铁路施工组织与管理课程设计西南交通大学.docx

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1、课程名称：铁路工程施工组织设计设计题目：新线铁路土石方工程组织设计院 系： 专 业： 年 级： 指导教师： 姓 名： 学 号： 西南交通大学峨眉校区2017 年 5 月 30日目录第一部分：初始资料31.1设计题目：新线铁路土石方工程施工组织设计31.2施工条件31.3设计内容31.4设计成果及要求3第二部分：课程设计计算书42.1 工程量的计算42.1.1 基地土方量的计算42.1.2基地初步设计高程的计算52.1.3基地设计高程计算62.1.4 各角点的施工高度计算72.1.5 确定“零线”72.1.6方格网土方量计算82.1.7 方格网边坡土方量的计算92.1.8 基地总土方量计算102

2、.2路基土石方量计算112.2.1 区间路基土石方调配122.2.2 基地土石方调配152.3. 施工方法选择182.4. 选择施工机械，确定施工机械走行路线182.4.1 选择挖土机施工182.4.2 工期确定192.4.3运输车辆配套计算192.5.施工工期的计算202.5.1 土石方集中地段的工期计算20附录一：基地方格网示意图22附录二：路基横断面图23第一部分：初始资料1.1设计题目：新线铁路土石方工程施工组织设计工程施工队承担新线铁路临时焊轨基地的土石方工程任务，（其中包括基地面积为长550m宽50m的广场；基地两侧沿线路外伸1000m的路基土石方工程）。基地初步标高按线路设计标高

3、取平均值；泄水坡为单向坡i=3；土方边坡挖方为1:1.25，填方为1:1.5。原始资料为 成绵乐 线 DK116 至 DK117 段设计平面图及纵断面图各一份，线路等级为1级。1.2施工条件1 计算所需的施工机具均按需配备供应；2 所需劳力全部满足要求；3 施工在非雨季进行，月平均气温为20oC。1.3设计内容1 计算基地及1000m路基土方工程量；2 确定土方调配方案，选择施工方法；3 选择施工机械，确定施工机械走行路线；4 计算施工工期；布置现场平面图。1.4设计成果及要求1 编写课程设计说明书，（约8000字）2 绘制路基横断面图（比例： 1:200）第二部分：课程设计计算书2.1 工程

4、量的计算2.1.1 基地土方量的计算1. 地面标高计算在平面图上找出接近线路或通过线路较为平坦的场地(550m50m),布置方格网,（边长取25m），形成22个方格。在平面图上找出每个方格角点的地面标高。表1.角点地面高程表角点地面高程（m）1508.924513.747509.82509.625514.648514.63510.326515.249513.64512.027514.750511.25512.628512.051510.06512.629509.652506.17509.630509.953503.28508.331505.454501.09506.032500.455500.

5、010502.633499.656499.411501.634498.657498.812499.635497.758497.713497.136497.759497.714497.237496.260497.315496.038496.161496.116496.939494.962496.217495.040494.663494.818493.641493.664494.619494.042493.665493.020494.043493.366493.321494.644492.867493.022495.145492.968492.923493.846493.669492.32.1.2

6、基地初步设计高程的计算根据线路起点轨道高程Dk116+000 504.14m 中点轨道高程Dk116+500 501.43m 终点轨道高程Dk117+000 498.83m设计轨顶高度平均值H为：由于设计标高取该段线路标高的平均值，在纵断面上找出相对应的线路设计标高，本段线路为平坡，其平均值即为线路路肩设计标高，钢轨选用60型轨，为无砟轨道。图1.无砟轨道示意图路拱高度计算：路基及路堑路拱图如下图2.路堑路拱图图3.路堑路拱图计算得：由于基地初步标高按线路设计标高取平均值就，经过查询： 路拱厚度 46mm60轨高度 176mm轨道板厚度 220mm自密实混凝土 100mm支撑层厚 212mm基

7、地初步设计高程为：2.1.3基地设计高程计算单向排水，方向为X轴负方向， X轴负半轴为：X轴正半轴为： 计算结果如图：表2：基地设计高程基地设计高程（m）h1501.55h24501.55h47501.55h2501.47h25501.47h48501.47h3501.40h26501.40h49501.40h4501.32h27501.32h50501.32h5501.25h28501.25h51501.25h6501.17h29501.17h52501.17h7501.10h30501.10h53501.10h8501.02h31501.02h54501.02h9500.95h32500.

