城市山林高架步道设计要素探析

郑 磊

(厦门市市政工程设计院有限公司 福建厦门 361000)

0 引言

随着人民生活水平的提高，休闲、健身等已成为人们生活需求的重要部分。各地方城市在近年来掀起了一波“高架步行专用道”的建设，旨在山林中建设可以与自然亲近度更高，打破传统的贴地步道。其目的可以将人与树之间的关系由人与树根抬升至树梢或树干上，可以跟高处树上的小动物可以有更近距离的接触，变换行人的不同体验感。同时，为了减轻施工过程中对山林的破坏，采用钢结构施工是一个可选的方式。其中由福州的“福道”做为起始，打开了国内第一条全程钢高架镂空的先河，其控制标高以树梢为主，可以从山体树尖的角度游览山林和城市之间的景色变化，打破了林中看城的遮挡。而厦门的“健康步道”在“福道”基础上又做了进一步的变化，步道高架以“若隐若现”和“遮阴”为目的，步道标高控制在约离地3 m～5 m，同时打造了七个重点的城市桥梁景观节点，进一步展示桥梁建筑与城市景观相融共生的美景。

各种山林高架专用步道建设形式多种多样，而该步道的合理宽度关系到了对林中植被的影响、造价等。本文立足于高架步道的断面宽度、梁体材料、面层材料等角度，综合分析各项指标及利弊，对后续其它类似步道建设提供借鉴。

1 断面宽度分析

目前国内关于高架步道宽度的研究相对较少，一般为地方经验结合规范最低值取值。例如《城市道路交通规划设计规范》(GB 50220-95)中要求且人行道宽度应按人行带的倍数计算(人行带宽度在城市道路上取0.75 m，车站码头、人行天桥和地道上取0.9 m)，且最小宽度不得小于1.5 m。《城市道路工程设计规范》(GJJ 37-2012)(2016年版)[1]中要求最小宽度为2.0 m。《城镇绿道工程技术标准》(GJJ/T 304-2019)中要求步行道宽度应大于2 m，特殊区域不应小于1.5 m。《福建省绿道规划建设标准》(DBJ/T 13-194-2014)中规定，都市型绿道的步行道单独设置时不小于2 m，与市政道路结合时不小于3 m；郊野型和生态型绿道步行道宽度均不小于1.2 m。

再有实际工程实例。如福州福道净宽取值为2.4 m；厦门健康步道在标准段为2.4 m，节点位置取值3.8 m；龙岩莲花山步道净宽取值为3.0 m等。不同地方有不同的建设取值，随机性较大。为此，本文将通过对高架人行道基本宽度和通行能力的研究，提出相适当的设计规则，以期指导后续其它规划设计工作。

高架断面净宽拟定一般考虑行走净宽和行人路缘宽度叠加。其中行走净宽为结合人体行为习惯得出，同时参考相关规范进行取值。而行人路缘宽度主要目的，为保证行人行走过程的心理安全预示而增加的宽度。

(1)从行人队列舒适度角度对行走净宽建议值拟定

根据大量人体参数，行人静态空间设计时一般取椭圆(肩宽长轴61 cm，肩厚短轴45.7 cm)。由于行走时随着身体重心在两脚间的转换，人体出行横向摆动，观测表明单侧人体摆幅约为10 cm～14 cm，因此行走时横向摆动距离为20 cm～28 cm，故一条人行带宽度应为69.4 cm～77.4 cm[2]，与《城市道路交通规划设计规范》规定的行走带宽度0.7 m～0.8 m(三级服务水平)相适应。。

与此同时，不同尺度的步道宽度营造不同行走体验的步道环境。据观测分析认为，行走空间与亲密距离成正相关，如表1所示。

一般情况下，城市山林步道建设宽度研究，可考虑1人通过、2人并行为主，3人同向并行以两大人带一小孩为主(3成年人同向并行情况相对少有)，4人及4人以上情况较少出现。城市山林步道服务受众面较广，即有较亲密的距离也需要舒适的社交人际距离。因此在考虑实际建设需求时，建议一队成年行人宽度取0.75 m(参考城市道路工程规范取值)；一大人牵一小孩的行走队伍建议采用1.2 m(建议按亲密距离并取舒适值)；单辆无障碍轮椅推车宽度建议采用1.0 m(参考无障碍设计规范取值)。

