城市山林高架步道設計要素探析

鄭 磊

(廈門市市政工程設計院有限公司 福建廈門 361000)

0 引言

隨著人民生活水平的提高，休閑、健身等已成為人們生活需求的重要部分。各地方城市在近年來掀起了一波“高架步行專用道”的建設，旨在山林中建設可以與自然親近度更高，打破傳統的貼地步道。其目的可以將人與樹之間的關系由人與樹根抬升至樹梢或樹干上，可以跟高處樹上的小動物可以有更近距離的接觸，變換行人的不同體驗感。同時，為了減輕施工過程中對山林的破壞，采用鋼結構施工是一個可選的方式。其中由福州的“福道”做為起始，打開了國內第一條全程鋼高架鏤空的先河，其控制標高以樹梢為主，可以從山體樹尖的角度游覽山林和城市之間的景色變化，打破了林中看城的遮擋。而廈門的“健康步道”在“福道”基礎上又做了進一步的變化，步道高架以“若隱若現”和“遮陰”為目的，步道標高控制在約離地3 m～5 m，同時打造了七個重點的城市橋梁景觀節點，進一步展示橋梁建筑與城市景觀相融共生的美景。

各種山林高架專用步道建設形式多種多樣，而該步道的合理寬度關系到了對林中植被的影響、造價等。本文立足于高架步道的斷面寬度、梁體材料、面層材料等角度，綜合分析各項指標及利弊，對后續其它類似步道建設提供借鑒。

1 斷面寬度分析

目前國內關于高架步道寬度的研究相對較少，一般為地方經驗結合規范最低值取值。例如《城市道路交通規劃設計規范》(GB 50220-95)中要求且人行道寬度應按人行帶的倍數計算(人行帶寬度在城市道路上取0.75 m，車站碼頭、人行天橋和地道上取0.9 m)，且最小寬度不得小于1.5 m?！冻鞘械缆饭こ淘O計規范》(GJJ 37-2012)(2016年版)[1]中要求最小寬度為2.0 m。《城鎮綠道工程技術標準》(GJJ/T 304-2019)中要求步行道寬度應大于2 m，特殊區域不應小于1.5 m。《福建省綠道規劃建設標準》(DBJ/T 13-194-2014)中規定，都市型綠道的步行道單獨設置時不小于2 m，與市政道路結合時不小于3 m；郊野型和生態型綠道步行道寬度均不小于1.2 m。

再有實際工程實例。如福州福道凈寬取值為2.4 m；廈門健康步道在標準段為2.4 m，節點位置取值3.8 m；龍巖蓮花山步道凈寬取值為3.0 m等。不同地方有不同的建設取值，隨機性較大。為此，本文將通過對高架人行道基本寬度和通行能力的研究，提出相適當的設計規則，以期指導后續其它規劃設計工作。

高架斷面凈寬擬定一般考慮行走凈寬和行人路緣寬度疊加。其中行走凈寬為結合人體行為習慣得出，同時參考相關規范進行取值。而行人路緣寬度主要目的，為保證行人行走過程的心理安全預示而增加的寬度。

(1)從行人隊列舒適度角度對行走凈寬建議值擬定

根據大量人體參數，行人靜態空間設計時一般取橢圓(肩寬長軸61 cm，肩厚短軸45.7 cm)。由于行走時隨著身體重心在兩腳間的轉換，人體出行橫向擺動，觀測表明單側人體擺幅約為10 cm～14 cm，因此行走時橫向擺動距離為20 cm～28 cm，故一條人行帶寬度應為69.4 cm～77.4 cm[2]，與《城市道路交通規劃設計規范》規定的行走帶寬度0.7 m～0.8 m(三級服務水平)相適應。。

與此同時，不同尺度的步道寬度營造不同行走體驗的步道環境。據觀測分析認為，行走空間與親密距離成正相關，如表1所示。

一般情況下，城市山林步道建設寬度研究，可考慮1人通過、2人并行為主，3人同向并行以兩大人帶一小孩為主(3成年人同向并行情況相對少有)，4人及4人以上情況較少出現。城市山林步道服務受眾面較廣，即有較親密的距離也需要舒適的社交人際距離。因此在考慮實際建設需求時，建議一隊成年行人寬度取0.75 m(參考城市道路工程規范取值)；一大人牽一小孩的行走隊伍建議采用1.2 m(建議按親密距離并取舒適值)；單輛無障礙輪椅推車寬度建議采用1.0 m(參考無障礙設計規范取值)。

