铁道工程施组课程设计任务书Word下载.docx
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1.1.1设计依据
1.铁道部铁计函[2006]990号《关于报送湘桂铁路衡阳至南宁段扩能改造工程项目建议书的函》。
2.铁道部计划司计长便函[2006]9号《关于委托开展新建柳州至南宁铁路预可行性研究工作的函》。
1.1.2设计范围和设计年度
1.设计范围柳南客运专线(CK546+500~CK556+500)全长20km(双线)。
2.设计年度近期2020年,远期2030年,为研究项目建设必要性、建设时机以及与相关路网的整体性、系统性、协调性关系,增加研究年度2015年。
1.2线路概况
1.2.1线路地理位置
柳州至南宁客运专线(城际)位于人口密集,政治、经济、文化、科技、教育、金融、信息和城市等发展水平较高的桂中经济区和桂南沿海经济区,是广西壮族自治区的核心地带。
线路起于广西最大的工业基地、第二大中心城市—柳州,向西南经桂中经济区的区域副中心城市—来宾,止于广西区首府—南宁,线路全长226.663km。
本线与既有湘桂铁路和桂南高速公路及国道G322等一起共同构筑起广西城市密集带交通走廊,地理位置极其重要。
1.2.2线路在国民经济和铁路网中的作用及意义
1.在国民经济中的意义和作用以南宁、柳州为中心的桂南沿海经济区和桂中经济区人口稠密,城镇化水平高,是广西经济发展最具活力的地区。
该地区毗邻粤港澳,背靠大西南,面向东南亚,是连接东南沿海与西南内陆的重要枢纽,也是西部各省区中有沿海省会城市的唯一地区,更是中国走向东盟的前沿地区。
2005年沿线柳州、来宾、南宁三市土地面积占广西22.9%,人口占25.6%,GDP却占全区34.5%,人均GDP11127元,为全区平均的1.27倍。
该地区人口密度为233人/km2,是全国平均的1.7倍,在全国排名靠前。
南宁市中心区实际居住人口150万人,为特大城市,柳州市已步入大城市行列,来宾市为中等城市。
随着城镇化水平的提高和经济的高速增长,城际间的交通需求将急速增长。
据初步统计,2004年南宁、来宾、柳州三市的城市间客流量达0.36亿人,预测2020年将达到1亿人,2030年将达到1.4亿人,现有的交通运输结构很难适应未来需要。
建设柳州至南宁客专线,为旅客提供多样化的出行方式,形成多功能、多层次、多方位、立体式的快速、高效综合运输网,对加强中心城市与周边城市之间的联系,缩短城市间的时空距离,建设现代化大都市,实现全面建设小康社会目标,构建和谐社会有重要的意义。
同时,湘桂铁路柳州至南宁段是广西、海南及粤西地区东出和北上的重要通道,是内陆地区连接东南亚乃至亚太经济圈的主要运输通道。
该段铁路既能沟通广西与广大内陆地区,又起着交融东南沿海地区经济、技术优势和西南地区资源、能源优势的作用,对于促进华东、华北与广西等西南地区及东南亚大陆间人员和物资的交流,推动区域经济技术联合与协作,加快区域经济一体化进程,参与亚太地区国际经济竞争及加强战备、巩固国防等具有深远的意义。
2.在路网中的意义和作用本线为湘桂铁路的重要组成部分,是广西东出至华东和北上至华北等地区的主要骨架铁路,也是广西与珠三角地区交流的重要铁路运输通道。
2005年既有湘桂铁路柳州至黎塘段重车方向货流密度达3942×
104t,客车18对,预测2020年将达5860×
