新线铁路土石方工程施工组织设计.docx

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1、1.原始资料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500m宽100m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。原始资料为某线 DK122+100至DK123+100段设计平面图及纵断面图各一份，线路为一级单线。2.施工条件2.1 所需的施工机具均按需配备供应；2.2 劳力全部满足要求；2.3 在非雨季进行，月平均气温为20oC。3. 设计内容3.1基地的土石方量计算3.1.1 确定轨排基地线路沿线为山区及低洼地段，找不到比较平坦的地方布置轨排基

2、地，所以只好根据绕避不良地质条件的原则确定在线路DK122+600至DK123+100布置此轨排基地。基地面积为长500m宽100m的广场；采用单面排水， 边坡填方为1:1.5 ，挖方为1:1.25 。在平面图上画以50m为边长的方格（102），并计算出各个方格角点的高程。根据地形图所标等高线，用插入法求得各角点得地面高程 ：表1.方格网角点高程表点号高程点号高程点号高程1184.0012186.0023192.122185.401318.9124191.533188.0014190.4025188.284190.1315192.6026192.505189.3426189.0727191.2

3、06187.2017183.8028187.007186.8018183.0029186.008182.3619182.2030183.389182.1020181.7631182.0010181.9221181.9032181.8011182.0022181.9833182.103.1.2 场地初步设计标高的确定：考虑场地排水，又要求设置向破，故设置沿场地短边方向的坡度。场地标高按线路标高设计，查图可得：3.1.3 计算基地各个角点设计标高考虑单面排水（向短边方向），以场地中心为设计标高，有： ，所以有： 12号到22号点设计标高为 1号到11号点： 22号到33号点： 3.1.4 施工高度

4、的计算 计算各个角点的施工高度： 同理，可以将每个角点的施工高度求出并标注在施工高度栏内，见附图1。3.1.5 确定“零线”(即填挖分界线)由公式可以得出零点，点12-22线上有：同理可以得出其他零点，并按顺序连接零点，得出零线，如附图1中所示。3.1.6 方格网土方工程量计算3.1.6.1 全填或全挖方格3.1.6.2 三填一挖方格3.1.6.3 三挖一填方格3.6.1.4 两填两挖方格）3.1.6.5边坡和角点土方，如图1所示。3.1.7 基地广场总土方量为： 3.2路基土石方工程量计算3.2.1采用平均面积法计算路基土石方工程量平均面积法：其中：为每个横断面的面积； 为两个相邻断面的长度

5、。3.2.2 作横断面图，计算横断面面积。已知线路为一级单线铁路，查铁路工程得出路基宽度，路堑为7.1m,路堤为7.4m。在图纸上沿着线路每隔50m取出7个点，查出该点地面高程，与线路设计标高共8个点，利用CAD绘出路基横断面图，间距50m。再利用CAD查询出每一个横断面的面积(详见附图2：路基横断面图)。查出各个断面面积如表2所示表2：路基横断面面积表断面编号面积断面编号面积断面编号面积1-1-15.98-8+160.8815-15-43.252-2-32.859-9+135.0816-16-50.413-3-68.8310-10+128.7417-17-13.724-4-118.7411-

6、11+17.2718-18+46.755-5-133.2612-12-4.2019-19+87.346-6+1.12/-2.8813-13-11.0220-20+89.227-7+159.114-14-26.9721-21+84.023.2.3 计算路基土石方量根据横断面面积，采用平均面积法计算土石方工程量，填入表3。表3.路基土石方计算量表序号里程挖方面积Fw填方面积Fr挖方量Vw填方量VT备注1DK122+10015.901218.750路堑2DK122+15032.8502542.00路堑3DK122+20068.8304688.50路堑4DK122+250118.7106299.250

7、路堑5DK122+300133.2603403.50.22半挖半填6DK122+3502.881.121.284005.5半填半挖7DK122+4000159.107999.5路堤8DK122+4500160.8807399.0路堤9DK122+5000135.0806595.5路堤10DK122+5500128.7486.352564.8路堤路堑11DK122+60017.270536.750路堑12DK122+6504.20380.50路堑13DK122+70011.020949.750路堑14DK122+75026.9701755.50路堑15DK122+80043.2502341.50

8、路堑16DK122+85050.4101603.250路堑17DK122+90013.720343.01168.75路堤18DK122+950046.7503352.25路堤19DK123+000087.3404414.0路堤20DK123+050089.2204331.0路堤21DK123+100084.02合计26150418313.3土石方调配3.3.1 区间路基土石方调配3.3.1.1 确定土方调配方案区间路基土石方调配：根据地形区间路基土方存在有以下三种情况（1）平原地区：一般以路堤为主，填土从取土坑中取土，运距多为横向，距离短；（2）丘陵地区：一般为路堤、路堑并存，土方尽量采用纵向

