圓弧車道施工時標高控制的等分直線控制法

高策

（陜西建工集團第五建筑工程有限公司  陜西 西安 710032）

    隨著城市的發展及汽車保有量的不斷上升，地下車庫立體車庫及屋面停車場越來越受到重視，隨之而來的圓弧型車道的建設給施工企業帶來了不少困擾。

    一直以來圓弧形車道在施工過程中的標高控制都是一個難點，關鍵是考慮物體在做圓周運動時離心力的作用，車道必須外高內低而且是同一半徑上外高內低的橫坡，在標高控制時很難操作。目前對圓弧車道的施工控制很多經驗豐富的師傅為了使車道圓滑美觀在控制終起點標高的基礎上，用線繩或鋼筋握成圓弧形，根據經驗用目測其圓滑度及橫坡，施工很不方便且結構粗糙。

    為了解決圓弧形車道在現有儀器的前提下，施工時標高的精確控制，現總結出“圓弧車道施工的等分直線控制法”具體方法以下面實例說明：

一、圓弧車道在工程施工的分類：

    圓弧車道從角度大小可分為兩類： 小于等于90度型（一般常見于賓館大門口迎賓車道），和大于90度型（一般常見于地下車庫、屋面停車場及螺旋式立體車庫車道）。按照車道中心線的縱向坡度又可分為：縱坡度小于等于10%和大于10%兩類。

二、實例概況：

    2.1、車道的寬度為6米，內圓半徑為6米，外圓半徑為12米，內外圓同心，中間段橫坡為2%，起點標高為0.000，終點標高為1.200，即起點到終點的高差H為1.2m，圓弧角度等于90度。

    2.2、車道的寬度為6米，內圓半徑為6米，外圓半徑為12米，內外圓同心，中間段橫坡為2%，起點標高為-1.200，終點標高為+X，即起點到終點的高差H為Xm。圓弧車道呈螺旋型上升，圓弧角度屬大于90度型。

三、實例說明

    3.1對2.1實例進行說明

    第一步 等分：

    利用CAD制圖軟件在電腦上將整個圓弧車道從起點到終點以角度進行偶數倍等分（曲線坡道以車道中心線計），現假設將圓弧車道進行6等分，將H也進行6等分并計算出每個等分的標高（以車道中心線計），即從起點開始依次為0m、0.2m、0.4m、0.6m、0.8m、1.0m、1.2m以下稱“中線標高”

    第二步 彎道超高增量計算

    根據車道概況彎道超高的最大值應出現在車道中點位置處為12cm（6×2%），為了平緩的消化彎道超高的最大值，根據第一步的等分情況將h進行等分從而得到等分點上的超高增量，具體等分方法如下：

    方法一、內圓各等分點標高按照中線標高不變，將彎道超高的最大值12cm從起點開始到中點進行3等分分別為：0cm、4cm、8cm、12cm的上升直線；從中點到終點也進行3等分分別為12cm、8cm、4cm、0cm的下降直線。（與整體車道的6等分對應）

方法二、將內圓中點處降低6cm，將外圓中點處抬高6cm，同樣保證了彎道最大值為12cm。將內（外）圓的6cm進行等分從起點到中點分別為：0cm、-2cm、-4cm、-6cm（0cm、2cm、4cm、6cm），從中點到終點分別為-6cm、-4cm、-2cm、0cm（6cm、4cm、2cm、0cm）。（與整體車道的6等分對應）

    第三步 數據疊加：

    方法一、內圓各等分點標高按照中線標高不變作為施工標高，外圓各等分點標高在中線標高的基礎上將第二步中方法一得到的超高增量按照從起點到終點的順序依次進行疊加，便得到外圓各等分點的施工標高：0+0m、0.2+0.04m、0.4+0.08m、0.6+0.12m、0.8+0.08m、1.0+0.04m、1.2+0m。

方法二、內（外）圓各等分點標高在中線標高的基礎上將第二步中方法二得到的超高增量按照從起點到終點的順序依次進行疊加，便得到內（外）圓各等分點的施工標高：0-0m、0.2-0.02m、0.4-0.04m、0.6-0.06m、0.8-0.04m、1.0-0.02m、1.2-0m（0+0m、0.2+0.02m、0.4+0.04m、0.6+0.06m、0.8+0.04m、1.0+0.02m、1.2+0m）。