104t,客车58对,既有湘桂铁路虽为双线铁路,但由于技术标准低,其运能仍难以满足运量增长的需求。
本线的建设为柳南间提供了新的客运通道,使该段铁路在一定程度上实现客货分线运输,将从根本上解决广西、海南及粤西地区快速、大能力运输通道的问题,缓解运输能力紧张的矛盾,对于完善和增强铁路网的灵活性具有重要作用和意义,也是快速扩大铁路运输能力,大幅度提升铁路技术水平、实现铁路又好又快发展的需要。
1.2.3自然特征
1.地形地貌本线位于广西盆地中部,北起柳州盆地柳州市,南至南宁盆地南宁市,其间为平原与丘陵相间地貌,地面高程多小于200m,地形起伏不大。
其中柳州至黎塘(古辣)为溶蚀平原区,局部为剥蚀丘陵地貌,地形相对较平缓;
古辣至屯里段为低山丘陵剥蚀地貌,横穿大明山脉昆仑关地区,地形起伏相对较大,地势东北高、西南低。
屯里至南宁南位于南宁盆地内及其边缘地带,盆地边缘为垄岗或浅丘地貌,相对高差20~80m。
2.气象特征沿线属亚热带湿润季风气候,直接承受印度洋及太平洋水汽补充。
其气候特点是温暖湿润,雨量充沛,夏季长而炎热,冬季短偶有奇寒,有明显的干湿两季之分。
每年4月至8月为雨季,9月至次年3月为旱季。
夏季易涝,春秋易旱。
柳州市多年平均气温20.6℃,极端最高气温39.2℃,极端最低气温-3.8℃。
无霜期长达292~331天,霜冻期0~68天。
多年平均降雨量1424.7mm,最大一日降雨量214.8mm。
年平均风速1.6m/s,最大风速24.3m/s。
年蒸发量1609.3mm,多年平均相对湿度76%,年雾日数5.0日,最大积雪深4.0cm,多年平均日照时数1604.2小时。
来宾市气候温和,雨量充沛,年平均气温20℃,日照时数1582小时,降雨量1360mm,无霜期331天。
南宁市历年平均气温21.4℃,极端最高气温39.6℃,极端最低气温-1.6℃。
历年平均降雨量1238~1435mm,年最大雨量2043mm,多年平均降雨日144~156.5天,连续最长降雨日为19天。
最大风速23~26m/s,相对湿度80%,年平均蒸发量1556.4mm,年平均霜期2~3天。
3.地层岩性沿线沉积岩地层出露相对较齐全,主要出露第四系(Q)、第三系(R)、白垩系(K)、三叠系(T)、二叠系(P)、石炭系(C)、泥盆系(D)、及寒武系(∈)地层。
第四系更新统(Qp)和全新统(Qh)分布较广。
有黏性土、卵石土、粗砾石土、砂土等,分布于沿线的柳江、红水河、邕江等河谷阶地和柳州盆地、南宁盆地及古辣山前平原中,厚度分布不均,最厚可达60余米。
部分河流阶地和丘间洼地中分布有透镜状、夹层状或鸡窝状的软土。
坡、残积土主要为碳酸盐岩风化而成的红黏土及非可溶岩风化而成的粉质黏土、黏土等,广泛分布于沿线的丘陵,坡地、洼地和谷地中,部分具有弱~中等膨胀性。
第三系(R)主要发育在南宁盆地及其边缘地带,分为上第三系含煤建造和下第三系红色碎屑岩建造。
上第三系(N)为一套含煤碎屑岩系,按岩性及含煤特征,分上含煤段,中不含煤段,下含煤段及底部砂砾岩段。
煤矿以邕宁煤田为代表,在屯里、二塘、平洞、那陀(那屯)、里乐、那况、五塘等地均有分布。
主要岩性为砂岩、砂质泥岩、泥岩、泥质砂岩,其风化残积层属膨胀(岩)土,膨胀强弱的离散性较大。
下第三系(E)为一套陆相碎屑岩沉积,岩性多为砾岩、砾状砂岩、粉砂岩及泥岩。
泥质胶结,张节理发育,风化严重。
泥岩网状风化裂隙发育,部分属弱膨胀岩。