9、移挖作填；（3）山区：一般沿河谷线走行，并以路堑为主，大多为半堑半堤，故采用横向移挖作填，并有大量的弃土。上述三种情况，土方调配时应尽量移挖作填，以减少工程数量，如何达到最佳调配方案，应着重研究最佳运距。尤其是纵向运距,如果无特殊要求情况下，应计算出最佳运距的经济比较。 经济运距计算公式为：设路堑1m3的挖土，纵向运送L距离到路堤的费用为，则 其中：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An 其中：挖土运至弃土堆的距离；：取土坑运至路堤的距离 当满足时，L值即为经济运距 所以

10、：查 铁路工程定额与概预算 （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1.21元，即；LY-142 自卸汽车运土自卸汽车 运距，运土1000m需要458.57元，则根据地形条件和设计要求取：，。根据经济运距的公式路基土石方调配，采用表上作业法，见表4。表4：路基土石方调配表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DK122+100DK122+150101218.751218.75301218.75DK122+150DK122+200202542

11、.02542.0302542.0DK122+200DK122+250304688.54003.22685.28去6号段1504688.5DK122+250DK122+300406299.256299.25去8号段2006299.25DK122+300DK122+35050.223403.50.223403.280.22本段调配100.223403.28DK122+350DK122+40064005.51.281.284005.5自3号段1501.284003.22DK122+400DK122+4507799.50799.520799.5DK122+450DK122+50087399.00109

12、9.756299.25自4号段2007399.0DK122+500DK122+55096595.506595.5206595.5DK122+550DK122+600102564.886.586.52478.386.5本段调配2086.5DK122+600DK122+650110536.75536.7530536.75DK122+650DK122+700120380.5380.530380.5DK122+700DK122+750130949.75949.7540949.75DK122+750DK122+8001401755.51755.5401755.5DK122+800DK122+850150

13、2341.52341.5去18号段1502341.5DK122+850DK122+9001601603.25825.75/777.55去17/18段50/1001603.5DK122+900DK122+950171168.75343.0343.0825.75/3430自16号段/本段调配50/20343825.75DK122+950DK123+000183352.250233.23119.05自15/16号150/1003352.5DK123+000DK123+050194414.004414.0404414.0DK123+050DK123+100204331.004331.0204331.0

14、3.3.2站场土石方调配 站场土石方工程量计算结果，将出现挖方与填方不同区段。如何将挖方充分运用到填方中去，以减轻施工机械和运输数量，降低成本。 调配的关键是确定挖方区至填方区的平均运距和运土单价。（平均运距是指挖方区土方重心至填方区土方重心之间距离）3.3.2.1 求重心方法取场地或方格网中，纵、横两边为坐标轴，挖填区如图2所示，分别求出各区间的土方重心的位置，即：其中：X、Y为挖方或填方调配区的重心坐标； V为每个方格的土方量； x、y：每个方格的重心坐标。通过计算得到：W1（76，125.52），W2（25，150.36），W3（150，400.0）T1（25.54，30.752），T2

15、（25，400.00），T3（75，399.7）3.3.2.2求填、挖方区间之间的平均运距 其中：XT、YT：填方区的重心坐标Xw、Yw：挖方区的重心坐标由此计算出挖方、填方区间的距离为 (为方便计算，距离取整数)：同理计算其他区间距离填入表5。表5：挖方、填方区间距离3.3.2.3 最优调配方案的确定 站场土方最优调配方案是以线形规划的运输问题。常用的“表上作业法”求解。如图2所示，该场地有W1、W2、W3共 3个挖方区，其中W3为借土区。T1、T2、T3 共3个填方区，其相应的挖、填土方量和相互调配区的运距见图2与表3所示。最优调配方案的求解需经编制土石方调配表、拟定初始方案、优化调整、确

16、定最优调配方案等步骤。3.3.2.3.1根据图2所示编制土方调配表表6：土方调配表土方调配表挖方区填方区挖方量（m3）T1T2T3W1X11108X12280X1327542096W2X21120X22250X2325524192W3X31390X32125X337527146填方区（m3）4585450534379693434优化调配方案需要满足如下条件目标函数： 为每对调配区运距约束条件：平衡条件：其中：ai为挖方量，bj为填方量。3.3.2.3.2 拟定初始调配方案为使初始调配方案的目标函数能尽量小，减少运算次数，采用“最小元素法”拟定，即优先对运距最小的调配区进行调配。调配方案如表7所

