鐵路施工組織與管理課程設計 (2)

1、<p><b>　　一、工程概況</b></p><p>　　╳工程施工隊承擔╳╳新線鐵路臨時軌排基地的土石方工程任務，（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500m的路基土石方工程）。基地初步標高按線路設計標高取平均值；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。</p><p>　　原始資料為 貴廣 線

2、 DK387+100至 DK388+100 段設計平面圖及縱斷面圖各一份，線路為一級單線。</p><p><b>　　二、施工條件：</b></p><p>　　計算所需的施工機具均按需配備供應；</p><p>　　所需勞力全部滿足要求；</p><p>　　施工在非雨季進行，月平均氣溫為20oC。</p>

3、;<p><b>　　三、設計內(nèi)容</b></p><p>　　計算基地及基地兩側(cè)路基土方工程量；</p><p>　　確定土方調(diào)配方案，選擇施工方法；</p><p>　　選擇施工機械，確定施工機械走行路線；</p><p>　　計算施工工期；布置現(xiàn)場平面圖。</p><p>　　

4、四、設計成果及要求：</p><p>　　編寫課程設計說明書，（約8000字）</p><p>　　繪制現(xiàn)場平面布置圖1張（2#圖紙）</p><p>　　繪制路基橫斷面圖（比例： 1:200）</p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　1 工程量的計算&

5、lt;/p><p>　　1.1 基地土方量的計算</p><p>　　1.1.1 地面標高計算</p><p>　　在平面圖上找出接近線路較為平坦的場地(>300m×90m),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地面標高。</p><p><b>　　表1：地面標高</

6、b></p><p>　　1.1.2 基地初步設計高程的計算</p><p>　　根據(jù)線路起點高程204.67m，中點高程200.93m，終點199.59m</p><p>　　1.1.3基地設計高程計算</p><p>　　單向排水，方向為X軸負方向， </p><p>　　圖1：基地計算土方量圖（單位m）&l

7、t;/p><p><b>　　表2：基地設計高程</b></p><p>　　1.1.4 各角點的施工高度計算（以“+”表示填方，“-”表示挖方，下同）</p><p>　　同理，各角點的施工高度求，結(jié)果見表3。</p><p><b>　　表3：施工高度</b></p><p>

8、;　　1.1.5 確定“零線”</p><p>　　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。</p><p>　　1.1.6方格網(wǎng)土方量計算</p><p>　　（1）全填或全挖方格：如</p><p>　?。?）兩填兩挖方格：如</

9、p><p>　?。?）三填一挖或三挖一填方格：如</p><p><b>　　將計算結(jié)果匯總：</b></p><p>　　1.1.7 方格網(wǎng)邊坡土方量的計算</p><p>　　圖2：基地邊坡平面示意圖</p><p>　　土方邊坡挖方為1:1.25,填方為1:1.5，按三角棱錐體和三角棱柱體計算邊

10、坡放量：</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　1.1.8 基地總土方量計算</p><p>　　1.2路基土石方量計算</p><p>　　已知線路為一級單線，從《路基規(guī)范》中查得，一級單線非滲水土路基面寬度：路塹為7.1m，路堤為7.5m，路基頂面標高由縱斷面圖相應中心點求得，路基土石方的采用

11、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。</p><p>　　式中：A1 A2A3……An 每個斷面面積；</p><p>　　L1 L2L3……Ln-1 兩相鄰斷面間距離。</p><p>　　用平均面積法求出各土方量填入下表（表6）：</p><p><b>　　表6：

12、路基方量</b></p><p>　　2. 確定土方調(diào)配方案</p><p>　　2.1 區(qū)間路基土石方調(diào)配</p><p>　　經(jīng)濟運距計算公式為：</p><p>　　設路塹1的挖土，縱向運送L距離到路堤的費用為Am，則</p><p>　　Am=A+bL……（1）</p><p&

13、gt;　　A:挖1土并裝到運送工具上的費用；</p><p>　　b：1土運送1m距離的費用。</p><p>　　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An</p><p>　　An=（A+bL棄）+（A+bL?。?）</p><p>　　L棄：挖土運至棄土堆的距離；</p>