綜上，由于城市山林步道在使用中有著不同的項目功能需求，且其他干擾因素較城市道路人行道較少，因此在不同功能定位下的凈寬建議值可以有不同的取值。計算取值參考如下：

3位成年人步行凈寬：3×0.75=2.25 m(二人并行，留有一人空間超越或對行)

2位成年人+1小孩步行凈寬:0.75+1.2=1.95 m(一大人牽一小孩，留有一人空間超越或對行)

2位成年人+1無障礙輪椅推車：2×0.75+1.0=2.5 m

(2)結合步道通行能力角度，對行走凈寬建議值擬定

按照規范選取的三級服務水平，并根據《交通工程手冊》中的公式計算一條步行帶的設計通行能力，具體公式如下：

式中：

Ni——一定服務水平下一條步行帶的設計通行能力，單位為人/(h·m)；

Vp——人行道行人步行速度，單位為m/s；

Sp——行人行走縱向間距，單位為m；

bp——每個行人(一條步行帶)占用的橫向寬度，單位為m；

k1——可能通行能力折減系數，按《交通工程手冊》中規定本次折減系數取0.5；

k2——設計通行能力折減系數，按《交通工程手冊》[4]中行人設施所處的地位和不同服務水平要求，三級服務水平下的折減系數采用0.5。

根據《城市道路工程設計規范》(CJJ37-2012)，三級服務水平單條步行帶占用的橫向寬度取0.75 m，縱向間距為1.8 m，步行為1 m/s，可算得一條步行帶的設計通行能力為625人/(h.m)。

根據《交通工程手冊》中的公式，可計算出步行交通需要的寬度值，具體公式如下：

式中：

B——步道寬度，單位為m

N——單側人行道高峰小時人流量

Ni——一定服務水平下單條步行帶的設計通行能力

b——一條步行帶的寬度，取0.75 m

綜合上述分析，從步道通行能力角度出發，亦可得出步道寬度選取參考值，具體如表2所示。

小結：在項目建設初期，若有實際人流預測或景區人流控制的前提下，可采用以步道通行能力為主設置斷面行走凈寬，再輔以行人隊列舒適度進行合理決斷。若無，則可采用以行人隊列舒適度為主的斷面設置依據。

(3)路緣帶寬度擬定

一般城市人行道路緣帶取值0.1 m。該取值方式，建議可運用于城市山林步道中的路基段且無護欄段。而城市山林步道中難免存在高架段或因高填方而需增設護欄，由于現有護欄設置多樣化，為進一步分析調查路緣帶寬度與護欄型式(直立式、內傾式、外傾式三種類型)之間的關聯，開展了如下現場調查分析：

步長：一般成年人裸腳寬為6～8 cm,穿運動鞋后寬10 cm～20 cm，因此取步長為20 cm。

計數規則：計數時以行人正常靠右行走習慣時的右腳鞋中心位置位于該段落范圍則計入，如圖1所示。實際調查中，在自由流的前提下，按不同類型的護欄，在不考慮路緣帶寬度預留的前提下，對行人行走的習慣范圍進行調查，統計總量為正向150人次和反向150人次。

圖1 斷面步長劃分及計數規則示意圖

①直立式護欄：以龍巖蓮花山步道為調查對象，該標準斷面凈寬為3.0 m，護欄為直立式，如圖2所示。其行人行走于同一斷面不同區域的分布統計結果如圖3所示 。

圖2 直立式護欄(龍巖蓮花山步道)

圖3 行人行走斷面區域分布圖(直立式護欄)

②外傾式護欄：以福州福道為調查對象，該標準斷面凈寬為2.4 m，護欄為外傾式，如圖4所示。其行人行走于同一斷面不同區域的分布統計結果如圖5所示。

圖4 外傾式護欄(福州福道)

圖5 行人行走斷面區域分布圖(外傾式護欄)

③內傾性護欄，以廈門健康步道為調查對象，該標準斷面凈寬為2.4 m，護欄為內傾式，如圖6所示。其行人行走于同一斷面不同區域的分布統計結果如圖7所示。

圖6 內傾式護欄(廈門健康步道)

