道，全程弧度超過200°。賽車手需要在這個(gè)彎道抵抗較大的離心力，這對賽車手的身體素質(zhì)和駕駛技能提出了很高的要求，同時(shí)此處也是重要的超車點(diǎn)。

⑤ T10（R35）彎道入口處的頂端是賽道最高點(diǎn)，設(shè)計(jì)標(biāo)高24m。T10后賽車將進(jìn)入連續(xù)下坡彎道。

⑥ T12彎道（R25）是賽道最陡的下坡段，坡度最大值達(dá)到了8%。在進(jìn)入T13彎道時(shí)需要采取緊急制動(dòng)。彎道超高為5%，該設(shè)計(jì)能幫助車手增加車輛的抓地力，獲得更多超車機(jī)會。

直道是體現(xiàn)賽車加速、減速性能的場所，直道設(shè)計(jì)需要考慮賽車在不同縱坡下的最短加速、減速距離。同時(shí)為提升賽車的觀賞性和檢修車道的并入加速需求，主看臺前通常設(shè)置直線段。T14彎道至T1彎道是整條賽道速度最快的賽段，利用T14下坡段加速，賽車可達(dá)到每小時(shí)260km/h最高車速。

2.4 路基設(shè)計(jì)

2.4.1 軟基處理

項(xiàng)目場地4層以上各層均屬于松土，為高壓縮性、高靈敏度、低強(qiáng)度軟粘土，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。

賽道工程對不均勻沉降非常敏感，對沉降量要求嚴(yán)格。傳統(tǒng)的公路路基處理方案（如超載預(yù)壓、換土墊層、水泥攪拌樁、擠密碎石（砂）樁、擠密石灰（或二灰）樁、輕質(zhì)路堤等）或工期較長，或不經(jīng)濟(jì)合理。軟弱路基采用鋼筋砼樁柱框架板處理，地基剛度和強(qiáng)度基本與巖石一致。根據(jù)本工程的實(shí)際狀況，將混凝土的底板設(shè)置成上拱型，增大荷載在底板上的受力面積達(dá)4.3% 以上，同時(shí)增加了底板表面的傾斜度，利于路基層間的排水。

路床0～20/60cm在板上施工，其填料最大粒徑應(yīng)小于100mm，路床頂面橫坡應(yīng)與路拱橫坡一致。液限＞50%、塑性指數(shù)大于26的細(xì)粒土，不得直接作為路基填料。本工程路基均應(yīng)采用重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，其壓實(shí)度≥96%，CBR≥8%。回彈模量60MPa。

通過有限元計(jì)算，裝板結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)樁頂最大位移為0.9mm。軟基與石質(zhì)路基交接處，最大位移沉降量為0.59mm。目前本項(xiàng)目已投入使用1年，路面使用效果很好，無沉降問題。

2.4.2 高邊坡處理

對于高度大于6m，放坡坡度不緩于1∶1的高填路堤邊坡，采用特種有紡?fù)凉げ及?.6m逐層鋪設(shè)并在坡面處反包的形式對邊坡進(jìn)行加筋處理，以防止邊坡失穩(wěn)而坍塌；坡面通過加掛植被網(wǎng)的形式，以滿足景觀要求。

2.5 路面設(shè)計(jì)

為保障路面平整度以及降低施工難度，采用瀝青路面。根據(jù)土基情況，選擇不同的路面結(jié)構(gòu)。

2.5.1 主賽道路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3cm AC-10C（聚合物改性）；5cm AC-20C；7cm AC-25C。

透層油：29cm級配碎石（分兩層攤鋪，15cm+14cm）；20～60cm坦薩墊層（軟土地段）。

總厚度：44cm（巖石地基段）/64～104cm（軟土地基段）；2.5.2 瀝青緩沖區(qū)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3cm AC-10C（聚合物改性）；5cm AC-20C；7cm AC-25C。

透層油：29cm 級配碎石 （分兩層攤鋪）；60cm 坦薩墊層（軟土地段）。

總厚度：44cm（巖石地基段）/104cm（軟土地基段）。

2.5.2 坦薩墊層設(shè)計(jì)

針對軟土地基，本項(xiàng)目創(chuàng)新采用坦薩墊層，加強(qiáng)墊層抗變形能力。與傳統(tǒng)格柵相比，坦薩土工格柵在墊層、底基層和其他粒料層的突出性能有如下優(yōu)勢。

① 改變了格柵節(jié)點(diǎn)間的受力方式。菱形孔眼，加入豎向筋將菱形均勻分割成最小單元的三角形。格柵節(jié)點(diǎn)處三個(gè)方向上均能產(chǎn)生作用力。

② 增強(qiáng)了土體側(cè)向位移的約束力。菱形網(wǎng)眼的設(shè)計(jì)，有效提高了加筋承載面的嵌鎖、咬合作用，使粒料層更易于壓實(shí)，有效的約束了土體的側(cè)向位移，增強(qiáng)了地基穩(wěn)固性能。

（1） 設(shè)計(jì)方案。坦薩墊層有級配碎石和土工格柵組成，土工格柵每300mm鋪設(shè)一層，坦薩墊層總厚度以路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖為準(zhǔn)（下圖以600mm厚為例）。

圖1 坦薩墊層

（2） 材料要求。建筑材料為級配良好的粒狀材料（即級配碎石），其最大粒徑為50mm。具體級配要求如表1。

表1 坦薩墊層級配

（3） 壓實(shí)要求。需滿足表2所示壓實(shí)要求。

表2 坦薩墊層壓實(shí)度

2.6 附屬設(shè)計(jì)

為保障賽道的安全和功能需求，本項(xiàng)目采用整體式水溝、特殊碎片擋網(wǎng)和路緣石。

2.6.1 排水設(shè)計(jì)

排水方式采用濾水暗管和新型的ACO排水系統(tǒng)，在剎車和加速區(qū)域的賽道要避免鋪設(shè)排水管，優(yōu)化排水設(shè)施位置，采用不同材料的濾水材料。

2.6.2 碎片擋網(wǎng)設(shè)計(jì)

通過賽道的碎片擋網(wǎng)立柱形式和功能研究，決定將本賽車場立柱采用“勺”型，攔截碎片面積增大約16%，最大程度降低碎片越過擋網(wǎng)頂部飛出賽道區(qū)域的概率，從而有效地保護(hù)擋網(wǎng)之外的人員安全。

2.6.3 路緣石設(shè)計(jì)

為保證賽車的安全，對賽道的路緣石要進(jìn)行優(yōu)化。路緣石安裝采用現(xiàn)澆和預(yù)制交替進(jìn)行，順賽車行駛方向按脊背高低排列，其外型的棱角和安裝高度要進(jìn)行優(yōu)化，嚴(yán)格控制路緣石縫隙間距，確保賽車的安全。具體控制標(biāo)準(zhǔn)為：賽道路緣石不得高于路面10cm，曲線段縫寬不超過3mm。

3 結(jié)語

本文介紹了賽車場的設(shè)計(jì)理念，并基于實(shí)際工程案例提出了創(chuàng)新性的處理方案和基層加強(qiáng)手段。通過設(shè)計(jì)人員不斷追求和創(chuàng)新，改進(jìn)了賽車場的安全設(shè)施設(shè)計(jì)。

（1）鋼筋砼樁柱框架板和坦薩墊層對于處理軟基、控制不均勻沉降有非常好的效果。特別適用于對路基沉降有極高要求的項(xiàng)目。

（2）ACO水溝方案與特殊路緣石的結(jié)合運(yùn)用是賽車場設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

（3）賽車場宜采用“勺”型碎片擋網(wǎng)。