17、示。表7：初始调配方案土方调配表挖方区填方区挖方量（m3）T1T2T3W14585108208612801665027542096W2X2112024192250X2325524192W3X31390X32125271467527146填方区（m3）4585450534379693434从表5中可以看出，X33相对运距（75m）为最小，故W3挖方应首先满足T3填方的需求，即令X33=27146，所以，X31、X32都为0，再接着为X11相对运距（108）为剩下之中最小，则X11=4585，同理由运距从小到大进行调配，直到全部调配完毕，得到初始调配方案，即，表5。初始调配方案的目标函数为：计算得

18、到的是否是minS还需要最优化检验确定。3.3.2.3.2初始调配方案最优化检验初始方案拟定时考虑了就近调配原则，所得到目标函数是否最小还需要检验。采用“假想运距法”进行检验。编制假想运距表：首先将有解（X0）方格的运距填入表中，然后按矩形对角线之后两两相等的规律，从适当的方格开始，逐一求解，填入表8。表8：假想运距表挖方区填方区T1T2T3W1108280275W278250245W3928075 用原运距减去假想运距得到检验表：表9表9：检验表挖方区填方区T1T2T3W1000W242010W3482450显然，表中无负值出现，说明初始调配方案是最优方案，故不需要调整。3.3.2.3.3土

19、方调配图将最终调配方案绘制成土石方调配图3.4确定施工方法，选择施工方案施工方法的确定，只要根据土石方工程量的大小及其分散程度；填挖方的位置及其运距大小；地形情况、施工工作面的大小；以及施工单位的技术条件等等。我国长期以来，在采用人工施工及半机械化施工中，已形成很多行之有效的施工方案，可以借以参考。随着机械化施工越来越显出其优越性，不但减轻劳动强度，提高功效，且能缩短工期，保证质量。在土方量集中的工地上，尤显优越。近年来，我国发展起来的钟中小型液压土方机械，它的多功能性和灵活性，非常适用于土方量不大，且分散的施工单位广泛采用机械化施工提供有利的条件。在选择施工方法中，应尽可能根据现场实际情况，

20、优先采用机械施工。3.5选择施工机械根据站场的土石方量（场地挖方量为：66288m3，借方为：27146 m3）为93434 m3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5台，规格为2立方米，W1区布置2台，W2、W3区各布置2台， 8t自卸车，采用两班制作业。3.5.1单斗挖掘机的生产效率计算式中：P 挖土机生产率（m3/台班）q 挖土坑斗容量 (m3)，取2m3；土斗的充盈系数(0.81.1)，此处取0.9；土的最初可松系数，此处取1.15； 工作时间利用系数(0.70.9)，此处取0.85；

21、t挖土机每次作业循环延续时间(s)一般为2540s，此处取40s。3.5.2 运土车辆配套计算运土车辆的数量（N1），应保证挖土机连续作业，可按下式计算：其中： T1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。Q1 运土车辆的载重量(吨) ，本设计取4t； 实土容重(吨/m3)，一般取1.7t/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23min)；3.5.2.1 挖方区1运土车辆数挖方1区安排2台挖掘机，采用8t自卸汽车运土，所以：则

22、：又因为挖方1区的土将运至两个填方区，则计算平均运土距离：3.5.2.2 挖方区2运土车辆数挖方2区安排1台挖掘机，采用8t自卸汽车，所以：3.5.2.3挖方区3运土车辆数挖方3区安排1台挖掘机，所以：3.6施工工期计算工期计算按下式计算其中：Q土石方数量 C每天工作班数 P挖土机生存率（m3/台班） N挖土机数量3.6.1 挖方区1工期计算挖方1区土方量为42096m3，两台挖掘机，实行每天两个台班，则：3.6.2 挖方区2工期计算挖方2区土方量为24192m3，1台挖掘机，实行每天两个台班，则：3.6.3 挖方区3工期计算挖方3区土方量为27146m3，1台挖掘机，实行每天两个台班，则：3

23、.6.4 确定站场总工期综上所述，施工工期取三者最大值，即：14.5天。3.7施工工期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,因此计算出工期,经验算,工程不能在铺轨前半月完成,就将应考虑开工日期提前或增加机械(或人力) 及工作班数,以确保施工任务如期完成.本区段内无桥梁、隧道工程，施工工期(14.5d)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4. 施工场地平面布置图（见附图3）参考文献：铁路工程施工组织设计. 张全文，邵国霞，赵君鑫等。 铁道工程（第二版）. 易思蓉 铁路工程定额与概预算. 邵国霞，曹政国