14、;<p>　　L取：取土坑運至路堤的距離。</p><p>　　當滿足Am≤An時，L值即為經(jīng)濟運距</p><p>　　A +bL≤（A+bL棄）+（A+bL?。?lt;/p><p>　　所以 L=[A+（L棄+L取）b]/b……（3）</p><p>　　查《鐵路工程概預算定額》第一冊《路基工程》（2004年）路基土方定額：LY

15、-47 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；</p><p>　　LY-150 自卸汽車運土 自卸汽車 運距，運土需要元，則</p><p><b>　　根據(jù)地形條件取，。</b></p><p><b>　　根據(jù)經(jīng)濟運距的公式</b></p><p>　　區(qū)間土石

16、方調(diào)配，采用表上作業(yè)法，見表7.</p><p><b>　　表7</b></p><p>　　2.2 基地土石方調(diào)配</p><p>　　由于站場為半填半挖（挖19122，填24220），挖方量大于填方量，所以須在站場周圍尋找合適的取土區(qū)（滿足運距大于200m，且安全環(huán)保），取土區(qū)的分布情況如圖3。</p><p>　

17、　圖3：基地土石方分布圖（單位m）</p><p>　　2.2.1 求各區(qū)段重心</p><p>　　取場地縱、橫兩邊為坐標軸，分別求出各區(qū)間的上方重心的位置。 </p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　； 。</b></p><p>　　

18、X、Y：挖方或填方調(diào)配區(qū)的重心坐標；</p><p>　　V：每個方格的土方量；</p><p>　　x、y：每個方格的重心坐標。</p><p>　　為簡化計算，可以幾何形心位置代替重心位置。</p><p>　　T1的重心坐標為T1（146.08,42.87）； </p><p>　　T2的重心坐標為T2（208.

19、46,18.47）； </p><p>　　T3的重心坐標為T3（275.26,37.12）； </p><p>　　W1的重心坐標為W1（62.36,42.42）； </p><p>　　W2的重心坐標為W2（210.40，66.59）； </p><p>　　W3的重心坐標為W3（209.80，-21.44）； </p>&

20、lt;p>　　2.2.2 求填、取土區(qū)間之間的平均運距</p><p>　　、： 填方區(qū)的重心坐標</p><p>　　、：挖方區(qū)的重心坐標</p><p>　　同理，可求其它各填挖區(qū)段間的距離</p><p>　　2.2.3 表上作業(yè)法進行最優(yōu)土方調(diào)配</p><p>　　2.2.3.1根據(jù)圖1.3及上面求出的

21、運距編制土方調(diào)配表，如表8。</p><p><b>　　表8：土方調(diào)配表</b></p><p><b>　　目標函數(shù)：</b></p><p><b>　　為每對調(diào)配區(qū)運距</b></p><p><b>　　約束條件：</b></p>

22、<p>　　2.2.3.2 編制初始調(diào)配方案</p><p>　　為使目標函數(shù)較小，并減少運算次數(shù)，可采用“最小元素法”編制。即優(yōu)先對運距最小的調(diào)配區(qū)進行調(diào)配。表8中,X32運距為21.48m,挖方W3供應給T2填方區(qū)，以此類推，最后得到初始調(diào)配方案，見表9。</p><p><b>　　表9：初始調(diào)配方案</b></p><p>　

23、　由初始調(diào)配方案，計算其目標函數(shù)值為：</p><p>　　2.2.3.3 調(diào)配方案最優(yōu)化檢驗</p><p>　　盡量方案以“最小元素法”調(diào)配原則編制，各目標函數(shù)是較小，但不能確定為最小，所以要進行檢驗。檢驗采用假想運距法，此法較為簡便。假想運距是假設方案最優(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的假想運距，則目標函數(shù)不能再降低，即方案為最優(yōu)。如果原運距

24、小于其對應的假想運距，則目標函數(shù)值還可以降低，即方案不是最優(yōu)。</p><p>　　假想運距法的編制方法（見表10）。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?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(表10)。</p><p><b>　　表10：假想運距表</b><

25、/p><p>　　用原運距減去假想運距來檢驗表11，表中出現(xiàn)負值，說明方案不是最優(yōu)的，需進行調(diào)整。</p><p><b>　　表11：檢驗表</b></p><p>　　2.2.3.4 方案調(diào)整</p><p>　　調(diào)整方案的目的是降低目標函數(shù)值，調(diào)整時應重新平衡。</p><p>　　調(diào)整采用“閉