三叠系(T)地层主要分布于来宾东侧的来宾向斜,中统(T2)及中统上段(T2b)以页岩、砂岩等碎屑岩为主,下统(T1)及中统下段(T2a)多为碳酸盐岩夹碎屑岩。
二叠系(P)地层仅分布于来宾至古辣段,下统(P1)以碳酸盐岩夹碎屑岩为主,上统大隆组(P2d)以页岩、硅质岩、砂岩偶夹凝灰岩、燧石灰岩等碎屑岩为主,上统合山组(P2h)和未细分上统(P2)以硅质岩、硅质页岩夹泥岩、炭质页岩及煤层为主,局部夹碳酸盐岩,底部分布铁铝土矿或铝土岩。
代表煤矿有分布于上统合山组(P2h)的白花迁江煤矿、来宾向斜煤矿、宾阳廖平煤矿。
石炭系(C)地层在区内分布最广,主要分布于柳州至古辣段,上统(C3)、中统(C2)以碳酸盐岩出露,下统(C1)大部分为碳酸盐岩,少部分为碳酸盐岩夹硅质岩、页岩、砂岩、炭质页岩等碎屑岩。
泥盆系(D)地层主要分布于黎塘、古辣一带,以上统(D3)、中统东岗岭阶(D2d)碳酸盐岩夹碎屑岩和中统郁江阶(D2y)、下统(D1)砂岩、粉砂岩、泥岩夹页岩、泥灰岩、砾岩等碎屑岩为主。
寒武系(∈)地层主要分布于大明山脉一带,细分∈d、∈c、∈b、∈a四段,地层岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、炭质页岩等碎屑岩为主。
4.地质构造与地震动参数本线位于南华准地台上的广西“山”字型构造区。
区内构造较复杂,但大多为次生构造线,对线路影响较大的褶皱构造线主要是百朋—白山—凤凰向斜、来宾向斜、大明山复式背斜、南宁向斜(盆地);
对线路影响较大的断层构造主要是百朋逆断层、平塘断层、天马—芦村区域性大断层、西乡塘—韦村大断层,岭头至黎塘一带断层。
沿线地质构造对隧道工程及高路堑边坡工程有一定影响。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),沿线地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s。
5.水文地质特征区内与工程相关的地下水主要为松散层中孔隙水、碳酸盐岩中岩溶水、碎屑岩中基岩裂隙水三大基本类型,其中以碳酸盐岩中岩溶水最为发育。
地下水主要接受大气降水补给,地表水与地下水有相互补排关系。
本次对沿线的钻孔水、沟、河、泉、井等取84组水样进行分析,水质类型多为HCO3-—Ca2+型、HCO3-—Ca2+·
Na+、HCO3-—Ca2+·
Mg2+、HCO3-.SO42--Ca2+.Na+及HCO3-—Ca2+·
Na+型等,具侵蚀性的水样有44组,占取水样总数的52%左右,对砼具侵蚀性主要分布地层为:
(1)第三系上统(N)、二叠系上统合山组(P2h)含煤地层含煤地层地下水,一般具中~强硫酸型酸性侵蚀。
寒武系第二段(∈b)和第三段(∈C)含炭质页岩地层中含炭质页岩地层,具弱~中等硫酸型酸性侵蚀,主要分布段落为古辣~南宁段;
(2)局部含铁、锰矿及石膏地段;
(3)石炭系下统大塘阶(C1d)含炭质页岩地层,局部具有弱硫酸型酸性侵蚀,部分具弱~中等溶出性侵蚀,主要分布于有污染源附近的地表水和地下水,柳州~黎塘一带地表水。
1.2.4工程地质问题
1.不良地质不良地质分布如下:
(1)岩溶:
沿线碳酸盐岩分布较广,其分布长度约130km,约占正线长度的67%左右,路基岩溶发育长度约91.8km。
可溶岩主要分布于柳州至古辣段,其中百朋至北五段、平塘至小平阳及黎塘~古辣一带岩溶尤为发育。
(2)滑坡和坍滑:
