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铁路施工

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铁路上的各种土木工程设施,同时也指修建铁路各阶段(勘测设计、施工、养护、改建)所运用的技术。铁路工程最初包括与铁路有关的土木(轨道、路基、桥梁、隧道、站场)、机械(机车、车辆)和信号等工程。随着建设的发展和技术的进一步分工,其中一些工程逐渐形成为独立的学科,如机车工程、车辆工程、信号工程;另外一些工程逐渐归入各自的本门学科,如桥梁工程,隧道工程。铁路工程一词已仅狭义地指:铁路选线、铁路轨道、路基和铁路站场及枢纽,其中站场设计在中国和苏联的有关学院虽已归入“运输”专业,但在欧、美各国仍列入“铁路工程”中。站场设计乃是运输与工程两专业人员均需具备的知识,而站场工程则是铁路工程的重要部分。


铁路种类的划分

按轨距

分标准轨距铁路、宽轨铁路和窄轨铁路。铁路轨道上两条钢轨内边从顶部下14~16毫米处所间隔的距离称为轨距(见铁路轨道几何形位)。轨距是决定铁路格局的基本技术要素之一。1886年国际铁路会议正式通过 1435毫米(4英尺8(1/2)英寸)为国际标准轨距。宽于此数的称宽轨,窄于此数的称窄轨。世界各国多采用1435毫米的标准轨距(约占62%)。有少数国家或地区采用宽轨(约占17%),如1676毫米(阿根廷、印度、西班牙、葡萄牙等),1600毫米(澳大利亚、巴西等),1524毫米(苏联、巴拿马等),1500毫米(法国的一部分)。采用窄轨的国家和地区也不少(约占21%),如1372毫米(日本的一部分),1067毫米(日本的大部分、菲律宾、南非、中国台湾省),1050毫米(非洲一些地区),1000毫米(马来西亚、缅甸、泰国、越南和中国的一小部分),1000毫米以下轨距还有5种,大多数用于山地、岛屿、地方铁路和厂矿专用线上。

按牵引动力

有电力牵引、内燃牵引及蒸汽牵引三种。蒸汽机车虽是铁路发源的最早的动力,但由于污染空气,热效率很低以及噪声过大,已经逐渐被淘汰或仅用于小运量的线路上。电力机车的动力较强,而内燃机车灵活性大,两者之中采取何种牵引动力,需视能源分布、运量大小和自然条件而定。

按任务、运量

各国铁路一般分为若干等级,有些国家的铁路分为干线、支线和山区线。中国国家铁路划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级及地方铁路。①Ⅰ级铁路。在路网中起骨干作用,远期(指运营后10年以上)年直通货运输送能力大于 800~1000万吨者。②Ⅱ级铁路。在路网中起辅助连络作用,远期年直通货运输送能力等于或大于 500万吨者。③Ⅲ级铁路。地方性质的铁路,远期年直通货运输送能力小于500万吨者。

各国对各等级铁路,在平原地带和山区规定不同的线路标准(坡度、曲线半径等)和建筑标准。例如:中国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级铁路的最大坡度分别规定为 6‰(困难地段12‰)、12‰、15‰;加力牵引时内燃机车线路的最大坡度可提高为25‰,电力机车为30‰;最小曲线半径也有相应区别。在建筑标准方面,例如:Ⅰ、Ⅱ级线要求能抵御100年一遇的洪水,Ⅲ级要求能抵御50年一遇的洪水。桥梁荷载、轨道构造亦均不同。对以旅客列车为主的和专门行驶旅客列车的铁路,则按该线规定的列车速度决定其技术标准。中国还有地方兴办的铁路,与各国的私营铁路类似,每条铁路的轨距、等级与标准并不划一。

轨距、牵引动力种类和铁路等级不但体现铁路的性能,而且也决定铁路上各种建筑物的标准和总的工程投资和运营支出。实际运用时,还要根据更多的条件决定线路标准和进行具体设计。

世界铁路

起源

16世纪中叶,在欧洲各国的矿区,开始有马牵引的木轮矿车行驶在窄轨的木轨上。18世纪各矿区经过改进,木轨改为铸铁轨。1804~1813年英国工程师制造了3台蒸汽机车,其中最早的是带有齿轮行于齿轨上的机车。这些都给铁路的形成准备了条件。1823年英国人G.斯蒂芬森接受修建并装备自斯托克顿至达灵顿铁路的任务。他制成了蒸汽机车并由其子协助,于1825年9月27日建成这段长20多公里标准轨距的铁路。被公认为世界第一条机械牵引的铁路。但铁路时代的真正开始,应从1830年9月15日建成自利物浦至曼彻斯特的铁路后算起,铁路的高速可靠、低运价、大量运输的功用才引起世界的重视。铁路在工业革命中产生,同时在很大程度上帮助了工业革命的实现与发展。