综上，由于城市山林步道在使用中有着不同的项目功能需求，且其他干扰因素较城市道路人行道较少，因此在不同功能定位下的净宽建议值可以有不同的取值。计算取值参考如下：

3位成年人步行净宽：3×0.75=2.25 m(二人并行，留有一人空间超越或对行)

2位成年人+1小孩步行净宽:0.75+1.2=1.95 m(一大人牵一小孩，留有一人空间超越或对行)

2位成年人+1无障碍轮椅推车：2×0.75+1.0=2.5 m

(2)结合步道通行能力角度，对行走净宽建议值拟定

按照规范选取的三级服务水平，并根据《交通工程手册》中的公式计算一条步行带的设计通行能力，具体公式如下：

式中：

Ni——一定服务水平下一条步行带的设计通行能力，单位为人/(h·m)；

Vp——人行道行人步行速度，单位为m/s；

Sp——行人行走纵向间距，单位为m；

bp——每个行人(一条步行带)占用的横向宽度，单位为m；

k1——可能通行能力折减系数，按《交通工程手册》中规定本次折减系数取0.5；

k2——设计通行能力折减系数，按《交通工程手册》[4]中行人设施所处的地位和不同服务水平要求，三级服务水平下的折减系数采用0.5。

根据《城市道路工程设计规范》(CJJ37-2012)，三级服务水平单条步行带占用的横向宽度取0.75 m，纵向间距为1.8 m，步行为1 m/s，可算得一条步行带的设计通行能力为625人/(h.m)。

根据《交通工程手册》中的公式，可计算出步行交通需要的宽度值，具体公式如下：

式中：

B——步道宽度，单位为m

N——单侧人行道高峰小时人流量

Ni——一定服务水平下单条步行带的设计通行能力

b——一条步行带的宽度，取0.75 m

综合上述分析，从步道通行能力角度出发，亦可得出步道宽度选取参考值，具体如表2所示。

小结：在项目建设初期，若有实际人流预测或景区人流控制的前提下，可采用以步道通行能力为主设置断面行走净宽，再辅以行人队列舒适度进行合理决断。若无，则可采用以行人队列舒适度为主的断面设置依据。

(3)路缘带宽度拟定

一般城市人行道路缘带取值0.1 m。该取值方式，建议可运用于城市山林步道中的路基段且无护栏段。而城市山林步道中难免存在高架段或因高填方而需增设护栏，由于现有护栏设置多样化，为进一步分析调查路缘带宽度与护栏型式(直立式、内倾式、外倾式三种类型)之间的关联，开展了如下现场调查分析：

步长：一般成年人裸脚宽为6～8 cm,穿运动鞋后宽10 cm～20 cm，因此取步长为20 cm。

计数规则：计数时以行人正常靠右行走习惯时的右脚鞋中心位置位于该段落范围则计入，如图1所示。实际调查中，在自由流的前提下，按不同类型的护栏，在不考虑路缘带宽度预留的前提下，对行人行走的习惯范围进行调查，统计总量为正向150人次和反向150人次。

图1 断面步长划分及计数规则示意图

①直立式护栏：以龙岩莲花山步道为调查对象，该标准断面净宽为3.0 m，护栏为直立式，如图2所示。其行人行走于同一断面不同区域的分布统计结果如图3所示 。

图2 直立式护栏(龙岩莲花山步道)

图3 行人行走断面区域分布图(直立式护栏)

②外倾式护栏：以福州福道为调查对象，该标准断面净宽为2.4 m，护栏为外倾式，如图4所示。其行人行走于同一断面不同区域的分布统计结果如图5所示。

图4 外倾式护栏(福州福道)

图5 行人行走断面区域分布图(外倾式护栏)

③内倾性护栏，以厦门健康步道为调查对象，该标准断面净宽为2.4 m，护栏为内倾式，如图6所示。其行人行走于同一断面不同区域的分布统计结果如图7所示。

图6 内倾式护栏(厦门健康步道)

