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1、西 南 交 通 大 学本科毕业设计新建铁路云桂线DK90+000DK100+000路基和轨道设计、施工组织及概预算年 级:2005级学 号:20057087姓 名:郑明广专 业:铁道工程指导老师:尹紫红2009年6月院 系 土木工程系 专 业 铁道工程 年 级 2005级 姓 名 郑明广 题 目 新建铁路云桂线DK90+000DK100+000路基和轨道设计、施工组织及预算 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计任务书班 级 铁道工程1班 学 生 姓 名 郑明广 学 号 20057087 专 业 铁道工程 发
2、 题 日 期：2008年11月10日 完 成 日 期：2009年6月7日题 目 新建铁路云桂线DK90+000DK100+000路基和轨道设计、施工组织及预算 1、本论文的目的、意义 毕业设计是实现学生培养目标的重要教学环节，是对教学质量的一次总检验，其质量是衡量教学水平、学生毕业和学位资格认证的重要依据，也是实现学生培养目标的综合体现。搞好学生的毕业设计工作，对全面衡量和提高教学质量具有重要意义。 通过毕业设计工作可以培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能的能力，使学生能够对工程和社会的实际问题进行分析、论证，提出解决方案，并使其得到工程设计方法和科研能力的初步训练；另外通过毕业
3、设计工作可以培养学生正确的设计思想、理论联系实际的工作作风和严肃认真的科学态度；同时，毕业设计工作可以训练和提高学生的分析设计能力、理论计算能力、实验研究能力、经济分析能力、外文阅读和使用计算机的能力，以及社会调查、查阅文献资料和文字表达等基本技能。 因此，认真抓好毕业设计工作的质量，才能真正保证学生综合素质的提高和工程实践能力的增强，进而更好地实现我校的人才培养目标；认真抓好毕业设计工作的质量，才能提高我校本科毕业生的社会竞争力和科研研究能力；认真抓好毕业设计工作的质量才能促进我校教育教学工作步上新的台阶，才能增强我校的社会竞争力。 2、学生应完成的任务 第1部分：跨区间无缝线路设计（无缝线
4、路稳定检算、无缝线路的强度检算、确定锁定轨温、断缝检算） 第2部分：路基横断面的绘制和1km土石方计算、土石方调配 第3部分：铺设（施工方法和基地选择、轨排组装及运输 、道碴计算、铺碴整道、施工安全、验收） 第4部分：施工组织 第5部分：预算（轨道工程数量计算、轨料汇总、工程数量汇总） 3、论文各部分内容及时间分配：（共23周）第一部分 开题及搜集资料和英文翻译 (4周)第二部分 设计及实习 (2周)第三部分 跨区间无缝线路设计 (4周)第四部分 路基横断面的绘制和1km土石方计算、土石方调配 (4周)第五部分 施工组织 (3周)第六部分 铺设 (1周)第七部分 预算 (3周)第八部分 文整及
5、打印 (1周)评阅及答辩 (1周)指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日摘 要云桂铁路东起广西南宁，西抵云南昆明，全长727.375km。云桂铁路在我国的铁路运输行业中发挥了重大的作用。其轨道采用无缝线路，无缝线路既是轨道结构技术的进步，也是高速、重载轨道结构的最优选择。无缝线路减少了线路养护维修工作量，并能适应高速行车的要求，是现代化轨道的发展方向。云桂铁路为国铁级铁路，正线数目采用双线，设计速度250 km/h，最小曲线半径为3500m。本设计从DK90+000到DK100+000中有7条曲线，其最大半径7000m，隧道4座，无大桥和特大桥。本设计里程从DK90+000到DK100
6、+000。第一部分无缝线路设计，首先确定允许温降幅度和允许温升幅度，其次确定设计锁定轨温。再进行无缝线路强度检算和无缝线路稳定性检算，最后进行钢轨断缝检算。第二部分路基横断面绘制和土石方计算和土石方调配，首先绘制出路基横断面图，其次计算土石方工程量，最后进行路基土石方调配。第三部分编写施工组织设计和铺轨，首先确定路基工程施工和轨道工程施工，其次安排施工进度计划。第四部分编写预算。本设计按照无缝线路结构设计的程序进行，并依据新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定(上下)、 京沪高速铁路设计暂行规定。铁路轨道设计规范（TB10082-2005）、铁路路基设计规范（TB10001-200
