道路超高過渡圖繪制的改進

2015-12-11 09:19:06張榮潔

福建建筑 2015年10期

張榮潔

(廈門大學嘉庚學院福建漳州 363105)

引言

在道路工程中，為利于橫向排水，一般路段將路面做成中央高、兩側低的雙向橫坡(路拱)，而小半徑圓曲線段則為外側高、內側低的單向橫坡(超高)。如何將一般路段的路拱平滑過渡至圓曲線上的超高，一直是業界研究的熱點問題。道路超高過渡圖即道路橫坡度沿路線縱向的變化圖。在進行路線設計時，為直觀反映沿線路面橫坡度變化情況，在路線縱斷面設計圖上需繪出全線的超高設計圖(超高欄)，尤其是高等級公路，還應繪制超高方式圖。

工程圖紙是工程界交流的直接語言，為更加精準、簡潔、規范地交流專業信息，工程行業都制定了各自的制圖標準。早在1993年，由交通部會同建設部出臺了《道路工程制圖標準》(GB 50162-92)，對道路工程的制圖方法進行了統一規定，但是，對超高過渡圖的繪制標準并無規定。《公路工程基本建設項目設計文件圖表示例》(2007)給出了公路項目設計文件圖表示例，然而對超高過渡圖并無示例。國家建筑標準設計圖集之《城市道路施工圖設計深度圖樣》(05MR101)對超高過渡圖也缺乏樣圖。

在長期的實踐過程中，從業人員逐漸形成了幾種代表性做法。隨著計算機輔助設計的深入，各種道路設計軟件在出圖的時候，也形成各自不同的風格。制圖標準的不統一，在一定程度上，對制圖和識圖造成了障礙，不利于交流。更有甚者，在施工(如預制梁段)時，由于繪圖或識圖出錯，將超高方向做反，給企業和社會帶來較大經濟損失。因此，有必要將超高過渡圖的繪制方法進行統一，完善《道路工程制圖標準》及相關圖表示例。

1 幾種代表性做法分析

業內幾種典型的超高過渡圖繪制方法以及幾種主流設計軟件的出圖風格可以歸納為四種代表性做法。以下結合工程實例進行分析。

工程實例:截取某三級公路一小半徑平曲線段，該平曲線為左偏，直線路段路拱橫坡為2%，圓曲線超高橫坡度為4%，超高過渡方式為繞中線旋轉，超高過渡段起點樁號 K0+200，止點樁號 K0+275。(圖1)至(圖4)分別為該平曲線段四種代表性的超高過渡圖(繞中線旋轉)，直線段內外側超高值為-0.100m，圓曲線上外側超高值為+0.200m，內側超高值為-0.200m(設計高程基準點位于道路中線)，超高漸變率為1/250。

圖1 超高過渡圖做法一(左偏)

圖2 超高過渡圖做法二(左偏)

圖3 超高過渡圖做法三(左偏)

圖4 超高過渡圖做法四(左偏)

繪制一張典型的道路超高過渡圖主要包括以下七個要點:橫軸、縱軸、橫坡度、超高值、線型、超高漸變率及樁號。

結合上述工程實例，將四種代表性做法按制圖要點進行對比分析。

(1)橫軸

在所有做法中，超高圖的橫軸與縱斷面圖的橫軸一致，均表示線路的長度，從左往右，由小樁號向大樁號、按比例繪制。

(2)縱軸

縱向上，與基線的距離均表示高差(超高值)。相對基線的位置及有無標尺有所不同。

1)相對基線的位置

主要有兩種表示方法:①基線上、下方表示高于基線和低于基線(圖 1、3、4)，下方數值加負號(圖1);②基線上、下方分別表示線路前進方向的左、右側(圖 2)。

做法1優點:維持了縱斷面圖的視角，上下表示高低，數值還可加入正負號(如圖1中的 -0.100)。缺點:內外側/左右側邊緣線較難區分。

做法2優點:內外側/左右側邊緣線分別位于基線上、下方，容易識別。缺點:超高漸變過程不夠形象，容易產生誤解(如圖2，基線下方外側橫坡從 -2%至4%實為線性漸變，容易誤畫為起終點相連的一根直線，或理解成漸變率變化了一次);必須借助數值的正負號區別高于/低于基線。

2)標尺

分為有無標尺兩種。有標尺的情況下(圖1)，不容易產生歧義，便于識圖，但圖面較為繁雜;無標尺時，圖面簡潔，但是可能產生歧義，不確定縱軸數值代表超高值還是橫坡度還是其他，如又未標注超高值，識圖時需要自行推斷超高值，容易出錯。

