鐵路施工組織與管理

課程名稱：鐵路施工組織與管理設(shè)計(jì)題目：新線鐵路土石方工程施工組織設(shè)計(jì)院 系： 土木工程系 專 業(yè)： 鐵道工程 年 級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：新線鐵路土石方工程施工組織設(shè)計(jì)工程施工隊(duì)承擔(dān)貴廣新線鐵路臨時(shí)軌排基地的土石方工程任務(wù)，（其中包括基地面積為長(zhǎng)300m寬90m的廣場(chǎng)；基地兩側(cè)沿線路外伸350m的路基土石方工程）?；爻醪綐?biāo)高按線路設(shè)計(jì)標(biāo)高取平均值；泄水坡為單向坡i=3；土方邊坡挖方為1:1.25，填方為1:1.5。原始資料為 貴廣 線 DK117+200 至 DK118+200 段設(shè)計(jì)平面圖及縱斷面圖各一份，線路為一級(jí)單線。二、施工條件：1 計(jì)算所需的施工機(jī)具均按需配備供應(yīng)；2 所需勞力全部滿足要求；3 施工在非雨季進(jìn)行，月平均氣溫為20oC。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1 計(jì)算基地及基地兩側(cè)路基土方工程量；2 確定土方調(diào)配方案，選擇施工方法；3 選擇施工機(jī)械，確定施工機(jī)械走行路線；4 計(jì)算施工工期；布置現(xiàn)場(chǎng)平面圖。四、設(shè)計(jì)成果及要求：1 編寫課程設(shè)計(jì)說明書，（約8000字）2 繪制現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖1張（2#圖紙）3 繪制路基橫斷面圖（比例： 1:200）1.工程量的計(jì)算1.1基地土方量的計(jì)算1.1.1 角點(diǎn)高程計(jì)算在平面圖上找出接近線路較為平坦的場(chǎng)地(300m90m),布置方格網(wǎng),（邊長(zhǎng)取30m），形成30個(gè)方格。在平面圖上找出每個(gè)方格角點(diǎn)的高程。表1：角點(diǎn)高程角點(diǎn)高程（m）1774.912768.323764.234768.52773.813768.724769.835769.53773.514769.225770.536773.64774.515773.726773.437776.25772.916774.227776.938778.76765.517776.928778.239780.87765.018777.729779.040781.08770.519778.130779.941785.39776.320777.831780.442785.810773.321776.932779.143780.811767.322775.333775.544775.21.1.2 基地初步設(shè)計(jì)高程的計(jì)算根據(jù)線路起點(diǎn)高程768.5m，中點(diǎn)高程780.8m，終點(diǎn)775.2m1.1.3基地設(shè)計(jì)高程 則有:則計(jì)算出其他各角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高，結(jié)果見表2。表2：基地設(shè)計(jì)高程基地設(shè)計(jì)高程（m）H1775.10H12775.01H23774.92H34774.83H2775.10H13775.01H24774.92H35774.83H3775.10H14775.01H25774.92H36774.83H4775.10H15775.01H26774.92H37774.83H5775.10H16775.01H27774.92H38774.83H6775.10H17775.01H28774.92H39774.83H7775.10H18775.01H29774.92H40774.83H8775.10H19775.01H30774.92H41774.83H9775.10H20775.01H31774.92H42774.83H10775.10H21775.01H32774.92H43774.83H11775.10H22775.01H33774.92H44774.831.1.4 各角點(diǎn)的施工高度計(jì)算（以“+”表示填方，“-”表示挖方，下同）則各角點(diǎn)的施工高度結(jié)果見表3。表3：施工高度施工高度（m）h10.20h126.71h2310.72H346.33h21.30h136.31h245.12H355.33h31.60h145.81h254.42H361.23h40.60h151.31h261.52H37-1.37h52.20h160.81h27-1.98H38-3.87h69.60h17-1.89h28-3.28H39-5.97h710.10h18-2.69h29-4.08H40-6.17h84.60h19-3.09h30-4.98H41-10.47h9-1.20h20-2.79h31-5.48H42-10.97h101.80h21-1.89h32-4.18H43-5.97h117.80h22-0.29h33-0.58H44-0.371.1.5 確定“零線”由于施工的方格中，一部分的施工高度為“+”，而另一部分的施工高度為“-”則此方格的土方必然為一部分為填方，一部分為挖方。填挖方的邊界線即為零線。