26、回路法”，從負值（X23）出發(fā)，沿豎直方向前進，遇到適當?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，見表12。表12: 閉合回路表</p><p>　　在閉合回路上，將其最大運距的有解方格變?yōu)榱?，其有解值轉(zhuǎn)入X23負值格，并調(diào)整其他值，使其約束條件不變。</p><p>　　調(diào)整后的新調(diào)配方案見表13，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

27、最優(yōu)方案為止。</p><p>　　表13：新的調(diào)配方案表</p><p>　　新方案經(jīng)檢驗，均為大于0，故新方案最優(yōu)，其目標函數(shù)為：</p><p>　　2.2.3.5 繪出基地土方調(diào)配圖</p><p>　　圖4：基地土方調(diào)配圖</p><p><b>　　3. 施工方法選擇</b></

28、p><p>　　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。</p><p>　　4. 機械化施工及施工機械的選擇</p><p>　　根據(jù)站場的土石方量和機械工作限額表，本應該選擇鏟運機施工，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

29、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3臺，W2區(qū)布置2臺，W3區(qū)布置1臺， 4t自卸車，采用兩班制作業(yè)。</p><p>　　4.1 計算挖土機的生產(chǎn)率</p><p>　　式中：P —挖土機生產(chǎn)率（m3/臺班）</p><p>　　q — 挖土坑斗容量 (m3)，本設計取1m3；</p><p>　　—土斗

30、的充盈系數(shù)(0.8~1.1)，本設計取0.9；</p><p>　　—土的最初可松系數(shù)，本設計取1.15；</p><p>　　—工作時間利用系數(shù)(0.7~0.9)，本設計取0.85； </p><p>　　t—挖土機每次作業(yè)循環(huán)延續(xù)時間(s)一般為25—40s，本設計取40s。</p><p>　　4.2 運輸車輛配套計算：</p&

31、gt;<p><b>　　對W1區(qū)：</b></p><p>　　運土車輛的數(shù)量N1，應保證挖土機連續(xù)作業(yè)，可按下式計算</p><p>　　式中：T —運土車輛每一工作循環(huán)延續(xù)時間（min） ;</p><p>　　t1 —運土車輛每次裝車時間（min）. ;</p><p>　　n —運土車輛每車裝土

32、次數(shù)。</p><p>　　Q— 運土車輛的載重量(噸) ，本設計取4t；</p><p>　　r — 實土容重(噸/m3)，一般取1.7噸/m3；</p><p>　　—運土距離(m)； </p><p>　　Vc—重車與空車的平均速度(m/min)，一般取20km/h；</p><p>　　t2— 卸

33、土時間 (一般取1min)； </p><p>　　t3—操縱時間 (一般取2—3min)； </p><p>　　取Vc=20km/h,t2=1min,t3=3min,則：</p><p><b>　　由此可得:</b></p><p>　　W1區(qū)需要的運土車輛數(shù)</p><p>　　同理

34、求出W2、W3所需的運土車輛數(shù)：</p><p><b>　　對W2區(qū)：</b></p><p>　　W2區(qū)需要的運土車輛數(shù)</p><p><b>　　對W3區(qū)：</b></p><p><b>　　運距</b></p><p>　　W2區(qū)需要的運土車

35、輛數(shù)</p><p><b>　　5.施工工期的計算</b></p><p>　　5.1 土石方集中地段的工期計算：</p><p><b>　　計算公式為: </b></p><p>　　式中：T: 工期(工作日); W：總施工土方量；</p><p>　　P：挖土機生

36、產(chǎn)率（m3/臺班）；C: 每天工作班數(shù)</p><p><b>　　對W1區(qū)：</b></p><p><b>　　對W2區(qū)：</b></p><p><b>　　對W3區(qū)：</b></p><p>　　若分段施工總工期即，幾段同時施工則取最大值T=8d</p>

37、<p>　　5.2 施工工期的總體要求</p><p>　　路基土石方工程在每一施工區(qū)段準備工作完成后或進展到一定程度即可開工，也可與小橋，涵洞同時開工，但其竣工應落后于橋涵工程，并必須在正線鋪軌前半月完成。本區(qū)段內(nèi)無橋梁、隧道工程，施工工期(8d)經(jīng)驗算能滿足在正線鋪軌前半月完成，故路基土石方施工工期滿足要求，方案可行。</p><p><b>　　6．施工場地布置圖