铁路施工组织与管理课程设计(西南交大版)

'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：土木工程系专业：铁道工程年级：2012级指导教师：张老师姓名：学号： 西南交通大学峨眉校区2015年12月10日《铁路施工组织与管理》课程设计任务书一、设计题目：新建铁路土石方工程施工组织设计╳工程施工队承担╳╳新线铁路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450m的路基土石方工程）。基地初步标高按线路设计标高取平均值；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。原始资料为贵广线DK492至DK493段设计平面图及纵断面图各一份，线路等级为1级，双线设计。二、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； 1．施工在非雨季进行，月平均气温为20oC。三、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。四、设计成果及要求：1．编写课程设计说明书，（约8000字）2．绘制现场平面布置图1张（3#图纸）3．绘制路基（50m/个）横断面图（比例尺：1:200）课程设计说明书1.工程量的计算1.1基地土方量的计算1.1.1地面标高计算在平面图上找出接近线路较为平坦的场地(>550m×50m),布置方格网,（边长取25m），形成44个方格。在平面图上找出每个方格角点的地面标高。表一（地面标高）点号地面高程m点号地面高程m点号地面高程m1234.224234.247233.9 2233.62523348232.53233.226233.249232.54232.82723350232.85232.42823351232.56232.229232.552232.27231.530231532318229.531228.5542279227.83222755227.510226.233225.456228.511225342255722712224.235223.858225.513225.336222.559223.51422537222.460223.815223.538221.86122416219.839220.562223.817219.74022163227.818221.84122264230.119224.5422266523120225.54322866230.821225.244226.567228.322224.54522468224.52322446222.269221.21.1.2基地初步设计高程的计算根据线路起点高程Dk492233.800m中点高程Dk492+275224.200m终点高程Dk492+550221.500m设计轨顶高度平均值H为：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200mm 60轨高度176mm道砟厚度0.35m轨枕厚度200mm基地初步设计高程为：1.1.3基地设计高程计算单面排水，排水方向为短边，表2（设计标高）点号设计高程m点号设计高程m点号设计高程m1225.65924225.73447225.8092225.65925225.73448225.8093225.65926225.73449225.8094225.65927225.73450225.8095225.65928225.73451225.8096225.65929225.73452225.8097225.65930225.73453225.8098225.65931225.73454225.8099225.65932225.73455225.80910225.65933225.73456225.80911225.65934225.73457225.80912225.65935225.73458225.80913225.65936225.73459225.80914225.65937225.73460225.80915225.65938225.73461225.809 16225.65939225.73462225.80917225.65940225.73463225.80918225.65941225.73464225.80919225.65942225.73465225.80920225.65943225.73466225.80921225.65944225.73467225.80922225.65945225.73468225.80923225.65946225.73469225.8091.1.4各角点的施工高度计算（以“+”表示填方，“-”表示挖方，下同）表3（施工高度）点号hn点号hn点号hn1-8.54124-8.46647-8.0912-7.94125-7.26648-6.6913-7.54126-7.46649-6.6914-7.14127-7.26650-6.9915-6.74128-7.26651-6.6916-6.54129-6.76652-6.3917-5.84130-5.26653-5.1918-3.84131-2.76654-1.1919-2.14132-1.26655-1.69110-0.541330.33456-2.691110.659340.73457-1.191121.459351.934580.309130.359363.234592.309140.659373.334602.009152.159383.934611.809165.859395.234622.009175.959404.73463-1.991183.859413.73464-4.291191.15942-0.26665-5.191200.15943-2.26666-4.991210.45944-0.76667-2.491 