8、95h55500.95h10500.87h33500.87h56500.87h11500.80h34500.80h57500.80h12500.72h35500.72h58500.72h13500.65h36500.65h59500.65h14500.57h37500.57h60500.57h15500.50h38500.50h61500.50h16500.42h39500.42h62500.42h17500.35h40500.35h63500.35h18500.27h41500.27h64500.27h19500.20h42500.20h65500.20h20500.12h43500.12h

9、66500.12h21500.05h44500.05h67500.05h22499.97h45499.97h68499.97h23499.90h46499.90h69499.90详细布置图见附录一2.1.4 各角点的施工高度计算（以“+”表示填方，“-”表示挖方，下同）同理，可求得各角点的施工高度，结果见表3。表3.角点施工高度表角点施工高度（m）h1-7.03h24-11.84h47-7.94h2-7.81h25-12.81h48-12.81h3-8.58h26-13.49h49-11.89h4-10.36h27-13.06h50-9.56h5-11.04h28-10.44h51-8.44h

10、6-11.11h29-8.11h52-4.61h7-8.19h30-8.48h53-1.78h8-6.96h31-4.06h54+0.34h9-4.73h32+0.87h55+1.27h10-1.41h33+1.59h56+1.79h11-0.49h34+2.51h57+2.32h12+1.44h35+3.34h58+3.34h13+3.87h36+3.27h59+3.27h14+3.69h37+4.69h60+3.59h15+4.82h38+4.71h61+4.71h16+3.84h39+5.84h62+4.54h17+5.67h40+6.07h63+5.87h18+6.99h41+6.99

11、h64+5.99h19+6.52h42+6.92h65+7.52h20+6.44h43+7.14h66+7.14h21+5.76h44+7.57h67+7.37h22+5.19h45+7.39h68+7.39h23+6.42h46+6.62h69+7.922.1.5 确定“零线”由于施工的方格中，一部分的施工高度为“+”，而另一部分的施工高度为“-”则此方格的土方必然为一部分为填方，一部分为挖方。填挖方的边界线即为零线。详见附录一2.1.6方格网土方量计算（1）全挖方方格： 全填方方格：（2） 一点、三点挖方方格：（3） 两点填、挖方方格： （详细图表见附录一）根据铁路工程施工组织设计中表5.

12、1.2-1中的公式计算，详细结果如表4：表4.各方格填挖方方格填挖方（m）填方挖方填方挖方1-10.006170.312-10.007093.751-20.006670.312-20.007968.751-30.007107.812-30.007500.001-40.007015.632-40.006484.381-50.006359.382-50.004937.501-60.005607.812-60.003590.631-70.004326.562-70.441778.921-82.481908.512-8192.20321.421-9131.69630.692-9862.500.001-

13、10437.8093.992-101412.500.001-11892.362.122-111917.190.001-121862.500.002-122276.560.001-132425.000.002-132540.630.001-142798.440.002-142945.310.001-153001.560.002-153306.250.001-163346.880.002-163667.190.001-174018.750.002-174182.810.001-184284.380.002-184464.060.001-194221.880.002-194589.060.001-2

14、04204.690.002-204600.000.001-214048.440.002-214490.630.001-224003.130.002-224664.060.002.1.7 方格网边坡土方量的计算图2：基地边坡平面示意图土方边坡挖方为1:1.25,填方为1:1.5。根据公式，可以求得四个角落的边坡宽度值为：（逆时针旋转，单位m）挖方区：填方区：由此可以求得、的值如下：根据三角锥体计算公式三角棱柱体计算公式，可以计算得到的体积，分别为：4个角点取平面为正方形进行简化计算：所以可以求得： 2.1.8 基地总土方量计算2.2路基土石方量计算已知线路为一级双线，从路基规范中查得路堤路基面宽

15、度为12.3米，路堑路面宽度为12.3米，路堤边坡坡度为1:1.5。路基顶面标高由纵断面图相应中心点求得。 路基土石方计算：采用平均断面法，计算公式式中：A1A2A3An 每个断面面积L1L2L3Ln-1 两相邻断面间距离。横断面地形高度线路设计标高，即为填方路堤。1：200比例利用CAD作出横断面图（见附录2），并读出横截面面积汇总如下表：表5.横截面积表序号里程填方面积Fr（）挖方面积Fw（）填方量VT（）挖方量VW（）备注1DK116+00048.0102214.3015路堑2DK116+0500.0040.5602236.4621路堑3DK116+1000.0048.8902664.1

16、221路堑4DK116+1500.1057.672.52320.3389路堑5DK116+2000.0035.1401653.648路堑6DK116+2500.0031.0001498.3195路堑7DK116+3000.0028.9302093.994路堑8DK116+3500.0054.8301732.2708路堑9DK116+4000.0014.46393.225405.5127路堑10DK116+45015.731.761100.454244.0055路堤11DK116+50028.290.001589.46340路堤12DK116+55035.290.001974.1220路堤13D

