铁路施工组织与管理课程设计新线铁路土石方工程组织设计

1、铁路施工组织设计课程名称：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： 指导教师： 姓 名： 学 号： 西南交通大学峨眉校区 年 月 日铁路工程施工组织设计任务书一、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轨排基地的土石方工程任务，（其中包括基地面积为长300m宽90m的广场；基地两侧沿线路外伸500m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 dk387+100至 dk388+100 段设计

2、平面图及纵断面图各一份，线路为一级单线。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；3 施工在非雨季进行，月平均气温为20oc。三、设计内容1 计算基地及基地两侧路基土方工程量；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（2#图纸）3 绘制路基横断面图（比例： 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(300m90m),布置

3、方格网,（边长取30m），形成30个方格。在平面图上找出每个方格角点的地面标高。表1：地面标高地面标高（m）h地1203.3 h地12204.8h地23204.9h地34204.0h地2204.2h地13203.2h地24203.2h地35203.6h地3203.5h地14203.5h地25203.7h地36203.7h地4202.7h地15203.0h地26203.1h地37203.2h地5201.5h地16201.0h地27202.8h地38202.6h地6202.7h地17201.2h地28200.9h地39201.1h地7202.8h地18202.6h地29200.8h地40201.3

4、h地8202.6h地19202.5h地30201.2h地41201.5h地9202.6h地20202.6h地31201.4h地42200.8h地10201.5h地21201.3h地32200.5h地43200.4h地11200.5h地22200.5h地33200.5h地44200.31.1.2 基地初步设计高程的计算 根据线路起点高程204.67m，中点高程200.93m，终点199.59m1.1.3基地设计高程计算单向排水，方向为x轴负方向， 图1：基地计算土方量图（单位m）表2：基地设计高程基地设计高程（m）h1202.18h12202.18h23202.18h34202.18h2202.

5、09h13202.09h24202.09h35202.09h3202.00h14202.00h25202.00h36202.00h4201.91h15201.91h26201.91h37201.91h5201.82h16201.82h27201.82h38201.82h6201.73h17201.73h28201.73h39201.73h7201.64h18201.64h29201.64h40201.64h8201.55h19201.55h30201.55h41201.55h9201.46h20201.46h31201.46h42201.46h10201.37h21201.37h32201.3

6、7h43201.37h11201.28h22201.28h33201.28h44201.281.1.4 各角点的施工高度计算（以“+”表示填方，“-”表示挖方，下同）同理，各角点的施工高度求，结果见表3。表3：施工高度施工高度（m）h1-1.12h12-2.62h23-2.72h34-1.82h2-2.11h13-1.11h24-1.11h35-1.51h3-1.50h14-1.50h25-1.70h36-1.70h4-0.79h15-1.09h26-1.19h37-1.29h50.32h160.82h27-0.98h38-0.78h6-0.97h170.52h280.83h390.63h7-

7、1.16h18-0.96h290.84h400.34h8-1.05h19-0.95h300.35h410.05h9-1.14h20-1.14h310.06h420.66h10-0.13h210.07h320.87h430.97h110.78h220.78h330.78h440.981.1.5 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。1.1.6方格网土方量计算（1）全填或全挖方格：如（2）两填两挖方格：如（3）三填一挖或三挖一填方格：如将计算结果汇总：1.1.7 方格网边坡土方量的

8、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，按三角棱锥体和三角棱柱体计算边坡放量： 则： 1.1.8 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单线，从路基规范中查得，一级单线非渗水土路基面宽度：路堑为7.1m，路堤为7.5m，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 a2a3an 每个断面面积；l1 l2l3ln-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（表6）：表6：路基方量2. 确定土方调配方案2.1 区间路基土石方调

9、配经济运距计算公式为：设路堑1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1土并装到运送工具上的费用；b：1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）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，

10、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区间土石方调配，采用表上作业法，见表7。表7：区间土石方调配起讫里程段落编号断面方数m3利用方数m3自何处来往何处去运距m施工方法技术及数量/m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dk387+100dk387+150127282728 00来自路堑502728 dk387+150dk387+17027776976900769来自路堑50846dk387+170dk387+200380910010000809来自路堑50909dk387+200dk387+2504483612

11、5001120483来自路堑501095 dk387+250dk387+300550140501400来自路堑505014 dk387+300dk387+3506609406094 00来自路堑506094dk387+350dk387+4007030960309600来自路堑503096dk387+400dk387+4508069750697500来自路堑506975dk387+450dk387+5009066620666200来自路堑506662dk387+500dk387+5501002174021740 0来自路堑502174 dk252+550dk252+600110246902469

12、00来自路堑502469 2.2 基地土石方调配由于站场为半填半挖（挖19122，填24220），挖方量大于填方量，所以须在站场周围寻找合适的取土区（满足运距大于200m，且安全环保），取土区的分布情况如图3。图3：基地土石方分布图（单位m）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。t1的重心坐标为t1（146.08,42.87）； t2的重心坐标为t2（208.46,18.47）； t3的重心坐标为t3（2

13、75.26,37.12）； w1的重心坐标为w1（62.36,42.42）； w2的重心坐标为w2（210.40，66.59）； w3的重心坐标为w3（209.80，-21.44）； 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2.2.3 表上作业法进行最优土方调配2.2.3.1根据图1.3及上面求出的运距编制土方调配表，如表8。表8：土方调配表挖方区填方区挖方量m3t1t2t3w1x1183.72x12148.05x13212.9613956.4w2x2168.56x2248.16x2371.245165.8w3x319

14、0.54x3221.48x3387.835097.8填方量m314067.37738.82413.924220 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8中,x32运距为21.48m,挖方w3供应给t2填方区，以此类推，最后得到初始调配方案，见表9。表9：初始调配方案 挖方区填方区挖方量m3t1t2t3w11395684x148x21313956.4w2111692641482414715165.8w3x91509821x885097.8填方量m314067.377

15、38.82413.924220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（见表10）。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

16、=0表中方格画有x）方格的假想运距，即得假想运距表(表10)。表10：假想运距表挖方区填方区t1t2t3w1846386w2694871w34221-10 用原运距减去假想运距来检验表11，表中出现负值，说明方案不是最优的，需进行调整。表11：检验表挖方区填方区t1t2t3w1085127w2000w349002.2.3.4 方案调整 调整方案的目的是降低目标函数值，调整时应重新平衡。 调整采用“闭回路法”，从负值（x23）出发，沿竖直方向前进，遇到适当的有解（）方格作90度转弯，然后依次前进，转回到出发点，形成闭回路，见表12。表12: 闭合回路表 在闭合回路上，将其最大运距的有解方格变为零

17、，其有解值转入x23负值格，并调整其他值，使其约束条件不变。 调整后的新调配方案见表13，对新的调配方案再求出新的调整运距表，用前边方法再去检验，直至找出最优方案为止。表13：新的调配方案表挖方区填方区挖方量m3t1t2t3w11395683.72x148.05x212.9613956.4w211168.56264148.16241471.245165.8w3x90.54509821.48x87.835097.8填方量m314067.37738.82413.924220新方案经检验，均为大于0，故新方案最优，其目标函数为：2.2.3.5 绘出基地土方调配图图4：基地土方调配图3. 施工方法选择

18、 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. 机械化施工及施工机械的选择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。4.1 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(0.81.1)，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(0.70.9)，本设计取0.85； t挖土机每次作业循环延续时间(s)一般为2540s，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