本线碎屑岩类分布较广,受构造影响,岩体破碎,完整性差,风化带较厚,斜坡表层易形成滑坡、坍滑。
据本次勘察,推荐方案的滑坡、坍滑一般规模较小,属浅表土质坍滑,全线滑坡和坍滑共6处,累计长约790m,其中C2K746+810~+970;
C2K748+100~+330两段左侧弃土溜坍引起的滑坡对线路有一定的影响外,其他的已基本绕避。
(3)危岩落石:
经统计全线以硬质岩为主的危岩落石有7段,累计长约590m,主要分布在柳州至凤凰及来宾至良江一带。
(4)岩堆:
沿线大的岩堆体已绕避,仅有少量小规模的分布,共3处,总长约200m。
主要分布于柳州至北五一带及良江至古梦一带。
(5)人为坑洞(采空区):
南宁地区C2K739+440~C2K795+190段穿越第三系(N)含煤地层,已基本避开南宁煤矿采空区,有三段(里程为C2K725+270~+800段右侧14~400;
C2K741+435~+495段左侧40~100m;
C2K742+450~C2K743+850段左侧120m)从小煤窑采空区附近通过,对线路影响不大。
(6)有害气体:
第三系(N)含煤碎屑岩系地层和寒武系(∈)含炭质页岩均有局部瓦斯聚集的问题,隧道已基本绕避含煤层地层,但隧道通过寒武系(∈)含炭质页岩地层有48座,长度23.73km。
隧道及桥基开挖应加强工程防护措施。
2.特殊岩土特殊岩土分布如下:
(1)红黏土:
柳州至古辣段碳酸盐岩广泛分布,其风化残积层红黏土裂隙发育,部分具弱~中等膨胀性,长约89.1km。
在局部冲、洪积层中有次生红黏土分布,全线红黏土长度约占正线长度的47%。
(2)膨胀(岩)土:
根据岩性和成因,区内膨胀土主要分为河流冲积型和第三系泥质岩类风化残积型及碳酸盐岩残积红黏土。
河流冲积型膨胀土主要分布于邕江、红水河等高阶地上。
第三系泥质岩类风化残积型膨胀土属中等膨胀(岩)土,个别属强膨胀(岩)土,主要分布于南宁盆地内。
残积红黏土膨胀性一般为弱至中等膨胀性,主要分布于柳州至黎塘碳酸盐岩残积红黏土地带,在进德、来宾附近为强膨胀土。
本次经取样试验发现膨胀土共30段,总长约38.26km。
膨胀岩:
为上第三系(N)含煤建造和下第三系(E)红色碎屑岩建造,其自由膨胀率Fs=30~80%,膨胀强弱的离散性较大,不同层位、不同地点的泥岩其膨胀性从弱~强均有,其中最大自由膨胀率达80%。
主要为第三系泥质岩类,分布于南宁盆地(里程C2K739+440~C2K795+190,长度23.252km)。
(3)软土及松软土:
软土、松软土主要属丘涧谷地型和河滩沉积型,松软土主要分布在丘涧沟槽表层,为表层季节性软土、松软土分布较广。
经勘探测试全线软土及松软土长度共147段,总长约46.8km,占正线长度的23%。
主要分布于来宾冲积平原、宾阳山前平原和南宁盆地及软质岩丘涧沟槽地段。
3.顺层段内顺层分布地层寒武系(∈)砂岩、泥岩夹炭质页岩地层,全线顺层地段共73段,总长约30.99km,主要分布在来宾至平塘及古辣至南宁一带。
4.工程的地质条件评价评价如下:
沿线北起柳州盆地,南至南宁盆地,其间为平原与丘陵相间地貌,大部为丘陵谷地和河谷阶地,除大明山昆仑关区为低山丘陵剥蚀区外,总体地势相对较平缓。
区内地层岩性、地质构造复杂,构造作用强烈,受褶皱、断裂影响,岩层产状变化大,岩体完整性较差,基岩风化层较厚。
水文地质条件复杂,地表水、地下水发育不均,半数地表水、地下水对砼具侵蚀性。
部份地段第四系覆盖层较厚,边坡稳定性较差。