17、K116+60043.680.001814.07330路堤14DK116+65028.890.001171.22520路堤15DK116+70017.960.00849.12710路堤16DK116+75016.000.00606.63790路堤17DK116+8008.260.00654.5460路堤18DK116+85022.570.001012.30270路堤19DK116+90017.920.001155.68840路堤20DK116+95028.310.001325.49940路堤21DK117+00024.710.00最终算得2.2.1 区间路基土石方调配根据地形区间路基土方存在有

18、以下三种情况（1）平原地区：一般以路堤为主，填土从取土坑中取土，运距多为横向，距离短； （2）丘陵地区：一般为路堤、路堑并存，土方尽量采用纵向移挖作填； （3）山区：一般沿河谷线走行，并以路堑为主，大多为半堑半堤，故采用横向移挖作填，并有大量的弃土。 本设计所选区段为平原，全部为路堤，填土从取土坑中取土。土方调配时应尽量移挖作填，以减少工程数量，计算出经济运距如下： 设路堑1m3的挖土，纵向运送L距离到路堤的费用为Am，则 Am=A+bL（1）A:挖1m3土并装到运送工具上的费用；b：1m3土运送1m距离的费用。如果上述路堑挖方不纵向运至路堤，而运往弃土堆，路堤就由取土坑取土，横向运至路堤的费

19、用则为AnAn=（A+bL弃）+（A+bL取）（2） L弃：挖土运至弃土堆的距离；L取：取土坑运至路堤的距离 当满足AmAn时，L值即为经济运距 A +bL（A+bL弃）+（A+bL取）所以 L=A+（L弃+L取）b/b（3）本设计选用CAT 349D 大型挖掘机挖土装车，挖斗容量，查规范得，挖1土装到卸土车费用为2.2295元。即A=2.2295元/选用DF大力神 工程车为卸土车，载重25t，运1土1000所需费用为4.9863元。即b=4.9863/1000=0.0049863元/根据本段线路施工情况及周边地形条件，取L取=400m L弃=400m。经济运距(L取+L弃)= 采用表上作业，

20、如表6表6.路基土石方数量调配明细表段落编号起讫里程断面方数m3利用方数m3自何处来往何处去运距m施工方法技术量路堤路堑路堑路堤往路堤往弃土堆自取土坑自路堑人力施工机械施工1DK116+.30152214.3015往路堤10、115252214.30152DK116+.46212236.4621往路堤11、125192236.46213DK116+.12212664.1221往路堤135002664.12214DK116+150-2002.52320.33892317.8389往路堤14、155272322.83895DK116+.6481653.648往路堤15、165121653.6486

21、DK116+.31951498.3195往路堤175001498.31957DK116+.9942093.994往路堤185002093.9948DK116+.27081732.2708往路堤19、205231732.27089DK116+400-450393.225405.5127393.225段内调配50798.73510DK116+450-5001100.454244.0055自路堑150028611.511DK116+500-5501589.463401589.4634自路堑1、25191589.463412DK116+550-6001974.12201974.122自路堑250019

22、74.12213DK116+600-6501814.073301814.0733自路堑35001814.073314DK116+650-7001171.225201171.2252自路堑45001171.225215DK116+700-750849.12710849.1271自路堑4、5523849.127116DK116+750-800606.63790606.6379自路堑5500606.637917DK116+800-850654.5460654.546自路堑6500654.54618DK116+850-9001012.302701012.3027自路堑75001012.302719DK

23、116+900-9501155.688401155.6884自路堑7、85141155.688420DK116+950-DK117+0001325.499401325.4994自路堑85001325.49942.2.2 基地土石方调配 由于站场为半填半挖（挖92653.71，填97105.12.615），挖方量大于填方量，所以须在站场周围寻找合适的取土坑，取土区的分布情况如图图3：基地土石方分布图（单位m）1. 求各区段重心取方格网纵、横两边为坐标轴，为计算简便，取填挖区形心为重心,分别求出各区间的上方重心的位置为：2. 求填、取土区间之间的平均运距、： 填方区的重心坐标、：挖方区的重心坐标计

