山地自行車道工程設(shè)計(jì)初探

“山地自行車道工程設(shè)計(jì)”初探兩個(gè)月前，接河南駐馬店市艾森集團(tuán)老總來(lái)電，他們?cè)隈v馬店?yáng)|南40公里的千年嶺開(kāi)發(fā)了一處約80平方公里、以山地自行車運(yùn)動(dòng)為亮點(diǎn)的“低碳生態(tài)休閑度假旅游區(qū)”，擬建各類山地自行車道約80公里。要求我?guī)椭O(shè)計(jì)。對(duì)于這類帶有探索性的工作，我十分感興趣。雖然具體設(shè)計(jì)還沒(méi)開(kāi)始，但準(zhǔn)備工作已足以花去我兩個(gè)多月時(shí)間，在多位同仁幫助下寫了一篇論文，因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)，分兩篇先發(fā)表在我這博客上吧！作為山地車比賽不同于公路或其它自行車比賽，它并不是單一的要求速度，而更重要的卻應(yīng)該是考驗(yàn)運(yùn)動(dòng)員的自行車騎行技巧及越障能力。因此山地自行車道與其它道路、包括其它自行車道不同，它應(yīng)盡量避免過(guò)于平整，而應(yīng)具有一定數(shù)量的各類路障，甚至是艱險(xiǎn)崎嶇的山路。縱觀國(guó)內(nèi)外眾多的山地車比賽，其自然或人為的路障，千奇百怪，不下數(shù)百種之多。就目前所得資料看來(lái)，國(guó)內(nèi)外山地自行車道的建設(shè)并不像通常的公路建設(shè)那樣具有工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，也就是說(shuō)，欠缺正規(guī)的勘測(cè)、可研及必要的若干設(shè)計(jì)階段，沒(méi)有明確的“規(guī)范”。以國(guó)內(nèi)一些曾舉辦過(guò)山地車比賽的賽道為例：據(jù)稱按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打造的廈門仙岳山山地自行車賽道全程5.8公里，整體為循環(huán)車道，賽道起點(diǎn)和終點(diǎn)都在天竺巖寺的廣場(chǎng)。一路上還設(shè)置了溝、坎、山坡等多重障礙，在仙岳山南麓的道路上還有很多天然路障，比較適合打造成山地自行車運(yùn)動(dòng)的經(jīng)典賽道（如下圖）?？墒牵鋵?shí)只是選擇了一條比較符合山地自行車運(yùn)動(dòng)的原有山路，適當(dāng)加以改造而成，除了平面布置規(guī)劃圖以外，似乎并沒(méi)有專業(yè)的工程設(shè)計(jì)和圖紙。檢理姑檢理姑再如廣東天鹿湖森林公園鳳凰山自行車營(yíng)地設(shè)計(jì)，其內(nèi)容主要局限于自行車道平面布置和各種休閑娛樂(lè)、科普教育等營(yíng)地設(shè)施，從而在原有道路的基礎(chǔ)上，完善自行車道的網(wǎng)絡(luò),以形成自行車道系統(tǒng)；作為山地自行車比賽線路雖是單獨(dú)設(shè)計(jì)，要求能有能力舉辦國(guó)際比賽和平時(shí)作為山地自行車愛(ài)好者的訓(xùn)練場(chǎng)地，但也缺少工程設(shè)計(jì)內(nèi)容，沒(méi)有查詢到工程設(shè)計(jì)圖紙。

又如廣州亞運(yùn)會(huì)大夫山山地自行車賽場(chǎng)，選定于番禺區(qū)大夫山森林公園內(nèi)。比賽線路為封閉的環(huán)道，包括起點(diǎn)處、線路、終點(diǎn)處、修理站以及觀賽區(qū)等幾部分，長(zhǎng)度約為5.037公里。選擇此處，主要也是因?yàn)樗鳛樯降刭惖谰哂胁恍〉奶魬?zhàn)性，雖然賽道不長(zhǎng)，但是非常崎嶇不平，有一定的騎行難度，有的路段非常狹窄，僅容一人通行，有的上坡路段極為陡峭，時(shí)而還有超大角度的俯沖下坡。然而，這樣重要的比賽場(chǎng)所，賽道也同樣只是選擇的較為符合比賽要求的已有山路，并未作為一項(xiàng)工程考慮，進(jìn)行人工改造。