目 錄 鐵路工程施工組織設計任務書 1 課程設計說明書 2 1工程量的計算 2 1 1基地土方量的計算 2 1 2路基土石方量計算 8 2 確定土方調配方案 9 2 1 區間路基土石方調配 9 2 2 基地土石方調配 11 3 施工方法選擇 16 4 機械化施工及施工機械的選擇 16 4 1 計算挖土機的生產率 16 4 2 運輸車輛配套計算 16 5 施工工期的計算 18 5 1 土石方集中地段的工期計算 18 5 2 施工工期的總體要求 18 6 施工場地布置圖 19 參考文獻 20 1 鐵路工程施工組織設計任務書鐵路工程施工組織設計任務書 一 一 設計題目 設計題目 新線鐵路土石方工程施工組織設計 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9 0m的廣場 基地兩側沿線路外伸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 原始資料為 貴廣線 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 一 施工條件 1 計算所需的施工機具均按需配備供應 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20 二 設計內容設計內容設計內容設計內容 1 計算基地及基地兩側路基土方工程量 2 確定土方調配方案 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 布置現場平面圖 三 設計成果及要求 1 編寫課程設計說明書 約8000字 2 繪制現場平面布置圖1張 2 圖紙 3 繪制路基橫斷面圖 比例 1 200 2 課程設計說明書課程設計說明書 1 1工程量的計算工程量的計算 1 1基地土方量的計算 1 1 1地面標高H地計算 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 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 表1 地面標高 地面標高 m H地1 203 3 H地12 204 8 H地23 204 9 H地34 204 0 H地2 204 2 H地13 203 2 H地24 203 2 H地45 203 6 H地3 203 5 H地14 203 5 H地25 203 7 H地36 203 7 H地4 202 7 H地15 203 0 H地26 203 1 H地37 203 2 H地5 201 5 H地16 201 0 H地27 202 8 H地38 202 6 H地6 202 7 H地17 201 2 H地28 200 9 H地39 201 1 H地7 202 8 H地18 202 6 H地29 200 8 H地40 201 3 H地8 202 6 H地19 202 5 H地30 201 2 H地41 201 5 H地9 202 6 H地20 202 6 H地31 201 4 H地42 200 8 H地10 201 5 H地21 201 3 H地32 200 5 H地43 200 4 H地11 200 5 H地22 200 5 H地33 200 5 H地44 200 3 1 1 2基地初步設計高程計算 0 H 根據線路起點高程204 67m 點高程200 93m 高程9 59m m73 201 3 59 19993 20067 204 3 321 0 HHH H 1 1 3基地設計高程 n H 單向排水 方向為X軸負方向 3 i 3150 03423121 HHHHH 73 201m18 202 3150 m09 202 312073 201 3120 03524132 HHHHH m00 202 39073 201 390 03625143 HHHHH m91 201 36073 201 360 03726154 HHHHH m82 201 330073 201 3120 03827165 HHHHH m73 201 3073 201 30 03928176 HHHHH m64 201 33073 201 330 04029187 HHHHH 3 m55 201 36073 201 360 04130198 HHHHH m46 201 39073 201 390 04231209 HHHHH m37 201 312073 201 3120 043322110 HHHHH m28 201 315073 201 3150 044332211 HHHHH 圖1 基地計算土方量圖 單位m 表2 基地設計高程 基地設計高程 m H1202 18H12202 18H23202 18H34202 18 H2202 09H13202 09H24202 09H35202 09 H3202 00H14202 00H25202 00H36202 00 H4201 91H15201 