沿线主要工程地质问题为三个方面:
一是碳酸盐地层的岩溶问题;
二是古辣~南宁碎屑岩(特别是软质岩)地层所引起的滑坡、坍滑、岩堆、顺层等边坡稳定性问题;
三是上第三系(N)、二叠系上统合山组(P2h)含煤地层采空区和二叠系下统栖霞组(P1q)残积层中锰矿露天开采问题,以及隧道通过寒武系第二段(∈b)和第三段(∈C)含炭质页岩地层,会遇到地下水对砼具有侵蚀性、有害气体问题等问题;
其次为碳酸盐地层的残积红粘土、河流高阶地膨胀土、第三系(N)和白垩系(K)泥质岩类膨胀(岩)土及丘涧沟槽、低洼地带中的软土、松软土特殊岩土问题。
再其次为古辣~南宁段A、B类路基填料较缺乏的问题。
线路东线黎塘方案基本避开了大面积煤矿采空区,从区域地质、工程地质、水文地质、环境地质等因素综合比较,东线方案比西线方案工程地质条件相对较好。
2.2工程概况
2.2.1工程概述
施工中采用流水作业方法,形成了一套完整的一次铺设跨区间无缝线路的施工工艺。
施工过程中,每天焊300m长钢轨10根;
在配备一列双层运轨运枕车的情况下,保持铺长轨1.5km/台班、养护线路6km/台班的工作能力,为高速铁路发展和建设打下了坚实的基础。
2.2.2地理位置及地形地貌
1.地理位置柳州至南宁客运专线(城际)位于人口密集,政治、经济、文化、科技、教育、金融、信息和城市等发展水平较高的桂中经济区和桂南沿海经济区,是广西壮族自治区的核心地带。
2.地形地貌本线位于广西盆地中部,北起柳州盆地柳州市,南至南宁盆地南宁市,其间为平原与丘陵相间地貌,地面高程多小于200m,地形起伏不大。
2.2.3工程地质情况
1.气候条件沿线属亚热带湿润季风气候,直接承受印度洋及太平洋水汽补充。
2.地层岩性本区段为溶蚀平原峰林、峰丛、岩溶孤峰与剥蚀浅丘地貌。
段内地表覆盖层以第四系全新统坡洪积(Q4dl+pl)、坡残积(Q4dl+el)黏土、粉质黏土、角砾土为主,厚度一般为2~10m,局部厚达20m。
下伏基岩主要有二叠系(P):
下统茅口组(P1m)灰岩、白云岩、角砾状灰岩,下统栖霞组(P1q)燧石灰岩、泥质灰岩;
石炭系(C):
上统(C3)灰岩、白云岩,燧石灰岩,中统(C2)白云岩夹灰岩,白云质灰岩,燧石灰岩,中统黄龙组(C2h)灰岩夹灰白色厚层白云岩、白云质灰岩,中统大埔组(C2d)白云岩夹灰岩及白云质灰岩,下统(C1)灰岩,白云质灰岩,含燧石团块灰岩,下统大塘阶(C1d)灰岩、结晶灰岩、白云质灰岩、白云岩偶夹硅质岩、页岩,下统岩关阶(C1y)燧石灰岩,结晶灰岩,白云质灰岩。
段内特殊岩土主要为膨胀土、红黏土、软土及松软土,膨胀土具弱~中等膨胀性;
软土、松软土对路基工程有一定影响,需处理。
2.2.4地质构造及地震烈度
1.地质构造本线位于南华准地台上的广西“山”字型构造区。
区内构造较复杂,本段内断层主要有:
百朋逆断层。
2.地震烈度根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)(1/400万)和《中国地震动反应谱特征周期区划图》(1/400万)划定,测区地震动峰值加速度为0.05g(对应地震基本烈度为
度),地震动反应谱特征周期为0.35s。
2.2.5水文地质情况
区内与工程相关的地下水主要为松散层中孔隙水、碳酸盐岩中岩溶水、碎屑岩中基岩裂隙水三大基本类型,其中以碳酸盐岩中岩溶水最为发育。