(3)橫坡度

坡度值均按實際值，正負號的定義有所區別。主要有三種表示方法:①全部為正(圖3);②高于基線為正，低于基線為負(圖2、4);③沿線路前進方向，橫坡向右傾斜為正，向左傾斜為負(圖1)。

做法1優點:簡單。缺點:僅通過橫坡度無法區分路線左/右偏，必須借助線型甚至只能通過平曲線的曲率圖區分。

做法2優點:直接區分出橫坡方向，容易識別。

做法3優點:規定明確。缺點:不夠形象，需先判定前進方向的左、右側。

(4)超高值

漸變段的超高值較難精確標注，因此主要區別在于正常雙向路拱段及全超高段是否標注超高值。標注的情況下，信息較為完整，但圖面較為繁雜;無標注時，圖面簡潔，但缺乏超高值信息。

(5)線型

主要指路中心線及兩側路面邊緣線(還可能包括兩側路基邊緣線)的線型。路中心線基本上都是以實線表示，區別在于兩側路面邊緣線。主要有五種表示方法:①沿線路前進方向，右側路面邊緣線采用實線，左側路面邊緣線采用虛線(圖1);②以能否看見區分虛實。沿線路前進方向的右側往左側觀察，能看到的用實線，被擋住的用虛線(圖4);③不區分，全部用實線表示(圖3);④高于基線，采用實線，低于基線，采用虛線(圖2);⑤采用不同的顏色區分不同的邊線。

做法1優點:規定明確，易識別。缺點:不夠形象。

做法2優點:易理解。缺點:需要空間想象力，不容易識別。

做法3優點:簡單。缺點:無法區分各條邊線。

做法4優點:直觀、易理解。缺點:各條邊線出現交錯，容易誤判。

做法5優點:直觀、區分度最好。缺點:需對各線條的顏色做統一規定;傳統圖紙采用黑白印刷，無法區分，如采用彩色印刷，成本較高。

(6)超高漸變率

區別在于是否標注超高漸變率。標注時，信息較為完整，但圖面較為繁雜;無標注時，圖面簡潔，但需推算漸變率，對于漸變率有變化的情況，無法體現。

(7)樁號

區別在于是否標注超高過渡段特征點樁號。標注時，信息較為完整，但圖面較為繁雜;無標注時，圖面簡潔，但需在圖上按比例推算樁號，精度和速度受影響。

2 改進建議

通過以上分析，結合調研的實際使用效果，并咨詢資深專家后，改進原則為:符合工程制圖基本要求;便于制圖及識圖;圖面簡潔、準確、無歧義。

具體改進建議如下:

(1)橫軸

橫軸與縱斷面圖的橫軸一致，表示線路的長度，從左往右，樁號依次增大。比例尺同縱斷面圖橫軸比例尺。

(2)縱軸

縱軸表示高差/超高值的大小(以未設超高時的中線為基準線，基線超高值為0)，有正負之分，基線上方表示高于基線，為正值;下方表示低于基線，為負值。縱軸比例尺按出圖需要自行選擇。每頁圖均需標注標尺，標注位置緊貼表頭，單位米。

(3)橫坡度

坡度值均按實際值，無正負之分，統一為正。標注位置為特征點樁號線右側，字體朝左。

(4)超高值

需標注未設超高段及全超高段的左、右側邊緣線超高值。高于基線為正，低于基線為負。平行各線標注，漸變段無需標注。

(5)線型

沿線路前進方向，右側路面邊緣線采用細實線，左側路面邊緣線采用細虛線，中線采用細點劃線表示，水平基線采用細實線表示。如需要示意出路基邊緣線，可再增加兩種線型。在電子圖上，對不同的邊線，可統一規定不同的顏色，有條件時，可采用彩色出圖。

(6)超高漸變率

按實際標注超高漸變率，且平行于漸變線標注。

(7)樁號

標注超高過渡段的特征點樁號，比如超高過渡段起點、拐點和止點。特征點處需標注樁號線，樁號標注在樁號線左側，字體朝左。

理由如下:

縱軸表示超高值大小，有正負之分，標注在各線上，各線高低、高差一目了然，且為避免歧義及用圖的方便，在貼近表頭位置標注了標尺。左右側邊線不考慮其他任何因素，直接以不同的線型區分，清晰直觀，且與其他方面配合得當，還可相互檢驗，大大降低出錯概率。由于超高值已帶正負號，各線也有高低之分，超高橫坡度就無需區分正負。超高漸變率是比較重要的指標，必須標注。超高漸變的特征點樁號很多時候需要用到，對于超高過渡不在全緩和曲線上進行的情況，更需要知道，因此，為便于識圖和施工，加注特征點樁號，且加注樁號線，便于與平曲線對照查看。

改進建議圖(仍以前文工程實例示意)如(圖5)所示。