91H26201 91H37201 91 H5201 82H16201 82H27201 82H38201 82 H6201 73H17201 73H28201 73H39201 73 H7201 64H18201 64H29201 64H40201 64 H8201 55H19201 55H30201 55H41201 55 H9201 46H20201 46H31201 46H42201 46 H10201 37H21201 37H32201 37H43201 37 H11201 28H22201 28H33201 28H44201 28 1 1 4各角點的施工高度H計算 以 表示填方 表示挖方 下同 m12 1 3 203 18 202 1 地設 HHh 同理 各角點的施工高度求 結果見表3 表3 施工高度 施工高度 m 1 h 1 12 12 h 2 62 23 h 2 72 34 h 1 82 2 h 2 11 13 h 1 11 24 h 1 11 35 h 1 51 4 3 h 1 50 14 h 1 50 25 h 1 70 36 h 1 70 4 h 0 79 15 h 1 09 26 h 1 19 37 h 1 29 5 h 0 32 16 h 0 82 27 h 0 98 38 h 0 78 6 h 0 97 17 h 0 52 28 h 0 83 39 h 0 63 7 h 1 16 18 h 0 96 29 h 0 84 40 h 0 34 8 h 1 05 19 h 0 95 30 h 0 35 41 h 0 05 9 h 1 14 20 h 1 14 31 h 0 06 42 h 0 66 10 h 0 13 21 h 0 07 32 h 0 87 43 h 0 97 11 h 0 78 22 h 0 78 33 h 0 78 44 h 0 98 1 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是填方 一部分是挖方 填挖方的邊界線即為零線 1 1 6方格網土方量計算 1 全填或全挖方格 如 1566 62 211 111 212 1 4 30 3 2 11 mV 5 1399 50 111 1 11 250 1 4 30 3 2 21 mV 1098 50 1 09 1 79 0 50 1 4 30 3 2 31 mV 927 05 195 0 96 0 16 1 4 30 3 2 71 mV 963 05 1 95 0 14 1 14 1 4 30 3 2 81 mV 558 07 0 13 0 14 1 14 1 4 30 3 2 91 mV 5 1701 72 2 11 1 11 1 62 2 4 30 3 2 12 mV 5 1219 70 111 1 11 150 1 4 30 3 2 22 mV 1233 70 1 19 1 09 1 50 1 4 30 3 2 32 mV 5 562 78 0 87 0 78 0 07 0 4 30 3 2 102 mV 1611 82 1 51 1 11 1 72 2 4 30 3 2 13 mV 5 1354 70 1 70 1 51 1 11 1 4 30 3 2 23 mV 1323 70 170 1 29 1 19 1 4 30 3 2 33 mV 954 78 098 029 1 19 1 4 30 3 2 43 mV 594 84 034 063 0 83 0 4 30 3 2 63 mV 5 355 84 0 34 005 0 35 0 4 30 3 2 73 mV 252 66 0 06 005 0 35 0 4 30 3 2 83 mV 576 66 0 06 0 97 0 87 0 4 30 3 2 93 mV 1701 98 0 78 0 97 0 87 0 4 30 3 2 103 mV 2 兩填兩挖方格 如 47 266 82 0 09 1 09 1 32 0 79 0 79 0 4 30 3 222 41 mV 6 97 99 82 0 09 1 09 1 32 0 79 0 32 0 4 30 3 222 41 mV 40 271 35 0 95 0 95 0 84 0 96 0 96 0 4 30 3 222 72 mV 40 109 35 095 0 35 0 84 0 96 0 84 0 4 30 3 222 72 mV 88 399 06 014 1 14 1 35 095 0 95 0 4 30 3 222 82 mV 88 21 14 1 06 0 06 0 95 0 35 0 35 0 4 30 3 222 82 mV 47 216 63 078 0 78 0 83 0 98 0 98 0 4 30 3 222 53 mV 97 148 63 0 78 0 78 0 83 098 0 98 0 4 30 3 222 53 mV 3 三填一挖或三挖一填方格 如 22 3 