總之，因?yàn)樯降刈孕熊囘\(yùn)動(dòng)在我國(guó)尚屬萌芽階段，雖然愛(ài)好者的隊(duì)伍在不斷擴(kuò)大，而符合他們要求的賽道卻少之又少，有關(guān)部門也沒(méi)有將它像公路建設(shè)那樣，制定明確的規(guī)范,劃分不同等級(jí)，提出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然，作為相關(guān)研究部門和人員，至今沒(méi)有拿出好的賽道設(shè)計(jì)理念與可行的設(shè)計(jì)方法，也是導(dǎo)致目前這一狀況的原因。為了在山地自行車道設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域有所突破，筆者結(jié)合河南駐馬店千年嶺旅游休閑度假區(qū)關(guān)于山地自行車道的設(shè)計(jì)，提出了一套有效的設(shè)計(jì)方法。如同前述眾多山地自行車道一樣,千年嶺旅游休閑度假區(qū)的山地自行車道也是沿襲原有山路，其平面線形可通過(guò)平面測(cè)量或已有大比例尺地形圖所繪制的路線進(jìn)行擬合，只是彎道半徑在理論上不必苛求，最小半徑5m即可；至于縱斷面設(shè)計(jì)，在尚未考慮修改之前首

先也應(yīng)“沿地爬”，即在基本上能爬上去的前提下不論坡長(zhǎng)大小、坡度大小和豎曲線半徑大?。蝗绾涡薷脑O(shè)計(jì)，使賽道滿足國(guó)際自行車聯(lián)盟對(duì)山地自行車的某些規(guī)定？這里以爬坡賽為例：“爬坡賽比賽路線中至少應(yīng)包括80%的上坡騎行路段?？梢允羌w出發(fā)或是單個(gè)出發(fā)（計(jì)時(shí)）。比賽路線的起點(diǎn)設(shè)在一個(gè)指定位置，終點(diǎn)設(shè)在另一個(gè)海拔高度更高的地方?！边@項(xiàng)規(guī)定中，重點(diǎn)在于“應(yīng)包括80%的上坡騎行路段”。在千年嶺計(jì)劃修建的一條山路有如下測(cè)量資料：如平縱面設(shè)計(jì)圖所示，A-A線總長(zhǎng)4685.159m,總高差：391.12-173.21=217.91m，平均坡度:4.65%。其中上坡段總長(zhǎng)：3392m,上坡比例占：3392/4685=72.4%V80%由此可見(jiàn)，若不加以改造，此線路將不符合爬坡賽路線中至少應(yīng)包括80%的上坡騎行路段的要求！若以K4+270為終點(diǎn)，上坡段總長(zhǎng)：3276m,上坡比例占：3276/4270=76.7%■?￡?yáng)恕?￥*■T￥￥i1二1§-*■Xa■?￡?yáng)恕?￥*■T￥￥i1二1§-*■Xa專$耳￡1遑童S￡g琴豪￥￡cf￥二?114!1V1I■f41I1Si,-"4一匚3asM3SE國(guó)攔?￥5甲＞專Ia11我們觀察到，在縱斷設(shè)計(jì)圖上，SJD3到SJD4為一-0.12%的下坡，坡長(zhǎng)47.34m，而SJD4到SJD5為一4.13%的上坡，坡長(zhǎng)44.07m，如去除SJD4，因SJD3高程為177.414m，SJD5高程為179.127m，故去除SJD4后，該段縱坡變成了(179.127-177.414)/(47.34+44.07)=1.87%；SJD8到SJD9為一-1.75%的下坡，坡長(zhǎng)65.64m,而SJD9到SJD10為一4.11%的上坡，坡長(zhǎng)53.25m，如去除SJD9,因SJD8高程為185.896m,SJD10高程為187.007m,故去除SJD9后，該段縱坡變成了(187.007-185.896)/(65.64+53.25)=0.934%；同樣，若去除SJD25,則可消除27.85m的-3.11%下坡。經(jīng)過(guò)以上三個(gè)變坡點(diǎn)的去除，共消除了下坡的總長(zhǎng)度為47.34+65.64+27.85=140.83m。