221.159451.734681.309231.659463.534694.609方格图图列（图1，图2）1.1.5方格网土方量计算全填全挖的方格如下： 有填有挖的方格如下： 将计算结果汇总：1.1.6方格网边坡土方量的计算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：1.1.7基地总土方量计算1.2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，一级双线非渗水土路基面宽度：路堑为11.9m，路堤为12.3m，路基顶面标高由纵断面图相应中心点求得，路基土石方的采用平均断面法求，每50m画一个横断面，然后在CAD里面读出各断面的面积，用下面的公式即可求得： 式中：A1、A2、A3……An每个断面面积；L1、L2、L3……Ln-1两相邻断面间距离。用平均面积法求出各土方量填入下表：里程挖方面积m³填方面积挖方量填方量备注DK492+000121.04路堑5717.4DK492+050107.656路堑6090DK492+100135.944路堑6176.8DK492+150111.128路堑3915.6DK492+20045.496路堑1753.6DK492+25024.648路堑1528DK492+30036.472路堑、路堤1175.54258.75DK492+35010.54834.07路堑、路堤4781.44258.75DK492+400180.708路堑10391.8DK492+450234.964路堑10910.9DK492+500201.472路堑6600.3DK492+55062.54路堑3034.476.15DK492+60058.8366.092路堑8901.876.15DK492+650297.236路堑11338.5DK492+700156.304路堑5364.9DK492+75058.292路堑9704.4 DK492+800329.884路堑18891.8DK492+850425.788路堑16237.4DK492+900223.708路堑6734DK492+95045.652路堑1374.7DK493+0009.336路堑2.确定土方调配方案3.2.1区间路基土石方调配设路堑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Am≤An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）A+bL≤（A+bL弃）+（A+bL取）所以L=[A+（L弃+L取）b]/b……（3）查《铁路工程概预算定额》第一册《路基工程》（2004年）路基土方定额：LY-47挖掘机挖土装车挖掘机普通土，挖土并装到运送工具上的费用为元，即；LY-150自卸汽车运土自卸汽车运距，运土需要元，则根据地形条件取，。根据经济运距的公式 起讫里程段落编号断面方数利用方数自何处来往何处去运距（m）施工方法及数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DK492+0-DK492+50118915.0018915.000.000.00来自路堑5018915.00DK492+50-DK492+100217883.7517883.750.000.00来自路堑5017883.75DK492+100-DK492+150316008.7516008.750.000.00来自路堑5016008.75DK492+150-DK492+20047665.007665.000.000.00来自路堑507665.00DK492+200-DK492+2505230.391644.851644.850.000.001644.85来自路堑501875.24DK492+250-DK492+30063336.6560.9560.950.000.0060.95来自路堑503397.60DK492+300-DK492+35076194.380.000.000.000.000.00来自路堑506194.38DK492+350-DK492+40089505.3030.5530.550.000.0030.55来自路堑509535.85DK492+400-DK492+45094888.261361.901361.900.000.001361.90来自路堑506250.16DK492+450-DK492+50010111.724220.60150.004070.600.00150.00来自路堑504332.32DK492+500-DK492+550113636.94259.97259.970.000.00259.97来自路堑503896.91 2.2基地站场土石方调配由于站场为半填半挖（挖78703，填32371），挖方量大于填方量，所以须在站场周围寻找合适的弃土区（满足运距大于500m，且安全环保），取土区的分布情况如图基地土石方分布图2.2.1求各区段重心取场地纵、横两边为坐标轴，分别求出各区间的上方重心的位置。