1 5 300 97 86 90 60 320 97 Vm 0 52 0 97 2 3 1 5 30 2 0 320 822 0 520 97 86 90316 4 6 Vm 22 3 1 6 300 52 18 39 60 520 97 Vm 0 52 0 96 2 3 1 6 30 2 0 97 1 162 0 960 52 18 39693 39 6 Vm 22 3 1 10 300 13 13 93 60 130 78 Vm 0 13 0 07 2 3 1 10 30 2 0 780 782 0 070 13 13 39365 89 6 Vm 22 3 2 4 300 82 29 34 60 82 1 09 Vm 0 98 0 82 7 2 3 2 4 30 2 1 09 1 192 0 980 82 29 34705 84 6 Vm 22 3 2 5 300 98 44 22 60 980 83 Vm 0 98 0 82 2 3 2 5 30 2 0 820 522 0 830 98 44 22470 22 6 Vm 22 3 2 6 300 96 51 89 60 960 84 Vm 0 96 0 52 2 3 2 6 30 2 0 520 832 0 840 96 51 89440 39 6 Vm 22 3 2 9 301 14 134 26 60 07 Vm 1 14 0 06 1 14 2 3 2 9 30 2 0 060 872 0 07 1 14 134 26132 76 6 Vm 將計算結果匯總 T 24095 75VV 填 3 m 3 w 14 18792mVV 挖 1 1 7 方格網邊坡土方量的計算 圖2 基地邊坡平面示意圖 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坡放量 8 23 111 11 221 12 1 251 120 73 32 VFHm 3 222 111 1 12 1 25 1 12111 429 11 332 VF lm 3 333 111 0 32 1 5 0 328 650 22 332 VF lm 3 444 111 7 5 0 32 1 25 0 320 16 332 VF lm 3 555 111 52 5 1 16 1 25 1 1614 72 332 VF lm 3 666 111 94 3 1 16 1 25 1 1626 44 332 VF lm 3 777 111 25 7 0 78 1 5 0 783 91 332 VF lm 23 888 11 220 78 1 5 0 78 0 36 32 VF Hm 22 3 810 99 11 0 78 1 5 0 98 1 5 22 9079 42 22 FF Vlm 23 101010 11 220 98 1 5 0 98 0 71 32 VF Hm 3 111111 111 162 52 0 98 1 5 0 9839 02 332 VFlm 3 121111 111 137 48 1 82 1 25 1 8294 87 332 VFlm 23 131313 11 221 82 1 25 1 82 3 14 32 VF Hm 22 3 113 1414 11 1 12 1 25 1 82 1 25 22 90160 55 22 FF Vlm 則 3 123 79 T Vm 3 329 56 W Vm 1 1 8 基地總土方量計算 3 24095 75 123 7924219 52 T Vm 3 18792 14 329 56 19121 70 W Vm 1 2路基土石方量計算 已知線路為一級單線 從 路基規范 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 9 的公式即可求得 23112 121 222 nn n AAAAAA VLLL 式中 A1A2A3 An 每個斷面面積 L 1L2L3 Ln 1 兩相鄰斷面間距離 用平均面積法求出各土方量填入下表 表6 表6 路基方量 路基方量計算 序號里程挖方面積Fw 填方面積Fr 挖方量填方量備注 1DK387 10038 89 2728 5 路塹 2DK387 15070 25 769 176 6 路堤 路塹 3DK387 1706 667 66 99 9809 4 路堤 路塹 4DK387 20019 32 611 5483 路堤路塹 5DK387 25024 46 5014 路塹 6DK387 300176 1 6094 25 路塹 7DK387 35067 67 3096 25 路塹 8DK387 40056 18 6975 路塹 9DK387 450222 82 6662 25 路塹 10DK387 50043 67 2174 路塹 11DK387 55043 29 2469 路塹 12DK387 60055 47 合計 36693 751369 10 2 確定土方調配方案 