1.1.6方格網(wǎng)土方量計(jì)算1） 全填（或全挖）方格所以有：2）兩挖兩填方格：挖方部分土方量： 填方部分土方量： 由公式可得：3）三填一挖或三挖一填方格：由公式計(jì)算得：4）計(jì)算結(jié)果匯總得到： 1.1.7 方格網(wǎng)邊坡土方量的計(jì)算則有: 1.1.8 基地總土方量計(jì)算1.2路基土石方量計(jì)算已知線路為一級(jí)單線，從路基規(guī)范中查得，一級(jí)單線路基面寬度：路塹為7.1m，路堤為7.5m，路基頂面標(biāo)高由縱斷面圖相應(yīng)中心點(diǎn)求得，路基土石方的采用平均斷面法求，每50m畫一個(gè)橫斷面，然后在CAD里面讀出各斷面的面積，用下面的公式即可求得。式中：A1 A2A3An 每個(gè)斷面面積；L1 L2L3Ln-1 兩相鄰斷面間距離。根據(jù)橫斷面面積，采用平均面積法計(jì)算土石方工程量，填入表中路基土石方量 單位：序號(hào)里程挖方面積Fw填方面積Ft挖方量Vw填方量Vt備注1DK117+70035.882341路堤2DK117+75057.76326.75路堤3DK117+80044.693339.5路塹4DK117+85088.894773路塹5DK117+900102.035084路塹6DK117+950101.335179.5路塹7DK118+000105.855566.5路塹8DK118+050116.815446.75路塹9DK118+100101.064851.5路塹10DK118+15093.003004路塹11DK118+20027.1612合計(jì)345772. 確定土方調(diào)配方案2.1 區(qū)間路基土石方調(diào)配經(jīng)濟(jì)運(yùn)距計(jì)算公式為：設(shè)路塹的挖土，縱向運(yùn)送L距離到路堤的費(fèi)用為，則 A:挖土并裝到運(yùn)送工具上的費(fèi)用；b：土運(yùn)送1m距離的費(fèi)用。如果上述路塹挖方不縱向運(yùn)至路堤，而運(yùn)往棄土堆，路堤就由取土坑取土，橫向運(yùn)至路堤的費(fèi)用則為：挖土運(yùn)至棄土堆的距離；：取土坑運(yùn)至路堤的距離。當(dāng)滿足時(shí)，L值即為經(jīng)濟(jì)，即查鐵路工程概預(yù)算定額第一冊(cè)路基工程（2010年）路基土方定額：LY-5挖掘機(jī)挖土裝車挖掘機(jī)普通土，挖土并裝到運(yùn)送工具上的費(fèi)用為元，即；LY-150 自卸汽車運(yùn)土自卸汽車運(yùn)距，運(yùn)土需要元，則元。根據(jù)地形條件取，那么區(qū)間土石方調(diào)配，采用表上作業(yè)法，見下表。起訖里程段落編號(hào)斷面方數(shù)m3利用方數(shù)m3自何處來(lái)往何處去運(yùn)距m施工方法技術(shù)及數(shù)量/m路堤路塹路塹路堤往路堤往棄土堆自取土坑自路塹人力施工機(jī)械施工DK117+700-DK117+7501234102341來(lái)自路塹1002341DK117+750-DK117+8002326.750326.75來(lái)自路塹50326.75DK117+800-DK117+850303339.52667.75671.75往路堤，往棄土2503339.5DK117+850-DK117+9004047734733往棄土1004773DK117+900-DK117+9505050845084往棄土1005084DK117+950-DK118+000605179.55179.5 往棄土1005179.5DK118+000-DK118+050705566.55566.5往棄土1005566.5DK118+050-DK118+100805446.755446.75 往棄土1005446.75DK118+100-DK118+150904851.54851.5往棄土1004851.5DK118+150-DK118+20010030043004往棄土10030042.2 基地土石方調(diào)配2.2.1 求各區(qū)段重心取場(chǎng)地或方格網(wǎng)中，縱、橫兩邊為坐標(biāo)軸，挖填區(qū)如圖2所示，分別求出各區(qū)間的土方重心的位置，即：即 X、Y：挖方或填方調(diào)配區(qū)的重心坐標(biāo)；V：每個(gè)方格的土方量； x、y：每個(gè)方格的重心坐標(biāo)。為了減少計(jì)算量，運(yùn)用CAD的查詢功能得出挖方或填方區(qū)重心坐標(biāo)，即：T1:(568.2373 -97.8380);T2:(624.5304 -90.8265)T3:(703.8344 -64.8953);T4:(820.2245 -62.5111)W1:(643.5944 -126.8856);W2:(89.3083 -110.9107)W3:(749.9246 -104.3026);W4:(806.2135 -103.8023)2.2.2 求填、取土區(qū)間之間的平均運(yùn)距其中：XT、YT：填方區(qū)的重心坐標(biāo)Xw、Yw：挖方區(qū)的重心坐標(biāo)由此計(jì)算出挖方、填方區(qū)間的距離為 (為方便計(jì)算，距離取整數(shù))：同樣的可以得到剩余的平均運(yùn)距，列表如下：2.2.3 