7、5）等相关规范设计。关键词 无缝线路；轨道设计；土石方；铺轨AbstractThe Yunnan-Guangxi railway gets up from the Guangxi province capital Nanning, went arrives at Yunnan provincial capital Kunming, it is 727.375km long. The Yunnan-Guangxi railway plays the significant role in our countrys railway transportation profession. It use
8、s the Continuous welded railway track. The Continuous welded railway track not only is the orbital structure technology advancement, also is high speed, the heavy load track structure most superior choice. The Continuous welded railway track reduced the line maintenance service work load, and can ad
9、apt the high speed driving request, is the modernized track development direction. The Yunnan-Guangxi railway is adopted first level of national railway. The main lines adopt double lines. The design speed is 250 km/h and it is 3500m for minimum curve radius. The design from DK90+000 to DK100+000 is
10、 consist to 7 curve radius, and the biggest curve radius is 7000m. It include four tunnel and without large bridge and super-large bridge.This design line is from DK510+000 to DK520+000. The first part of design is the Continuous welded railway track design. First, it must count allow the temperatur
11、e dropping and allow the temperature rising. Second it must count design locking rail temperature. Third it calculates the strength of the continuous welded railway track and the stable of the continuous welded railway track. Last, is calculates the broken sewing of track. The second part of design
12、is road cross-sectional design, earth work calculation and earth work allocate. First it must draw. Second is calculate earth work calculation and earth work allocate. The third part of design include with write the construction organization design and track-laying. The last part of design is writin
