新线铁路土石方工程施工组织设计Word格式.docx
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192.50
5
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27
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6
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32
181.80
11
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181.98
33
3.1.2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：
112号到22号点设计标高为
21号到11号点：
③22号到33号点：
3.1.4施工高度
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。
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
1-1
-15.9
8-8
+160.88
15-15
-43.25
2-2
-32.85
9-9
+135.08
16-16
-50.41
3-3
-68.83
10-10
+128.74
17-17
-13.72
4-4
-118.74
11-11
+17.27
18-18
+46.75
5-5
-133.26
12-12
-4.20
19-19
+87.34
6-6
+1.12/-2.88
13-13
-11.02
20-20
+89.22
7-7
+159.1
14-14
-26.97
21-21
+84.02
3.2.3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
DK122+100
15.9
1218.75
路堑
DK122+150
32.85
2542.0
DK122+200
68.83
4688.5
DK122+250
118.71
6299.25
DK122+300
133.26
3403.5
0.22
半挖
半填
DK122+350
2.88
1.12
1.28
4005.5
DK122+400
159.1
7999.5
路堤
DK122+450
160.88
7399.0
DK122+500
135.08
6595.5
DK122+550
128.74
86.35
2564.8
DK122+600
17.27
536.75
DK122+650
4.2
380.5
DK122+700
11.02
949.75
DK122+750
26.97
1755.5
DK122+800
43.25
2341.5
16
DK122+850
50.41
1603.25
DK122+900
13.72
343.0
1168.75
DK122+950
46.75
3352.25
DK123+000
87.34
4414.0
DK123+050
89.22
4331.0
DK123+100
84.02
合计
26150
41831
3.3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
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：
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
往路堤
往弃土堆
自取土坑
自路堑
人力施工
机械施工
DK122+100～DK122+150
DK122+150～DK122+200
DK122+200～DK122+250
4003.22
685.28
去6号段
150
DK122+250～DK122+300
去8号段
200
DK122+300～DK122+350
3403.28
本段调配
DK122+350～DK122+400
自3号段
DK122+400～DK122+450
799.5
DK122+450～DK122+500
1099.75
自4号段
DK122+500～DK122+550
DK122+550～DK122+600
86.5
2478.3
DK122+600～DK122+650
DK122+650～DK122+700
DK122+700～DK122+750
40
DK122+750～DK122+800
DK122+800～DK122+850
去18号段
DK122+850～DK122+900
825.75/
777.55
去17/18段
50/100
1603.5
DK122+900～DK122+950
343．0
自16号段/本段调配
50/20
343
825.75
DK122+950～DK123+000
233.2
3119.05
自15/16号
150/100
3352.5
DK123+000～DK123+050
DK123+050～DK123+100
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：
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（25，400.00），T3（75，399.7）
3.3.2.2求填、挖方区间之间的平均运距
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
挖方区
填方区
挖方量（m3）
T1
T2
T3
W1
X11
108
X12
280
X13
275
42096
W2
X21
120
X22
250
X23
255
24192
W3
X31
390
X32
125
X33
75
27146
填方区（m3）
4585
45053
43796
93434
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：
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所示。
表7：
初始调配方案
20861
16650
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（X≠0）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
78
245
—92
80
用原运距减去假想运距得到检验表：
表9
表9：
检验表
42
482
45
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，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：
27146m3）为93434m3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（0.8~1.1），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（0.7~0.9），此处取0.85；
t—挖土机每次作业循环延续时间（s）一般为25—40s，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：
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；
γ—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2—3min）；
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：
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
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：
3.6.4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
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