24、算得挖方区至三个填方区运距为：挖方区至三个填方区运距为：挖方区至三个填方区运距为：各填方区填方量分别为：3. 表上作业法进行最优土方调配各挖方区挖方量按面积分配，则绘制土方调配表： 表7. 土方调配表土方调配表挖方区填方区挖方量（m）T1T2T3W1X11212X12325X1343830049.31W2X21107X22219X2330762604.40W3X31154X32265X333774451.41填方区（m3）52981.9719101.5625021.5997105.12 目标函数： 为每对调配区运距 约束条件： 编制初始调配方案 表中Xij为待求的调运量（未知数），根据平衡条件

25、，达到最佳方案，需满足： 目标函数： Cij为每对调配区运距约束条件：为使目标函数较小，并减少运算次数，采用“最小元素法”编制，优先对运距最小的调配区进行调配。表中X1-1相应运距最小为65m，故W1挖方供应给T1填方区，以此类推，W4挖方供给T3填方区，W3挖方供给T1填方区，最后得初始调配方案见下表：表8 .初始调配方案表初始调配方案挖方区填方区挖方量（m3）T1T2T3W121232525021.5943830049.31X115027.72W248530.56107219X2330762604.4014073.84W34451.41154X32265X333774451.41填方区（m

26、3）52981.9719101.5625021.5997105.12由初始调配方案，计算其目标函数值为：调配方案最优化检验：采用假想运距法检验是否为最佳方案，先将有解（X0）的方格运距填入表中。然后按矩形对角线上运距之和两两相等规律，从适当的方格开始，逐一求出无解方格的假想运距，得假想运距表后检验原运距是否大于或等于其对应的假想运距，若原运距小于其对应的假想运距，则目标函数值还可降低，需重新调配。表9.假想运距表 假想运距表 挖方区填方区T1T2T3W1213325438W2107219332W3154266379用原运距减去假想运距来检验调配方案：表10.检验表检验表 挖方区填方区T1T2T

27、3W121300W200332W30124379表中没有出现负值，说明方案是最优的，不需在进行调整。土方调配图绘制：图4.铺轨基地土石方调配图2.3. 施工方法选择 本段线路标高均高于地面标高，造成土方量巨大，工作强度高，需用机械化施工方法，由于本段高填方及工程量集中的特点，选用卷扬机牵引架子车运输施工方法。2.4. 选择施工机械，确定施工机械走行路线2.4.1 选择挖土机施工 根据站场的土石方量和机械工作限额表，考虑到施工现场实际情况，选用CAT 349D 2立方米挖掘机，DF大力神 25吨卸土车。本应该选择铲运机施工，但由于地形条件的限制还是宜采用挖土机施工并配合自卸汽车进行运输，并配备其

28、他机械压实。本段施工，选用斗容量2挖掘机，每天1班工作，土斗充盈系数，土的最初可松系数，工作时间利用系数 单斗挖土机的生产率为：p=(83600t)g(Kc/Ks)KB =/台班2.4.2 工期确定 查阅规范及挖掘机规格可知，其工作限额为30000，根据各挖方区挖方量30049.31，62604.4，。挖土机数量初步定为1台，3台。则3个挖方区所需挖掘机数量总共为4台。 2.4.3运输车辆配套计算本设计选用DF 25吨卸土车，运土车辆的数量N1,应保证挖土机连续作业,按下式计算N1=T1/t1 T: 运土车辆每一工作循环延续时间(min) T1=t1+2l/Vc+t2+t3t1: 运土车辆每次

29、装车时间(min.). t1=n*tn: 运土车辆每车装土次数; Q: 运土车辆载重量(吨);r: 实土容重(吨/m3); 一般取1.7吨/m3l: 运土距离(m) Vc：重车及空车的平均速度(m/min);取20km/ht2: 卸土时间;(一般取1min) t3 :操纵时间.(一般取23min)则运土车每次装车次数：，取为6次每次装车时间区往返区，区需要卸土车8辆区往返区， 辆 辆区共需要卸土车7辆区往返区，=154。 辆区需要卸土车3辆综上，总共需要卸土车18辆。2.5.施工工期的计算2.5.1 土石方集中地段的工期计算路基土石方施工进度取决于弃土的位置,土壤种类,施工方法,机械设备,运输机具以及季节等因素，计算土石方集中地段的工期即为施工工期：式中: T:该取土石方需用的工期 (工作天); W:土石方集中地取的工程数量; (m3)按施工方计. g :某种机械设备的台班产量;(若为人工施工,则为人力施工的产量定额) a: 每天作业班数; N: 每班的机械台数(人力施工时为每班施工人数).由上算出数据分别计算各挖方区所需工期每天工作1班，则工期分别计算如下：区：区：综上，且考虑到确保施工工期宽松，取工期天附录一：基地方格网示意图附录二：路基横断面图