于是上坡段的比例隨之就變成了：(3276+140.83)/4270=80.02%，這樣也就滿足了國(guó)際自行車聯(lián)盟對(duì)山地自行車爬坡賽路線中至少應(yīng)包括80%的上坡騎行路段的要求！至于縱坡本身的大小，國(guó)際自行車聯(lián)盟并沒(méi)有規(guī)定，當(dāng)然也不可能無(wú)限地大，而應(yīng)照顧到山地自行車的爬坡能力，盡管偶然也允許推行，但那畢竟是作為特殊情況的考慮。本車道縱坡最大處為3.8公里前后有56米20%的大坡，以及在2公里前后有2.5公里長(zhǎng)的18%左右長(zhǎng)大縱坡。這樣的縱坡作為山地自行車道來(lái)說(shuō)，雖然比較艱巨，但應(yīng)該還是允許和不存在什么大問(wèn)題的?！吧降刈孕熊嚨拦こ淘O(shè)計(jì)”初探(二)如何進(jìn)行賽道橫斷面設(shè)計(jì)計(jì)算？在通常道路設(shè)計(jì)中，哪怕是道路改建，采用填挖來(lái)改進(jìn)道路縱坡的平順性是必不可少的。此外，還要對(duì)道路橫斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證必要的寬度和斷面形式?？墒菍?duì)山地自行車道而言，如果由原有山路改建，除了像上述為消除下坡等情況，往往不需要填挖。為了達(dá)到這個(gè)目的，我們?cè)诓捎猛ǔ５牡缆稢AD軟件進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，只在少量必須填挖的路段按計(jì)算所得填挖高戴帽，其它斷面則通過(guò)一個(gè)小程序，使之在橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)一律按照填挖高為0進(jìn)行計(jì)算；至于各樁車道寬度，則在建立橫斷面寬度文件時(shí)按路段實(shí)際需要給定路寬即可。下面列舉為消除下坡導(dǎo)致有填挖高時(shí)的若干橫斷面圖：吃=】77§羽tti=C.532卜肝吃=】77§羽tti=C.532卜肝1C=-.S29曲工日.5遼0,腮!0規(guī)藥N1!i.時(shí)嶼罰和I■濁旳二如g上關(guān)^T=2.421刖€38磁AW=O..OGO.□h=D.tl7填福高均為九-對(duì)于山血口行車道農(nóng)面麗言r沒(méi)TT必耍徐賈路硼披用于律船師訃■■時(shí)取商熾"為了騎行安全，山地自行車道設(shè)計(jì)中的超高處理非常重要，在小彎道半徑處必須設(shè)置橫向超高，甚至可能有半徑很小的急彎，所以需要修改設(shè)計(jì)程序中的道路設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，例如在平面設(shè)計(jì)中，我們?cè)试S最小半徑設(shè)為5米，考慮到在下坡時(shí)車速很高（據(jù)調(diào)查可達(dá)80公里/小時(shí)），于是采取了最大超高坡度為100%,即45度。這時(shí)橫斷面設(shè)計(jì)圖如下：左上圖系采取路面超高繞路中心旋轉(zhuǎn)，右上圖系采取路面超高繞彎道內(nèi)側(cè)邊緣旋轉(zhuǎn)。在必要時(shí)，還可設(shè)計(jì)只有路面外半側(cè)繞路中心旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然這時(shí)未必一定用土石填筑，也可以用傾斜木棧道方式修建（如以上照片所示）。對(duì)不同下坡坡度和彎道半徑處，應(yīng)選取大小不等的超高，考慮到各運(yùn)動(dòng)員技術(shù)的差異，有條件時(shí)，還應(yīng)采用曲線型超高（即每一超高斷面呈某種特定曲線形式）更為合適（如右圖）。利用新開(kāi)發(fā)的程序繪制《山地自行車道結(jié)構(gòu)示意圖》山地自行車道與一般道路極為不同的，則是在車道上需要有一定的天然或人工的各種路障等“結(jié)構(gòu)”，特別是速降賽道，不僅必須全部為下坡，而且比賽路線應(yīng)由單人道、跳躍地段、田野、森林道和礫石道混合組成，以更多地測(cè)試運(yùn)動(dòng)員的技巧。