13、g the budget.This design carries on according to the Continuous welded railway track structural design procedure, and based on new 200-250 kilometers per hour passenger transport railway design provisional regulations , The Beijing-Shanghai high-speed railway design provisional regulations , railway
14、 design specification , railway roadbed design specification and so on.key words The Continuous welded railway ; the track of design; earth work ; Laying rails目 录第1章 绪论11.1 设计依据、设计范围和设计年度11.1.1 设计依据11.1.2 设计范围和设计年度11.2 线路概况11.2.1 线路地理位置11.2.2 线路在国民经济与铁路网中的意义和作用11.2.3 自然特征21.2.4 工程地质问题2第2章 跨区间无缝线路设计4
15、2.1 设计范围工程概况42.2 轨道设计主要技术标准42.3 计算锁定轨温52.3.1 轨道静力计算52.3.2 轨道结构的准静态计算62.3.3 计算允许温度力72.3.4 设计锁定轨温的确定92.4 无缝线路的强度检算102.4.1 钢轨强度检算102.4.2 轨枕弯距的检算112.4.3 道床顶面应力的检算122.4.4 路基面道床压应力检算122.5 钢轨断缝检算122.6 轨道工程数量计算132.6.1 钢轨及接头配件数量计算13第3章 路基横断面绘制和1km土石方计算、调配223.1 路基横断面绘制223.1.1 路基一般设计原则223.1.2 路基附属工程设计原则233.1.3
16、 本段的工程地质情况233.1.4 绘制路基横断面图253.2 路基土石方工程量计算253.3 土石方调配方案29第4章 施工组织设计324.1 编制依据及原则324.1.1 编制依据324.1.2 编制原则324.2 工程概况324.2.1 工程概述324.2.2 地理位置及地形地貌334.2.3 工程地质情况334.2.4 地质构造及地震烈度334.2.5 水文地质情况334.2.6 主要技术标准344.3 工程量汇总344.3.1 路基工程量计算汇总344.3.2 轨道工程量计算汇总344.4 施工组织机构设置及人员配备354.5 施工准备374.5.1 水电通讯准备374.5.2 铺轨
17、基地设置374.6 路基工程施工384.6.1 计算路基工程工期384.6.2 施工组织及安排404.6.3 路堤施工414.6.4 路堑施工434.7 轨道工程施工444.7.1 轨道工程总体施工方案444.7.2 长钢轨焊接464.7.3 长钢轨铺设514.8 施工进度安排684.8.1 总体施工进度安排684.8.2 施工进度图68第5章 工程预算705.1 编制范围705.2 编制依据705.2.1 一般规定705.2.2 定额采用705.2.3 人工单价705.2.4 料价715.2.5 机械台班单价715.2.6 水、电单价715.3 章节划分和静态投资总类715.3.1 章节划分
18、715.3.2 静态投资费用总类725.4 编制735.4.1 总预算编制735.4.2 综合预算编制755.4.3 单项预算编制785.4.4 平均运杂费计算805.4.5 工料机消耗统计81结 论85致 谢86参考文献87第1章 绪论1.1 设计依据、设计范围和设计年度1.1.1 设计依据1中铁二院关于新建云桂铁路初测、可研设计的通知（2008376号文）。2铁道部铁路建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法（铁建设2007152号）。3铁道部关于新建云桂铁路项目建议书函（铁计函2008900号）。4中国铁路建设投资公司南宁至昆明铁路扩能改造项目方案竞选邀请函。1.1.2 设计范
