鐵路施工組織與管理

課程名稱：鐵路施工組織與管理設(shè)計題目：新線鐵路土石方工程施工組織設(shè)計院 系： 土木工程系 專 業(yè)： 鐵道工程 年 級： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目：新線鐵路土石方工程施工組織設(shè)計工程施工隊承擔(dān)貴廣新線鐵路臨時軌排基地的土石方工程任務(wù)，（其中包括基地面積為長300m寬90m的廣場；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)計平面圖及縱斷面圖各一份，線路為一級單線。二、施工條件：1 計算所需的施工機具均按需配備供應(yīng)；2 所需勞力全部滿足要求；3 施工在非雨季進行，月平均氣溫為20oC。三、設(shè)計內(nèi)容1 計算基地及基地兩側(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 選擇施工機械，確定施工機械走行路線；4 計算施工工期；布置現(xiàn)場平面圖。四、設(shè)計成果及要求：1 編寫課程設(shè)計說明書，（約8000字）2 繪制現(xiàn)場平面布置圖1張（2#圖紙）3 繪制路基橫斷面圖（比例： 1:200）1.工程量的計算1.1基地土方量的計算1.1.1 角點高程計算在平面圖上找出接近線路較為平坦的場地(300m90m),布置方格網(wǎng),（邊長取30m），形成30個方格。在平面圖上找出每個方格角點的高程。表1：角點高程角點高程（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)計高程的計算根據(jù)線路起點高程768.5m，中點高程780.8m，終點775.2m1.1.3基地設(shè)計高程 則有:則計算出其他各角點的設(shè)計標(biāo)高，結(jié)果見表2。表2：基地設(shè)計高程基地設(shè)計高程（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 各角點的施工高度計算（以“+”表示填方，“-”表示挖方，下同）則各角點的施工高度結(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：由公式計算得：4）計算結(jié)果匯總得到： 1.1.7 方格網(wǎng)邊坡土方量的計算則有: 1.1.8 基地總土方量計算1.2路基土石方量計算已知線路為一級單線，從路基規(guī)范中查得，一級單線路基面寬度：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)中心點求得，路基土石方的采用平均斷面法求，每50m畫一個橫斷面，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，采用平均面積法計算土石方工程量，填入表中路基土石方量 單位：序號里程挖方面積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)濟運距計算公式為：設(shè)路塹的挖土，縱向運送L距離到路堤的費用為，則 A:挖土并裝到運送工具上的費用；b：土運送1m距離的費用。如果上述路塹挖方不縱向運至路堤，而運往棄土堆，路堤就由取土坑取土，橫向運至路堤的費用則為：挖土運至棄土堆的距離；：取土坑運至路堤的距離。當(dāng)滿足時，L值即為經(jīng)濟，即查鐵路工程概預(yù)算定額第一冊路基工程（2010年）路基土方定額：LY-5挖掘機挖土裝車挖掘機普通土，挖土并裝到運送工具上的費用為元，即；LY-150 自卸汽車運土自卸汽車運距，運土需要元，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。起訖里程段落編號斷面方數(shù)m3利用方數(shù)m3自何處來往何處去運距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械施工DK117+700-DK117+7501234102341來自路塹1002341DK117+750-DK117+8002326.750326.75來自路塹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：每個方格的土方量； x、y：每個方格的重心坐標(biāo)。為了減少計算量，運用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)由此計算出挖方、填方區(qū)間的距離為 (為方便計算，距離取整數(shù))：同樣的可以得到剩余的平均運距，列表如下：2.2.3 表上作業(yè)法進行最優(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)： （為每對調(diào)配區(qū)運距）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，所以要進行檢。檢驗采用假想運距法，此法較為簡便。假想運距是假設(shè)方案最優(yōu)時的虛擬運距。在假想運距條件下，方案任意調(diào)整。若原運距均大于或等于其對應(yīng)的假想運距，則目標(biāo)函數(shù)不能再降低，即方案為最優(yōu)。如果原運距小于其對應(yīng)的假想運距，則目標(biāo)函數(shù)值還可以降低，即方案不是最優(yōu)。假想運距法的編制方法:先將有解（）的方格運距填入表中，（表中有影格線）。然后按矩形對角線上運距之和兩兩相等規(guī)律，從適當(dāng)?shù)姆礁耖_始，逐一求出無解（即X=0表中方格畫有X）方格的假想運距，即得假想運距表。挖土區(qū)填方區(qū)T1T2T3T4W19741-24-97W2479423358285W318212661-12W423818211744用原運距減去假想運距來檢驗表，表中出現(xiàn)負(fù)值，說明方案不是最優(yōu)的，需進行調(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，遇到適當(dāng)?shù)挠薪猓ǎ┓礁褡?0度轉(zhuǎn)彎，然后依次前進，轉(zhuǎn)回到出發(fā)點，形成閉回路。在閉合回路上，將其最大運距的有解方格變?yōu)榱悖溆薪庵缔D(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，對新的調(diào)配方案再求出新的調(diào)整運距表，用前邊方法再去檢驗，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，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、勞動強度大、質(zhì)量要求高，因此優(yōu)先采用機械化施工方法，在工程量小且施工條件限制而不宜采用機械化施工的工點，采用人力配合小型機具施工方法。4. 機械化施工及施工機械的選擇根據(jù)站場的土石方量和機械工作限額表，本應(yīng)該選擇鏟運機施工，但由于地形條件的限制還是宜采用挖土機施工并配合自卸汽車進行運輸，并配備其他機械壓實。其中挖土機為6臺，規(guī)格為1立方米，W1區(qū)布置1臺，W2區(qū)布置3臺，W3區(qū)布置5臺，W4去布置3臺。4t自卸車，三個挖區(qū)分別作業(yè)，采用兩班制作業(yè)。4.1 計算挖土機的生產(chǎn)率式中：P 挖土機生產(chǎn)率（m3/臺班） q 挖土坑斗容量 (m3)，本設(shè)計取1m3； 土斗的充盈系數(shù)(0.81.1)，本設(shè)計取0.9； 土的最初可松系數(shù)，本設(shè)計取1.15； 工作時間利用系數(shù)(0.70.9)，本設(shè)計取0.85； t挖土機每次作業(yè)循環(huán)延續(xù)時間(s)一般為2540s，本設(shè)計取40s。4.2 運輸車輛配套計算：對W1區(qū)：運