段内地表水主要为池塘蓄水,地下水主要为第四系覆盖层中孔隙水、岩溶水和岩溶管道水,水量接受大气降水补给,随季节变化大,据取水分析,水质类型主要为HCO3--Ca2+型、HCO3--Ca2+·
Na+型,对砼多具弱溶型侵蚀性。
段内不良地质主要为岩溶、危岩落石、岩堆等,岩溶主要发育有封闭型洼地、溶蚀漏斗、溶槽、局部有塌陷,岩溶发育等级为中至强烈,对线路影响较大。
2.2.6主要技术标准
根据《新建时速200—250公里客运专线铁路设计暂行规定(上下)》中无缝线路正线有碴轨道规定,本线路的正线有碴轨道类型及标准如下:
1.钢轨和垫板 钢轨为60kg/m、U71、100m非淬火无螺栓孔新钢轨,其质量符合《时速200公里客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》。
2.轨枕 全线采用Ⅲ型无挡肩钢筋混凝土轨枕,枕长2.6m,每公里铺设1667根,轨枕间距为600mm,允许偏差
;
连续6根轨枕的距离为3m,允许偏差为
。
3.扣件 本线采用非防盗型的防腐Ⅲ型弹性扣件。
4.道床 道床断面尺寸符合《新建时速200—250公里客运专线铁路设计暂行规定(上下)》的要求。
土质路基道床厚度为30cm,道床边坡1:
1.75,碴肩宽度45cm,碴肩堆高15cm。
道碴的粒径级配和材质符合《铁路碎石道碴》(TB/T2140-90)中的一级碎石道碴标准。
5.铺设精度 正线有碴轨道的铺设精度标准见表4-1。
表4-1轨道铺设精度标准(有碴轨道)
几何形位
高低(mm)
轨向(mm)
水平(mm)
扭曲(三角坑)
规矩(mm)
幅值
3
2
1%
波长(m)
管理波长增加到40~50m
—
6.道床参数 道床状态参数指标见表4-2。
表4-2床状态参数指标(平均值)
阶段
枕下道床密度(t/m3)
枕下道床刚度(kN/mm)
道床横向阻力(kN/枕)
道床纵向阻力(kN/枕)
初期稳定状态
最终稳定状态
7.接头几何偏差 焊接接头允许几何偏差标准见表4-3。
表4-3 轨焊接接头几何偏差控制标准
序号
项目
允许偏差
接触焊
铝热焊、气压焊
1
轨顶面
0~+0.3
轨头内测工作面
轨底
0~+0.5
8.锁定轨温 左右两股钢轨的锁定轨温差不得大于
,相邻两单元轨节锁定轨温差不得大于
,同一设计轨温的长轨条最高与最低轨温之差不得大于
2.3工程量汇总
2.3.1路基工程数量计算汇总
CK555+000~CK556+000标段主要工程数量见表4-4。
表4-4路基工程数量表
单位
数量
挖土方(软土)
m3
93256
填土方
基床表层
7950
基床底层、路基本体及以下
181095
2.3.2轨道工程计算量汇总
本区段CK546+500~CK556+500的轨道工程量见表4-5。
表4-5轨道工程数量表
正线铺轨
km
20.0004
预铺底碴
18770.15
铺设面碴
型弹条扣配件数量
套
33440
Ⅲ型混凝土轨枕数量
根
33380
60kg/m钢轨数量
401
护轨长度
m
白山村特大桥:
1502.72
矮山村大桥:
276.10
南阳大桥:
407.22
白朋1号大桥:
373.10
线路标志
个
公里标:
20
半公里标:
22
百米标:
160
平面曲线标:
4
桥梁标:
8
坡度标:
10
圆曲线、缓和曲线始终点标:
16
竖曲线始终标:
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