图7 行人行走断面区域分布图(内倾式护栏)

由统计结果可知，由于国人靠右行走的习惯，较大的人流区域为中间偏右，但较少靠边行走。再从三种护栏类型的行人分布统计结果可发现，行人在外倾式护栏行走时，离护栏最近的区域(1.0 m～1.2 m)行走的频率最低；而在内倾式护栏情况下，该区域的行走频率最高，断面利用更为充分。经与各类行人交流分析可进一步得知，发生该种变化，主要由于人行心理行为决定。在外倾式护拦中，由于于臂可触及的扶手从视觉角度较远，行人心理安全感较低，因为一般情况下不会靠侧边行进。而内倾式护栏则相反，从视角角度来说，行走过程不用担心脚会踢到护栏下端，只需关心手臂的位置，而其支撑离手更近更直接，因为会更容易靠边行走。

综上所述，对于外倾式护栏，从人实际感受上，无形中降低了实际步道的使用范围。因此建议该类型护栏两侧设置0.15 m以上的路缘带，以保证实际行走净宽的要求。而对于内倾式护栏，桥面宽度随着宽度内倾角度的加大而变宽，当桥面宽度单侧增加至0.1 m时，行人心理安全感较高，行走过程可以紧靠着护栏内侧边行走，该类型的护栏设计时可以不用考虑增加路缘带宽度。对于直立式护栏，建议采用规范值，两侧设置0.1 m路缘带宽度。

(4)关于应急救援的初步思考

由于山林步道建设具有一定的封闭性，而步道建设是鼓励市民积极参与户外健身。因此，在方案设计初期，应当充分重视应急救援的保证。从驿站功能配备是一方面，而在步道宽度选择、面层形式选择也应有一定的考量。如在保证紧急救援通道，步道自身宽度、纵坡、面层平整度应保证急救床的通行。而急救床宽度为0.34 m～0.98 m，考虑两侧推行人员的空间为0.7 m，因此步道宽度不宜小于0.7×2+0.4=1.8 m。

(5)基于上述的分析，城市山林步道建设断面净宽一般为2.0 m～3.0 m，其性价比已通过较大量的工程实际案例得以验证。合理的宽度取值主要取决于经济性、人群服务水平，在2.0 m～3.0 m范围内的造价差异变化不大。

2 桥梁主材

常见的采用的高架桥材料主要为钢筋混凝土和钢结构两种形式。

从造价角度而言，钢结构的初期建设费用要高于钢筋混凝土；后期养护上钢结构的成本也高于钢筋混凝土。但采用钢结构，可增大跨径可减少林中立墩，且从施工过程而言，钢结构于山林中具备可模块化，可轻量化拼装施工，对便道、施工区域要求低，对现状山体的影响较小，社会效益较好。从近年来倡导的轻量化施工要求以及钢结构使用成本的降低看，墩柱和梁体采用钢结构具备一定的优势。

在实际运用过程中，应从经济性和社会效益综合评判采用钢筋混凝土或钢结构，不应盲目追求“热点”而给社会带来负面影响。

3 面层形式

高架桥梁的面层形式，可分为镂空式桥面和封闭式桥面。封闭式桥面更为常见，多用于混凝土结构或钢箱梁结构，而桁架结构或拼接式可采用镂空桥面。

由于高架步道在山林中建设，为更好地解决桥下空间的养护和透光问题，减少管养死角，建议采用镂空形式。镂空的桥面目前常用的方式的钢格栅、户外竹材、木塑等材料，如表1所示。一般情况下，从实际管养角度，在此类型高架结构中，不建议采用防腐木。

表3 镂空桥面常见形式对比表

4 结语

城市山林步道是为了给市民提供一个登高望远、放松心情、缓解压力、回归和体验自然的理想场所，它具备了休闲和健康的特性，在设计中应从便捷性、舒适性、景观性、生态性等各方面进行综合考虑。本文从高架专用步道断面的适用宽度分析、桥梁选材、面层形式的适宜性角度出发，论证分析了各种需求的特点，旨在从经济性、合理性、舒适性为此类型步道建设提供一些参考。