即：X、Y：挖方或填方调配区的重心坐标V：每个方格的土方量x、y：每个方格的重心坐标为简化计算，可以几何形心位置代替重心位置，可得所求重心位置如下：W1的重心坐标为W1（75.00,26.00）W2的重心坐标为W1（175.00,26.00）W3的重心坐标为W2（478.3,16.4）T1的重心坐标为T1（345.5,26.5）T2的重心坐标为T2（530.4,27.2）T3的重心坐标为T3（100,50.00） 2.2.2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 同理，可求其它各填挖区段间的距离L2.2.3表上作业法进行最优土方调配2.2.3.1根据图以及上面求出的运距编制土方调配表挖土区填方区挖方量m3T1T2T3W1X11225.5X12491.2X1370.7141051W2X21170.23X22355.2X2390.1216927W3X31150.74X3252.2X33379.7620725填方量m326479.475892.2146331.1478702.82目标函数：为每对调配区运距约束条件：2.2.3.2编制初始调配方案为使目标函数较小，并减少运算次数，可采用“最小元素法”编制。即优先对运距最小的调配区进行调配。表中,X13运距为50.25m,挖方W1供应给T3填方区，以此类推，最后得到初始调配方案，见表：最小元素法 挖土区填方区挖方量m3T1T2T3W11051225.5491.24000070.7141050.93W210596170.230355.2633190.1216926.89W314832150.74589352.20379.7620725填方量m32647958924633178703minS=7994697.58由初始调配方案，计算其目标函数值为：2.2.3.3调配方案最优化检验尽量方案以“最小元素法”调配原则编制，各目标函数是较小，但不能确定为最小，所以要进行检验。检验采用假想运距法，此法较为简便。假想运距是假设方案最优时的虚拟运距。在假想运距条件下，方案任意调整。若原运距均大于或等于其对应的假想运距，则目标函数不能再降低，即方案为最优。如果原运距小于其对应的假想运距，则目标函数值还可以降低，即方案不是最优。假想运距法的编制方法。先将有解（）的方格运距填入表中，（表中有影格线）。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（即X=0表中方格画有X）方格的假想运距，即得假想运距表。假想运距表挖土区填方区T1T2T3W10225.50126.96070.71W20170.23071.69090.12W30150.74052.2070.63 用原运距减去假想运距来检验表，表中未出现负值，说明方案是最优的，无需进行调整。检验表挖土区填方区T1T2T3W10364.240W20283.510W300309.132.2.3.5绘出基地土方调配图3.确定施工方法，选择施工方案该工程土石方工程量大、战线长、劳动强度大、质量要求高，因此优先采用机械化施工方法，在工程量小且施工条件限制而不宜采用机械化施工的工点，采用人力配合小型机具施工方法。4.选择施工机械，确定施工机械走行路线根据站场的土石方量和机械工作限额表，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，并配备其他机械压实。其中挖土机为6台，规格为1立方米，W1区布置3台，W2区布置2台，W3区布置1台，4t自卸车，采用两班制作业。计算挖土机的生产率 式中：P—挖土机生产率（m3/台班）q—挖土坑斗容量(m3)，本设计取1m3；—土斗的充盈系数(0.8~1.1)，本设计取0.9；—土的最初可松系数，本设计取1.15；—工作时间利用系数(0.7~0.9)，本设计取0.85；t—挖土机每次作业循环延续时间(s)一般为25—40s，本设计取40s。4.2运输车辆配套计算：对W1区：运土车辆的数量N1，应保证挖土机连续作业，可按下式计算式中：T—运土车辆每一工作循环延续时间（min），t1—运土车辆每次装车时间（min），n—运土车辆每车装土次数，Q—运土车辆的载重量(吨)，本设计取4t；r—实土容重(吨/m3)，一般取1.7吨/m3；—运土距离(m)；Vc—重车与空车的平均速度(m/min)，一般取20km/h；t2—卸土时间(一般取1min)；t3—操纵时间(一般取2—3min)；取Vc=20km/h,t2=1min,t3=3min,则： W1区需要的运土车辆数辆W2区需要的运土车辆数辆5.施工工期的计算5.1土石方集中地段的工期计算：计算公式为:式中：T:工期(工作日);W：总施工土方量；P：挖土机生产率（m3/台班）；C:每天工作班数；N:每班的机械台数(人力施工时为每班施工人数). 对W1区：d对W2区：d若分段施工总工期即T=19d，几段同时施工则取最大值T=16d5.2施工工期的总体要求路基土石方工程在每一施工区段准备工作完成后或进展到一定程度即可开工，也可与小桥，涵洞同时开工，但其竣工应落后于桥涵工程，并必须在正线铺轨前半月完成。施工工期经验算能满足在正线铺轨前半月完成，故路基土石方施工工期满足要求，方案可行。'