2 1 區間路基土石方調配 經濟運距計算公式為 設路塹1的挖土 縱向運送L距離到路堤的費用為Am則 2 m Am A bL 1 A 挖土并裝到運送工具上的費用 2 1m b 1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An An A bL棄 A bL取 2 L棄 挖土運至棄土堆的距離 L取 取土坑運至路堤的距離 當滿足Am An時 L值即為經濟運距 A bL A bL棄 A bL取 所以 L A L棄 L取 b b 3 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 47 挖掘機挖土裝車挖掘機 3 0 2 m 普通土 挖土并裝到運送工具上的費用為1 1295元 即 3 1m 1 1295A LY 150 自卸汽車運土自卸汽車 t20 運距 運土1000m需要4 1763元 則km1 3 1m 元0041763 0 1000 1763 4 b 根據地形條件取 mL50 取 mL50 棄 根據經濟運距的公式 1 1295 100 0 0041763 370 0 0041763 ALLb Lm b 取棄 區間土石方調配 采用表上作業法 見表7 表7 區間土石方調配 斷面方數m3利用方數m3 起訖里程 段 落路堤路塹路塹路堤 自何處 來往何 運 距 施工方法 技術及數 11 量 m 編 號 往路 堤 往棄土 堆 自取 土坑 自路塹 處去 m 人 力 施 工 機械 施工 DK387 100 DK387 1 50 12728 2728 0 0 來自路 塹 50 2728 DK387 150 DK387 1 70 277769769 00 769 來自路 塹 50 846 DK387 170 DK387 2 00 3809100 100 00 809 來自路 塹 50 909 DK387 200 DK387 2 50 4483612 500 1120483 來自路 塹 50 1095 DK387 250 DK387 3 00 55014 0 50140 0 來自路 塹 50 5014 DK387 300 DK387 3 50 660940 6094 00 來自路 塹 50 6094 DK387 350 DK387 4 00 703096 0 309600 來自路 塹 50 3096 DK387 400 DK387 4 50 8069750697500 來自路 塹 506975 DK387 450 DK387 5 00 9066620666200 來自路 塹 506662 DK387 500 DK387 5 50 10021740 21740 0 來自路 塹 50 2174 DK252 550 DK252 600 11024690 246900 來自路 塹 50 2469 2 2 基地土石方調配 由于站場為半填半挖 挖19122 填24220 挖方量大于填方量 所以須 3 mm 12 在站場周圍尋找合適的取土區 滿足運距大于200 且安全環保 取土區的分布情m 況如圖3 圖3 基地土石方分布圖 單位 m 2 2 1 求各區段重心 取場地縱 橫兩邊為坐標軸 分別求出各區間的上方重心的位置 即 V xV X V yV Y X Y 挖方或填方調配區的重心坐標 V 每個方格的土方量 x y 每個方格的重心坐標 為簡化計算 可以幾何形心位置代替重心位置 的重心坐標為 146 08 42 87 1 T 1 T 的重心坐標為 208 46 18 47 2 T 2 T 的重心坐標為 275 26 37 12 3 T 3 T 的重心坐標為 62 36 42 42 1 W 1 W 的重心坐標為 210 40 66 59 2 W 2 W 的重心坐標為 209 80 21 44 3 W 3 W 2 2 2 求填 取土區間之間的平均運距 22 WTWT YYXXL 填方區的重心坐標 T X T Y 13 挖方區的重心坐標 W X W Y 22 111111 WTTWTW LXXYY 83 72m 同理 可求其它各填挖區段間的距離 TjWi L 12132122 148 05 212 96 68 56 48 16 WTWTWTWT Lm Lm Lm Lm 23313233 71 24 90 54 21 48 87 83 WTWTWTWT Lm Lm Lm Lm 2 2 3 表上作業法進行最優土方調配 2 2 3 1根據圖1 3及上面求出的運距編制土方調配表 如表8 表8 土方調配表 填方區 挖方量 3 m 挖方區 1 T 2 T 3 T 83 72148 05212 96 1 WX11 X12 X13 13956 4 68 5648 1671 24 2 WX21 X22 X235165 8 90 5421 4887 83 3 W X31 X32 X335097 8 填方量 3 m 14067 37738 82413 924220 目標函數 m i n j ij XijCZ 