19、围和设计年度1设计范围 云桂铁路东起南宁站，西至昆明站，线路运营长度727.375km。本设计针对新建铁路云桂线DK90+000DK100+000进行施工图设计。设计的主要任务路基和轨道设计、施工组织及预算。云桂铁路CK90+000CK100+000位于广西壮族自治区境内，由广西田东至广西平果段，线路全长10km。2设计年度 近期：2020年；远期2030年。1.2 线路概况1.2.1 线路地理位置云桂铁路位于云南、广西境内，自昆明向东经云南省的石林、弥勒、丘北、广南、富宁，广西壮族自治区的百色、田阳、田东、平果、隆安至南宁，全长727.375km。该线东与南广、湘桂、南防线相连，西接成昆、贵
20、昆、昆广、昆玉线通过泛亚铁路可直达越南、泰国、缅甸等东盟国家，是西南与华南地区客货交流的重要通道，也是西南地区出海主通道之一。1.2.2 线路在国民经济与铁路网中的意义和作用新建云桂铁路是提高广州至昆明铁路通道能力，优化和完善区域铁路网布局，建设又好又快铁路的需要；是促进西南与“泛珠三角”地区、环北部湾经济圈经济发展，增强北部湾港口集疏能力，促进旅游业进一步发展和沿线国土资源开发，带动民族经济发展的需要；是区域发展循环经济、建设节约型和谐社会，增强国防能力的需要。因此，本项目的建设是十分必要和非常迫切的。1.2.3 自然特征1地形地貌 本设计范围属广西盆地。广西盆地由一系列北西向排列的构造盆地
21、组成，线路走行于盆地内的邕江、右江宽谷中，以开阔的冲积平原为主，盆地边缘有丘陵或缓丘谷地分布。2水文地质特征 本设计范围的地下水主要有第四系孔隙水，基岩裂隙水及岩溶水三类。第四系孔隙水：主要赋存于第四系松散层中，主要由大气降水补给，水量随季节变化，埋深不等，局部有小泉或湿地分布。基岩裂隙水：主要赋存于碎屑岩的节理裂隙及构造破碎带中，其富水性受区域构造形态、基岩节理裂隙发育程度及完整性控制，主要受大气降雨补给。岩溶水：主要发育于碳酸盐岩地段，水量较丰富，分布不均匀，受岩溶发育形态及程度控制，接受大气降雨补给。1.2.4 工程地质问题本设计范围所经地形、地质条件极为复杂，区域地质作用剧烈，碳酸岩分
22、布广泛，不良地质特别发育，地质灾害发生频繁，类型众多。沿线主要的工程地质问题有滑坡、崩塌、岩堆、顺层、危岩落石、泥石流、岩溶、煤层瓦斯和采空区、高烈度地震区、风化剥落等不良地质现象，以及软土、松软土、膨胀岩土等特殊岩土。1不良地质 包括滑坡、崩塌、错落、岩堆、高烈度地震区等（1）滑坡、崩塌、错落、岩堆 百色以后的云南山地、高原山地、高山峡谷地段，坡陡谷深、构造复杂。滑坡以软质岩、膨胀岩、松散岩层为主，尤其是受构造影响强烈区域，岩体破碎，易形成滑坡；崩塌、错落、岩堆及危岩落石形成的灾害，主要分布于沿线灰岩、白云岩和厚层砂岩组成的峡谷河段或陡峻山坡地带。沿线大型的稳定性差的滑坡、错落、崩塌、岩堆、
23、危岩落石等在研究中均应绕避。（2）岩溶 沿线通过碳酸盐岩地段长320km，占全线线路总长的46.4%。岩溶主要发育于二叠系、三叠系和石炭系的石灰岩和白云岩中，泥盆系、寒武系和震旦系中，亦有岩溶分布。岩溶对铁路工程的影响和危害包括三个方面：一是隐伏岩溶洞穴对建筑物基础稳定性的影响；二是岩溶涌水对地下工程造成危害，或因排泄不畅，形成地面积水、冒水对路基和其它地面工程造成危害；三是岩溶地面塌陷，它是岩溶地区路基地段普遍而又具灾难性的威胁。（3）高烈度地震区 沿线高裂度地震区分布在云南境内的弥勒以后至昆明段，属八度地震区，其中石林（路南）至昆明段受南北向构造带控制，以宜良附近的小江断裂带为中心，属强震
24、多发区。（4）（软质岩）风化剥落 边坡风化剥落是砂、页（泥）岩类软质岩地段普遍而又常见的现象，广泛分布于沿线三叠系碎屑岩段。设计时，对高边坡，除采取支挡加固措施外，坡面亦应考虑防护处理。（5）顺层 局部线路与地层走向平行或小角度相交地段，倾向线路一侧的路堑边坡遇软弱夹层或层间结合较差时易发生顺层坍滑，对边坡稳定性影响较大。路堑边坡应采取恰当的挡护措施。2特殊岩土 包括软土、松软土和膨胀岩（1）软土、松软土 沿线软土、松软土多属山间沟谷、洼地型沉积，以淤泥、淤泥质土及软黏土为主，多呈透镜状分布，厚度约26m，部分地段大于10m，在广南、丘北、弥勒等地形较为平缓的地段，有较大连续范围的分布。软土、