表上作業(yè)法進(jìn)行最優(yōu)土方調(diào)配2.2.3.1根據(jù)圖1.3及上面求出的運(yùn)距編制土方調(diào)配表挖土區(qū)填方區(qū)挖方量（）T1T2T3T4W1X1181X1241X1386X141801071W2X21479X22536X23616X2473312433W3X31182X32545X3361X348221835W4X41238X42182X43110X444415494填方量（）3005081559284334450833目標(biāo)函數(shù)： （為每對(duì)調(diào)配區(qū)運(yùn)距）約束條件：挖土區(qū)填方區(qū)挖方量（）T1T2T3T4W108110714108601801071W21243347905360616073312433W312551182054592846108221835W450662387084182011033444415494填方量（）3005081559284334450833初始調(diào)配方案的目標(biāo)函數(shù)為： 2.2.3.3 調(diào)配方案最優(yōu)化檢驗(yàn)盡量方案以“最小元素法”調(diào)配原則編制，各目標(biāo)函數(shù)是較小，但不能確定為最小，所以要進(jìn)行檢。檢驗(yàn)采用假想運(yùn)距法，此法較為簡(jiǎn)便。假想運(yùn)距是假設(shè)方案最優(yōu)時(shí)的虛擬運(yùn)距。在假想運(yùn)距條件下，方案任意調(diào)整。若原運(yùn)距均大于或等于其對(duì)應(yīng)的假想運(yùn)距，則目標(biāo)函數(shù)不能再降低，即方案為最優(yōu)。如果原運(yùn)距小于其對(duì)應(yīng)的假想運(yùn)距，則目標(biāo)函數(shù)值還可以降低，即方案不是最優(yōu)。假想運(yùn)距法的編制方法:先將有解（）的方格運(yùn)距填入表中，（表中有影格線）。然后按矩形對(duì)角線上運(yùn)距之和兩兩相等規(guī)律，從適當(dāng)?shù)姆礁耖_始，逐一求出無(wú)解（即X=0表中方格畫有X）方格的假想運(yùn)距，即得假想運(yùn)距表。挖土區(qū)填方區(qū)T1T2T3T4W19741-24-97W2479423358285W318212661-12W423818211744用原運(yùn)距減去假想運(yùn)距來(lái)檢驗(yàn)表，表中出現(xiàn)負(fù)值，說明方案不是最優(yōu)的，需進(jìn)行調(diào)整。挖土區(qū)填方區(qū)T1T2T3T4W1-160110277W20113258448W30419094W400-702.2.3.4 方案調(diào)整調(diào)整方案的目的是降低目標(biāo)函數(shù)值，調(diào)整時(shí)應(yīng)重新平衡。調(diào)整采用“閉回路法”，從負(fù)值（X11，X43）出發(fā)，沿豎直方向前進(jìn)，遇到適當(dāng)?shù)挠薪猓ǎ┓礁褡?0度轉(zhuǎn)彎，然后依次前進(jìn)，轉(zhuǎn)回到出發(fā)點(diǎn)，形成閉回路。在閉合回路上，將其最大運(yùn)距的有解方格變?yōu)榱?，其有解值轉(zhuǎn)入X11，X43負(fù)值格，并調(diào)整其他值，使其約束條件不變。調(diào)整后的新調(diào)配方案見下表，對(duì)新的調(diào)配方案再求出新的調(diào)整運(yùn)距表，用前邊方法再去檢驗(yàn)，直至找出最優(yōu)方案為止。挖土區(qū)填方區(qū)挖方量（）T1T2T3T4W127181041500863001801071W21243347905360616073312433W314723182054554406116728221835W426232388155182334411013724415494填方量（）3005081559284334450833新方案經(jīng)檢驗(yàn)，均為大于0，故新方案最優(yōu)，其目標(biāo)函數(shù)為：2.2.3.5 繪出基地土方調(diào)配圖3. 施工方法選擇該工程土石方工程量大、戰(zhàn)線長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、質(zhì)量要求高，因此優(yōu)先采用機(jī)械化施工方法，在工程量小且施工條件限制而不宜采用機(jī)械化施工的工點(diǎn)，采用人力配合小型機(jī)具施工方法。4. 機(jī)械化施工及施工機(jī)械的選擇根據(jù)站場(chǎng)的土石方量和機(jī)械工作限額表，本應(yīng)該選擇鏟運(yùn)機(jī)施工，但由于地形條件的限制還是宜采用挖土機(jī)施工并配合自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸，并配備其他機(jī)械壓實(shí)。其中挖土機(jī)為6臺(tái)，規(guī)格為1立方米，W1區(qū)布置1臺(tái)，W2區(qū)布置3臺(tái)，W3區(qū)布置5臺(tái)，W4去布置3臺(tái)。4t自卸車，三個(gè)挖區(qū)分別作業(yè)，采用兩班制作業(yè)。4.1 計(jì)算挖土機(jī)的生產(chǎn)率式中：P 挖土機(jī)生產(chǎn)率（m3/臺(tái)班） q 挖土坑斗容量 (m3)，本設(shè)計(jì)取1m3； 土斗的充盈系數(shù)(0.81.1)，本設(shè)計(jì)取0.9； 土的最初可松系數(shù)，本設(shè)計(jì)取1.15； 工作時(shí)間利用系數(shù)(0.70.9)，本設(shè)計(jì)取0.85； t挖土機(jī)每次作業(yè)循環(huán)延續(xù)時(shí)間(s)一般為2540s，本設(shè)計(jì)取40s。4.2 運(yùn)輸車輛配套計(jì)算：對(duì)W1區(qū)：運(yùn)