圖7 行人行走斷面區域分布圖(內傾式護欄)

由統計結果可知，由于國人靠右行走的習慣，較大的人流區域為中間偏右，但較少靠邊行走。再從三種護欄類型的行人分布統計結果可發現，行人在外傾式護欄行走時，離護欄最近的區域(1.0 m～1.2 m)行走的頻率最低；而在內傾式護欄情況下，該區域的行走頻率最高，斷面利用更為充分。經與各類行人交流分析可進一步得知，發生該種變化，主要由于人行心理行為決定。在外傾式護攔中，由于于臂可觸及的扶手從視覺角度較遠，行人心理安全感較低，因為一般情況下不會靠側邊行進。而內傾式護欄則相反，從視角角度來說，行走過程不用擔心腳會踢到護欄下端，只需關心手臂的位置，而其支撐離手更近更直接，因為會更容易靠邊行走。

綜上所述，對于外傾式護欄，從人實際感受上，無形中降低了實際步道的使用范圍。因此建議該類型護欄兩側設置0.15 m以上的路緣帶，以保證實際行走凈寬的要求。而對于內傾式護欄，橋面寬度隨著寬度內傾角度的加大而變寬，當橋面寬度單側增加至0.1 m時，行人心理安全感較高，行走過程可以緊靠著護欄內側邊行走，該類型的護欄設計時可以不用考慮增加路緣帶寬度。對于直立式護欄，建議采用規范值，兩側設置0.1 m路緣帶寬度。

(4)關于應急救援的初步思考

由于山林步道建設具有一定的封閉性，而步道建設是鼓勵市民積極參與戶外健身。因此，在方案設計初期，應當充分重視應急救援的保證。從驛站功能配備是一方面，而在步道寬度選擇、面層形式選擇也應有一定的考量。如在保證緊急救援通道，步道自身寬度、縱坡、面層平整度應保證急救床的通行。而急救床寬度為0.34 m～0.98 m，考慮兩側推行人員的空間為0.7 m，因此步道寬度不宜小于0.7×2+0.4=1.8 m。

(5)基于上述的分析，城市山林步道建設斷面凈寬一般為2.0 m～3.0 m，其性價比已通過較大量的工程實際案例得以驗證。合理的寬度取值主要取決于經濟性、人群服務水平，在2.0 m～3.0 m范圍內的造價差異變化不大。

2 橋梁主材

常見的采用的高架橋材料主要為鋼筋混凝土和鋼結構兩種形式。

從造價角度而言，鋼結構的初期建設費用要高于鋼筋混凝土；后期養護上鋼結構的成本也高于鋼筋混凝土。但采用鋼結構，可增大跨徑可減少林中立墩，且從施工過程而言，鋼結構于山林中具備可模塊化，可輕量化拼裝施工，對便道、施工區域要求低，對現狀山體的影響較小，社會效益較好。從近年來倡導的輕量化施工要求以及鋼結構使用成本的降低看，墩柱和梁體采用鋼結構具備一定的優勢。

在實際運用過程中，應從經濟性和社會效益綜合評判采用鋼筋混凝土或鋼結構，不應盲目追求“熱點”而給社會帶來負面影響。

3 面層形式

高架橋梁的面層形式，可分為鏤空式橋面和封閉式橋面。封閉式橋面更為常見，多用于混凝土結構或鋼箱梁結構，而桁架結構或拼接式可采用鏤空橋面。

由于高架步道在山林中建設，為更好地解決橋下空間的養護和透光問題，減少管養死角，建議采用鏤空形式。鏤空的橋面目前常用的方式的鋼格柵、戶外竹材、木塑等材料，如表1所示。一般情況下，從實際管養角度，在此類型高架結構中，不建議采用防腐木。

表3 鏤空橋面常見形式對比表

4 結語

城市山林步道是為了給市民提供一個登高望遠、放松心情、緩解壓力、回歸和體驗自然的理想場所，它具備了休閑和健康的特性，在設計中應從便捷性、舒適性、景觀性、生態性等各方面進行綜合考慮。本文從高架專用步道斷面的適用寬度分析、橋梁選材、面層形式的適宜性角度出發，論證分析了各種需求的特點，旨在從經濟性、合理性、舒適性為此類型步道建設提供一些參考。