25、松软土具有力学强度低、压缩性高的特点，线路通过时应加强桥路方案比选，路基工程应采用合理措施进行地基加固处理。（2）膨胀岩（土） 膨胀岩主要分布于右江沿岸及百色盆地一带，沿线膨胀土根据成因，可划分为三类：一类为广西和滇东一些盆地及其边缘第三系泥岩风化残积型，一类为碳酸盐岩风化残积型红黏土，另一类为分布于广西境内田阳至百色段右江河谷二、三级阶地上的河流冲积型 “网纹土”。以上三类膨胀土多属弱膨胀土，仅少数可划分为中等膨胀土。膨胀土地段易造成路堑、路堤边坡坍滑，路基基床变形、翻浆冒泥等病害，需加强防护处理措施，且不能直接用作路基填料。第2章 跨区间无缝线路设计2.1 设计范围工程概况本设计是新建铁路
26、云桂线DK90DK100的跨区间无缝线路设计，采用南宁的轨温。本设计线要求一次性铺设跨区间无缝线路，跨区间无缝线路的单元长轨条取1500m。设计采用时速250km/h客货共线的设计标准，机车采用DF4,车辆采用C62若干辆。设计内容包括跨区间无缝线路设计的锁定轨温的计算、无缝线路的强度检算、断缝检算、轨料汇总。2.2 轨道设计主要技术标准1钢轨类型 60 kg/m、PD3、25m非淬火无螺栓孔新钢轨。2轨枕类型 III型无挡肩钢筋混凝土轨枕，长2.6m，每公里铺设1667根。轨枕间距600mm，允许误。3扣件类型 铺设III型无挡肩钢筋混凝土轨枕采用弹条III型扣件。4道床 道床采用级碎石道碴
27、，本设计范围的双线道床顶面宽度按新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定(上下)和京沪高速铁路设计暂行规定规定设计。采路基道床厚度取为35cm，桥梁、隧道及硬质岩石路堑地段道床厚35cm，道床边坡1:1.75。5铺设精度 符合新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定(上下)，见表2-1。表2-1 轨道铺设精度高 低轨 向水 平扭曲（2.5）轨 距幅值（）2222弦长（）106道床参数 道床状态参数指标见表2-2：表2-2 道床状态参数指标设计速度（km/m)道床密实度（g/mm3）支承刚度(KN/mm)纵向阻力(KN/mm)横向阻力(kN/枕）2501.7511012107
28、锁定轨温 左右两股钢轨的锁定轨温差不得大于3，相邻单元轨节锁定轨温差不得大于5，同一设计锁定轨温的长轨条最高与最低轨温之差不得大于10。2.3 计算锁定轨温2.3.1 轨道静力计算1钢轨支点弹性系数 表示钢轨支点的弹性特征，它是使钢轨支点顶面产生单位下沉所必须施加于支点顶面上的钢轨压力，单位为。规范查得：钢轨支点弹性系数2钢轨基础弹性系数 其含义是要使钢轨产生单位下沉时必须在单位长度钢轨上均匀施加的压力。由下式计算钢轨基础弹性系数： 3计算钢轨基础与钢轨刚比系数 钢轨基础与钢轨刚比系数可由下式求得： 试中 钢轨的竖向抗弯刚度。4计算钢轨挠度 根据本地区气象观测资料可得：南宁地区最高轨温 当地最
29、低轨温 最大轨温差 。本设计采用机车采用DF4,车辆C62若干辆，其轴载类型如图（2-1）所示：图2-1 列车轴载图列表计算钢轨挠度（见附表），由表中可知: 最大值出现在第一轮,其值为。5计算静弯距 静弯矩可由下式得到： 2.3.2 轨道结构的准静态计算所谓的轨道结构的准静态计算，名义上是动力计算，而实质上则是静力计算，因为在计算过程中不考虑质体运动的惯性力。在轨道结构的准静态计算中，主要是确定钢轨的挠度、弯矩和轨枕动力增值。这些动力增值的主要因素是行车速度、钢轨偏载和列车通过曲线轨道时的横向水平力，分别为速度系数、偏载系数和横向水平力系数加以考虑。1速度系数 列车在直线轨道上运行，由于轮轨之
30、间的动力效应，导致作用在轨道上的动轮载要比静轮载大。动轮载与静轮载之差称为轮载的动力增值，与静轮载的比值称为轮载增值系数。这个系数随行车速度的增加而增大，因此，通常称为速度系数。根据我国实测数据整理，速度系数可通过以下计算求得：设计时速为当时， 当时， 当时， 2计算偏载系数 列车通过曲线轨道时，由于未被平衡超高的存在，从而引起外轨或内轨的偏载，车体重力与离心惯性力（或向心力）的合力就会偏离轨道的中心线。外轨偏载与静载之比称为轨道的偏载系数，用表示，其计算如下： 式中 车体重心高度；曲线欠超高，取； 两股钢轨中心距。3横向水平力系数 横向水平力系数是考虑横向水平力与偏心竖直力共同作用下，使钢轨