    3.2對2.2實例進行說明

    第一步 等分：

    首先將整個車道分為3大段即從起點到45度處為第一段（以下稱前段）和從終點退45度處為第三段（以下稱后段），中間部分為中段。其次將H=13.2m按照車道中心線的總長度進行若干等分（以便于施工為佳）并計算出各等分點上的中線標高，尤其是前段45度處的中線標高及后段45度處的中線標高。在本例中將車道按照15度等分即前后段均分為3等分。假設前（后）段各等分點的中線標高為A0、A1、A2、A3（B3、B2、B1、B0）。

    第二步 彎道超高增量計算首先取掉中間段暫不考慮，將前后兩段連接起來便符合3.1的使用前提（增量計算時不考慮中線標高），然后按照3.1中的超高增量計算步驟便可計算出前后段在相應等分點上的超高增量值。

    第三步 數據疊加：

    方法一、內圓各等分點標高（含中間段）按照中線標高不變作為施工標高；外圓前后兩段各等分點標高在中線標高的基礎上將3.1第二步中方法一得到的超高增量按照從起點到終點的順序依次進行疊加，便得到外圓前（后）段各等分點的施工標高：A0+0m、A1+0.04m、A2+0.08m、A3+0.12m、（B3+0.12m、B2+0.08m、B1+0.04m、B0+0m），中間段各等分點施工標高為各等分點的中線標高加上0.12。

    方法二、內（外）圓前后段各等分點標高在中線標高的基礎上將3.1第二步中方法二得到的超高增量按照從起點到終點的順序依次進行疊加，便得到內（外）圓前后段各等分點的施工標高：A0-0m、A1-0.02m、A2-0.04m、A3-0.06m、B3-0.06m、B2-0.04m、B1-0.02m、B0-0m（A0′+0m、A1′+0.02m、A2′+0.04m、A3′+0.06m、B3′+0.06m、B2′+0.04m、B1′+0.02m、B0′+0m）。

    3.3、實例總結分析及補充

    以上兩種方法各有利弊，方法一簡單但起步時生硬不舒服，方法二稍微麻煩但平緩舒適美觀。在施工時應根據實際情況選擇適應的方法施工。

3.3.1、若施工圖紙對橫坡沒有具體要求可根據汽車庫建筑設計規范 Design Code for Garage JGJ100-98中4.1.11進行考慮，具體如下：

    為了平衡汽車在彎道上行駛所產生的離心力所設置的彎道橫向坡度而形成的高差稱彎道超高。具體計算方式如下：

     （4.1.11）

    式中　Ｖ——設計車速，Km/h；
    Ｒ——環道平曲線半徑（取到坡道中心線半徑）；
    μ——橫向力系數，宜為0.1～0.15；
    ic ——超高即橫向坡度，宜為2%～6%。

    3.3.2、由上面的分析可見以上兩種控制方法均符合直線函數表達式

y=ax

y:標高增量

a（常數）= ic /x

x: 預分份數

    3.3.3、以上實例僅說明了車道縱坡小于10%的施工質量控制辦法，對于縱坡大于10%的車道控制在3.1及3.2的基礎上可根據JGJ100-98中4.1.8對終起點進行局部調整控制。4.1.8具體如下

    汽車庫內當通車道縱向坡度大于10%時，坡道上、下端均應設緩坡。其直線緩坡段的水平長度不應小于3.6m，緩坡坡度應為坡道坡度的1/2。曲線緩坡段的水平長度不應小于2.4m，曲線的半徑不應小于20m，緩坡段的中點為坡道原起點或止點。

四、結論

通過上面的實例分析將圓弧車道在施工中的控制難題進行量化、標準化，從而可使任何一位施工員在施工圓弧車道時都可以很好地進行標高控制，使圓弧車道的施工質量達到大的提升。

參考文獻：

    【1】測量學〔M〕  測繪出版社，2002

    【2】控制測量學〔M〕測繪出版社，1991

    【3】《工程測量規范》（GB50026-2007）

    【4】《汽車庫建筑設計規范》（JGJ100-98）

(本文來源：陜西省土木建筑學會      文徑網絡：呂琳琳  尹維維 編輯    劉真 文徑 審核)