11 min 為每對調配區運距 ij C 約束條件 m j jij m i iij bXaX 11 2 2 3 2 編制初始調配方案 為使目標函數較小 并減少運算次數 可采用 最小元素法 編制 即優先對運距 最小的調配區進行調配 表8中 X32運距為21 48m 挖方W3供應給T2填方區 以此類 14 推 最后得到初始調配方案 見表9 表9 初始調配方案 填方區 挖方量 3 m 挖方區 1 T 2 T 3 T 84148213 1 W13956 x x 13956 4 694871 2 W111 2641 24145165 8 912188 3 W x 5098 x5097 8 填方量 3 m 14067 37738 82413 924220 由初始調配方案 計算其目標函數值為 3 min83 72 1395668 56 111 48 16 2641 5098 21 4871 24 2414 1586953 S mm 2 2 3 3 調配方案最優化檢驗 盡量方案以 最小元素法 調配原則編制 各目標函數是較小 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 案最優時的虛擬運距 在假想運距條件下 方案任意調整 若原運距均大于或等于 其對應的假想運距 則目標函數不能再降低 即方案為最優 如果原運距小于其對 應的假想運距 則目標函數值還可以降低 即方案不是最優 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0 X 表中有影格線 然后按矩形對角線上運距之和兩兩相等規律 從適當的方格 開始 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 表10 假想運距表 填方區 挖方區 1 T 2 T 3 T 15 846386 1 W 694871 2 W 4221 10 3 W 用原運距減去假想運距來檢驗表11 表中出現負值 說明方案不是最優的 需進行 調整 表11 檢驗表 填方區 挖方區 1 T 2 T 3 T 085127 1 W 000 2 W 4900 3 W 2 2 3 4 方案調整 調整方案的目的是降低目標函數值 調整時應重新平衡 調整采用 閉回路法 從負值 X23 出發 沿豎直方向前進 遇到適當的有解 方格作90度轉彎 然后依次前進 轉回到出發點 形成閉回路 見表120 X 表12 閉合回路表 挖方區 填方區 1 T 2 T 3 T 1 W 2 W 26412414 16 3 W 5098X 在閉合回路上 將其最大運距的有解方格變為零 其有解值轉入X23負值格 并調整 其他值 使其約束條件不變 調整后的新調配方案見表13 對新的調配方案再求出新的調整運距表 用前邊方法 再去檢驗 直至找出最優方案為止 表13 新的調配方案表 填方區 挖方量 3 m 挖方區 1 T 2 T 3 T 83 72148 05212 96 1 W13956 x x 13956 4 68 5648 1671 24 2 W111 2641 24145165 8 90 5421 4887 83 3 W x 5098 x5097 8 填方量 3 m 14067 37738 82413 924220 新方案經檢驗 均為大于0 故新方案最優 其目標函數為 3 min83 72 1395668 56 111 48 16 2641 5098 21 4871 24 2414 1586953 S mm 2 2 3 5 繪出基地土方調配圖 圖4 基地土方調配圖 17 3 施工方法選擇 該工程土石方工程量大 戰線長 勞動強度大 質量要求高 因此優先采用機械 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運輸 并配備其他 機械壓實 其中挖土機為6臺 規格為1立方米 W1區布置3臺 W2區布置2臺 W 3區布置1臺 4t自卸車 采用兩班制作業 4 1 計算挖土機的生產率 3 8 36008 36000 9 10 85478 96 401 15 c B s K PqKm tK 臺班 式中 P 挖土機生產率 臺班 3 m q 挖土坑斗容量 本設計取1 3 m 3 m 土斗的充盈系數 0 8 1 1 本設計取0 9 c K 土的最初可松系數 本設計取1 15 s K 工作時間利用系數 0 7 0 9 本設計取0 85 B K 18 t 挖土機每次作業循環延續時間 s 一般為25 40s 本設計取40s 4 2 運輸車輛配套計算 對區 1 W 運土車輛的數量 應保證挖土機連續作業 可按下式計算 1 N 111 tTN 式中 T 運土車輛每一工作循環延續時間 min t1 運土車輛每次裝車時間 min n 運土車輛每車裝土次數 r K K q Q n s c 1 Q 運土車輛的載重量 噸 本設計取4t r 實土容重 噸 m3 一般取1 7噸 m3 運土距離 m l Vc 重車與空車的平均速度 m