31、产生横向水平弯曲和约束扭转，轨底边缘应力因之而增大所引入的系数。根据规定，当曲线半径时，横向水平力系数。4计算钢轨动弯矩 按照如下公式计算： 5计算钢轨的动弯应力 新轨轨底截面系数与轨头截面系数分别为,则得轨底和轨头动弯应力为：轨底动弯应力： 轨头动弯应力： 2.3.3 计算允许温度力 钢轨的温升幅度是钢轨相对于锁定温度的轨温升高值。随着轨温的升高，长钢轨不断积累的温度压力超过某个极限值后，轨道将丧失稳定，横向变形迅速增大，形成轨道方向不良，危及行车安全。钢轨温升幅度的增长是无缝线路丧失稳定的最关键因素。1计算原始弯曲参数 轨道的原始弯曲是指无缝线路轨道在钢轨零应力状态下固有的方向不平顺。其中
32、用表示弹性原始弯曲矢度；表示原始弯曲波长，表示塑性原始弯曲矢度，表示塑性原始弯曲半径。根据无缝线路现场观测和统计分析，轨道原始弯曲特征可取，其中占的则可计算轨道原始塑性弯曲曲率： 2计算换算曲率 本设计最小的曲线半径为，可计算换算曲率如下 轨道原始弹性弯曲曲率： 3计算参数 参数计算如下 式中 轨道框架刚度系数，取=1。钢轨钢的弹性模量，取两根钢轨截面对垂直轴的惯性矩，钢轨，取4计算原始弯曲波长 原始弯曲波长计算如下： 其中 等效道床阻力，可取轨道弯曲变形矢度，取。5计算弹性原始弯曲矢度 弹性原始弯曲矢度计算如下： 6计算两根钢轨计算温度压力 两根钢轨计算温度压力计算如下 7计算容许温度压力
33、计算如下： 式中 安全系数，取。2.3.4 设计锁定轨温的确定1根据强度条件确定允许温降幅度 无缝线路钢轨应有足够的强度，以保证在轮载作用下的弯曲应力、温度应力及其他附加力的共同作用下，钢轨仍能安全工作。所以要求钢轨能承受的各种应力总和不超过规定的容许值。以此确定允许的钢轨降温幅度。 式中 钢轨的线膨胀系数； 钢的弹性模量； 钢轨轨底下缘的动弯应力。2根据稳定条件确定允许温升幅度 从理论分析和实践观察都表明，钢轨的升温幅度不由强度控制，而是由稳定性控制。在计算允许温升，采用允许温度力，然后按照下式计算钢轨的允许温升 式中 钢轨截面积；3设计锁定轨温的确定 设计锁定轨温，根据无缝线路轨道结构的计
34、算和允许温度力的计算，可得到允许温升和允许温降，在根据当地30年内的最高轨温和最低轨温，则可得设计锁定轨温。查得南宁地区最高温度，最低温度。设计锁定轨温可按照下式计算： 式中 中和温度修正值设计锁定轨温上下限值为：上限：；下限： 求得的，必须满足以下条件：最大的温升幅度： （满足要求） 最大温降幅度 （满足要求） 2.4 无缝线路的强度检算2.4.1 钢轨强度检算计算钢轨温度应力，钢轨温度应力可按如下公式： 以上计算得钢轨最小和最大的温度变化，由此可计算钢轨最大温度拉力和最大温度压力。计算如下：最大温度拉力： 最大温度压力： 钢轨的基本应力应符合下列的强度条件：轨底： 轨头： 本设计采用PD3
35、新轨的屈服极限，新轨的安全系数，容许应力为： 上述轨底和轨头的应力均小于,符合钢轨的强度检算条件。2.4.2 轨枕弯距的检算1计算系数和系数：由规范查得，可得： 可由下式求得： 2轨枕反力的当量荷载 轨枕反力的当量荷载的计算见附表1。查表中可知: 最大值出现在第6轮,其值。3计算轨枕上的动压力 在轨道结构的准静态计算已经求得了速度系数和偏载系数，由此可计算： 4检算轨枕截面正弯矩 本设计采用型轨枕，轨枕长，钢轨中心线至枕端距离，由此可得道床支承长度取，轨底宽。查得轨枕中间截面允许弯矩，轨下截面允许弯矩。由下式计算轨下截面的正弯矩： 轨枕的正弯距满足强度要求。6检算轨枕截面负弯距 对于重型及特重型轨道，轨枕中间截面的负弯矩按轨枕全长上支承反力均匀分布计算，则可得检算中间截面负弯矩的公式： 轨枕的负弯距满足强度要求。2.4.3 道床顶面应力的检算查得类混凝土枕：轨枕底面宽度，轨枕有效支承长度，为道碴的允许压应力，碎石道碴。对于类混凝土枕，道床顶面压应力： 道床顶面应力符合要求。2.4.4 路基面道床压应力检算根据已知道床厚度,检算路基面的道床压应力 取道床厚度为35cm，在和之间。可按下式计算路基面压应力 其中路基面允许压应力路基面允许压应力符合要求。2.5 钢轨断缝检算钢轨断缝检算须满足： 式中 钢轨的弹性模量：取； 钢轨断面积; 钢轨钢的线膨胀系数