在通常的道路設(shè)計(jì)成果圖中并沒(méi)有能表達(dá)這種道路特性的，因此我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)軟件，其基礎(chǔ)是道路線位圖或平面圖，圖上相應(yīng)于某種“結(jié)構(gòu)”將會(huì)用結(jié)構(gòu)名稱、對(duì)應(yīng)樁號(hào)范圍和表示該特征的照片表示，我們稱之為《山地自行車道結(jié)構(gòu)示意圖》。所謂“結(jié)構(gòu)”的類型歸納了200余種，例如下圖的“比賽起點(diǎn)”、‘'比賽終點(diǎn)”、‘'碎石道路”、“人行小道”、“人工埋石”、“路面水坑”、“青苔路面”、“天然臺(tái)階”、“草叢彎道”、“駛越石崖”。OOOOOO

JtF面是若干幅《山地自行車道結(jié)構(gòu)示意圖》有關(guān)部分示例:“結(jié)構(gòu)”示意圖中，藍(lán)色標(biāo)注的是“結(jié)構(gòu)”名稱，如“路面水坑”、“里程樁號(hào)”、“林中小彎”等，紅色標(biāo)注的是該結(jié)構(gòu)的樁號(hào)范圍，當(dāng)中的照片表示了該類結(jié)構(gòu)的示意圖。速降賽道的設(shè)計(jì)為了滿足國(guó)際自行車聯(lián)盟關(guān)于速降賽必須全部為下坡的規(guī)定，在進(jìn)行該車道縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，并不需要如前述爬坡賽道那樣，先用“順地爬”方式設(shè)計(jì)縱斷面，然后再按上坡不少于80%的要求選擇適當(dāng)?shù)奈恢孟兤曼c(diǎn)，而可以在“順地爬”的同時(shí)直接在縱斷面拉坡時(shí)保證所有縱坡為下坡即可。至于橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)要保證大部分樁號(hào)處填挖高為0，其方法則仍與上述通過(guò)一個(gè)小程序來(lái)處理一樣，十分迅捷。為了滿足速降賽道“結(jié)構(gòu)”與路障變化多端的要求，我們準(zhǔn)備了大量適合這種賽道需要的“結(jié)構(gòu)”類型，以備繪制《降速賽道結(jié)構(gòu)示意圖》之需，例如“人工陡坡”、“人為碎石”、“斷橋障礙”、“下坡障礙”，甚至屬于極限運(yùn)動(dòng)范疇的“人造懸崖”、“懸崖陡降”、“陡下急轉(zhuǎn)”、“跳越圍欄”。。。。。。。等等。山地自行車道的設(shè)計(jì)內(nèi)容其實(shí)還遠(yuǎn)不止本文所寫的這些。應(yīng)該說(shuō)，山地自行車道的設(shè)計(jì)應(yīng)該劃分為三類，一是山地自行車愛(ài)好者騎行車道，相對(duì)地應(yīng)該比較簡(jiǎn)單；二是運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練與愛(ài)好者學(xué)習(xí)和提高技能及水平的車道，這種車道上不僅應(yīng)該建造各種變化多端的路障和練習(xí)特殊技巧的“結(jié)構(gòu)”，其實(shí)還應(yīng)該包括一些專門用于表演的場(chǎng)地；三是專門用于各類山地自行車比賽的賽道，它應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)際自聯(lián)對(duì)各類比賽的規(guī)定來(lái)設(shè)計(jì)。由此可見(jiàn)山地自行車道的設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)該是相當(dāng)廣泛的。除此以外，還有許多輔助性的設(shè)計(jì)內(nèi)容，例如在設(shè)計(jì)賽道的同時(shí)如何設(shè)置安全保護(hù)