发展

1830年后,美、法、德、俄、意、加等国相继开始建造铁路,以后逐渐扩展到世界各地。美国铁路建设发展最快。至1916年美国境内铁路总里程已达406802公里。发展最快的是1881~1890年的10年间,平均每年建成11000公里。1916年以后美国不再兴建新路,把力量转移到既有线的改造和调整,并把部分平行而无经济效益的铁路拆除。因此,至1980年,美国铁路营业总里程为318505公里。截至1980年,世界上共有约1300000公里铁路。

中国铁路

1876年,英商在上海开办公司修筑淞沪铁路,是中国修建铁路的开端,但后被清政府拆除。1881年自唐山至胥各庄间修建一条长 9公里的铁路,采用轻便轨道,以骡马拖曳,是年6月改为机车牵引。以后该线继续展筑,到1894年修通282公里,奠定了京山(北京—山海关)铁路的基础。截至1911年,清政府共建成铁路9100公里,主要有京奉(北京—奉天即今沈阳)、京汉(北京—汉口)、津浦(天津—南京浦口)、京张(北京—张家口)等铁路。其中大多数为外国人参与修建管理。仅京张铁路是由中国人主持,利用该国资金和工程技术力量建成(见詹天佑)。

1911~1937年,中国共建成新线9893公里。主要有粤汉(广州—汉口)、同蒲(大同—蒲州,今风陵渡)、浙赣(杭州—萍乡—株洲)、陇海(宝鸡—海州,今连云港)以及日本侵占东北后在东北地区修建的各线。抗日战争期间,在艰难的条件下,又修建了湘桂、黔桂、湘黔的一部分铁路。1945年全国铁路总里程为30186公里,其中东北11335公里,华北和西北8527公里,长江以南6110公里,台湾3925公里,海南岛289公里。1946~1949年期间,基本无铁路建设。中华人民共和国成立时铁路的通车里程为21989公里(不包括台湾省铁路)。

1949年以后,中国铁路交通得到蓬勃发展,其主要特点是:①铁路线向西北、西南延伸,扭转过去重视沿海而忽视内陆铁路建设的不合理布局,对促进内陆资源开发、社会繁荣和加强国防建设起到积极作用;现铁路已遍及各省、市、自治区;②过去为外国势力和地方势力所分割的各铁路系统,经改造连成为一体,在管理上统一起来;至1980年通车总里程为51940公里(不包括台湾省),初步形成路网骨架(图1);③新线建设大多在地形困难、地质复杂的山区,因而工程艰巨。旧线进行了大量加强与改造,修建了不少复线,大幅度地增加了输送能力。据1980年的统计,中国铁路承担着全国货物周转量的50%左右,旅客周转量的60%左右。


铁路工程临时施工管线布置

(1)临时用水规划

水源选择 :施工生产用水,应尽量利用自然水头,引用高处的水源,枯水季节,可考虑机具抽水。不同季节分别采用两个水源供水,如洪水季节,采用河水;枯水季节,采用浅井或管井取地下水。

用水规划:当有可利用的自然水源时,可直接修建高位水池,接入溪水、泉水,铺设管线至各工点,供施工用;无自然水源利用时,可利用当地居民的自来水或农田灌溉用水及扬水设备;当无法利用现地表水源时,应在工地中心或附近打井取水,确保工程施工用水。

(2)临时用水设置及管路布置

临时用水构筑物:水池、水箱、水塔

隧道用水布置 :隧道集中地段,一般采用管道铺通、逐点供水的布置形式 ;越岭隧道进出口,一般采用进出口分别供水的形式 ;

桥涵、路基用水布置 :桥涵施工用水一般采用建蓄水池,由水源抽排水至水池,再由水池水泵向作业面供水 ;路基用水一般采用洒水车从水源运水方法至工地用水 ;沿河线路及严寒地区,一般采用按工点分别供水的形式。

机车用水布置——采用临时水塔

临时用水管路、排水布置:水源至施工点可铺设固定水管,并设置供水点;供水点至作业面采用临时水管供水。施工工点采用挖沟排水,必要时设暗沟排水或泵站排水,隧道内反坡排水应采取管道排水。

(3)临时用电及线路布置

可采用网电和自发电的方式。施工中应尽量考虑使用网电

①网电使用及线路布置:网电一般采用铁路贯通线和当地高压供电网,经过变电的方式供应施工。

高压电线采用架空线路直线布置,隧道施工洞内输电线路采用高压电缆贴壁布置。

低压电线采用架空线或电缆直线布置,特殊地段电缆采取挖沟暗线布置。

②自发电使用及布置:自发电一般采用移动式的发电设备或修建临时性的发电厂,采用移动式的发电设备供电时,可根据整个工程中各单位工程的分布情况和施工区段划分情况,分散布置发电设备。


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