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鐵路施工

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鐵路上的各種土木工程設施,同時也指修建鐵路各階段(勘測設計、施工、養護、改建)所運用的技術。鐵路工程最初包括與鐵路有關的土木(軌道、路基、橋梁、隧道、站場)、機械(機車、車輛)和信號等工程。隨著建設的發展和技術的進一步分工,其中一些工程逐漸形成為獨立的學科,如機車工程、車輛工程、信號工程;另外一些工程逐漸歸入各自的本門學科,如橋梁工程,隧道工程。鐵路工程一詞已僅狹義地指:鐵路選線、鐵路軌道、路基和鐵路站場及樞紐,其中站場設計在中國和蘇聯的有關學院雖已歸入“運輸”專業,但在歐、美各國仍列入“鐵路工程”中。站場設計乃是運輸與工程兩專業人員均需具備的知識,而站場工程則是鐵路工程的重要部分。


鐵路種類的劃分

按軌距

分標準軌距鐵路、寬軌鐵路和窄軌鐵路。鐵路軌道上兩條鋼軌內邊從頂部下14~16毫米處所間隔的距離稱為軌距(見鐵路軌道幾何形位)。軌距是決定鐵路格局的基本技術要素之一。1886年國際鐵路會議正式通過 1435毫米(4英尺8(1/2)英寸)為國際標準軌距。寬于此數的稱寬軌,窄于此數的稱窄軌。世界各國多采用1435毫米的標準軌距(約占62%)。有少數國家或地區采用寬軌(約占17%),如1676毫米(阿根廷、印度、西班牙、葡萄牙等),1600毫米(澳大利亞、巴西等),1524毫米(蘇聯、巴拿馬等),1500毫米(法國的一部分)。采用窄軌的國家和地區也不少(約占21%),如1372毫米(日本的一部分),1067毫米(日本的大部分、菲律賓、南非、中國臺灣省),1050毫米(非洲一些地區),1000毫米(馬來西亞、緬甸、泰國、越南和中國的一小部分),1000毫米以下軌距還有5種,大多數用于山地、島嶼、地方鐵路和廠礦專用線上。

按牽引動力

有電力牽引、內燃牽引及蒸汽牽引三種。蒸汽機車雖是鐵路發源的最早的動力,但由于污染空氣,熱效率很低以及噪聲過大,已經逐漸被淘汰或僅用于小運量的線路上。電力機車的動力較強,而內燃機車靈活性大,兩者之中采取何種牽引動力,需視能源分布、運量大小和自然條件而定。

按任務、運量

各國鐵路一般分為若干等級,有些國家的鐵路分為干線、支線和山區線。中國國家鐵路劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級及地方鐵路。①Ⅰ級鐵路。在路網中起骨干作用,遠期(指運營后10年以上)年直通貨運輸送能力大于 800~1000萬噸者。②Ⅱ級鐵路。在路網中起輔助連絡作用,遠期年直通貨運輸送能力等于或大于 500萬噸者。③Ⅲ級鐵路。地方性質的鐵路,遠期年直通貨運輸送能力小于500萬噸者。

各國對各等級鐵路,在平原地帶和山區規定不同的線路標準(坡度、曲線半徑等)和建筑標準。例如:中國Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級鐵路的最大坡度分別規定為 6‰(困難地段12‰)、12‰、15‰;加力牽引時內燃機車線路的最大坡度可提高為25‰,電力機車為30‰;最小曲線半徑也有相應區別。在建筑標準方面,例如:Ⅰ、Ⅱ級線要求能抵御100年一遇的洪水,Ⅲ級要求能抵御50年一遇的洪水。橋梁荷載、軌道構造亦均不同。對以旅客列車為主的和專門行駛旅客列車的鐵路,則按該線規定的列車速度決定其技術標準。中國還有地方興辦的鐵路,與各國的私營鐵路類似,每條鐵路的軌距、等級與標準并不劃一。

軌距、牽引動力種類和鐵路等級不但體現鐵路的性能,而且也決定鐵路上各種建筑物的標準和總的工程投資和運營支出。實際運用時,還要根據更多的條件決定線路標準和進行具體設計。

世界鐵路

起源

16世紀中葉,在歐洲各國的礦區,開始有馬牽引的木輪礦車行駛在窄軌的木軌上。18世紀各礦區經過改進,木軌改為鑄鐵軌。1804~1813年英國工程師制造了3臺蒸汽機車,其中最早的是帶有齒輪行于齒軌上的機車。這些都給鐵路的形成準備了條件。1823年英國人G.斯蒂芬森接受修建并裝備自斯托克頓至達靈頓鐵路的任務。他制成了蒸汽機車并由其子協助,于1825年9月27日建成這段長20多公里標準軌距的鐵路。被公認為世界第一條機械牽引的鐵路。但鐵路時代的真正開始,應從1830年9月15日建成自利物浦至曼徹斯特的鐵路后算起,鐵路的高速可靠、低運價、大量運輸的功用才引起世界的重視。鐵路在工業革命中產生,同時在很大程度上幫助了工業革命的實現與發展。

發展

1830年后,美、法、德、俄、意、加等國相繼開始建造鐵路,以后逐漸擴展到世界各地。美國鐵路建設發展最快。至1916年美國境內鐵路總里程已達406802公里。發展最快的是1881~1890年的10年間,平均每年建成11000公里。1916年以后美國不再興建新路,把力量轉移到既有線的改造和調整,并把部分平行而無經濟效益的鐵路拆除。因此,至1980年,美國鐵路營業總里程為318505公里。截至1980年,世界上共有約1300000公里鐵路。

中國鐵路

1876年,英商在上海開辦公司修筑淞滬鐵路,是中國修建鐵路的開端,但后被清政府拆除。1881年自唐山至胥各莊間修建一條長 9公里的鐵路,采用輕便軌道,以騾馬拖曳,是年6月改為機車牽引。以后該線繼續展筑,到1894年修通282公里,奠定了京山(北京—山海關)鐵路的基礎。截至1911年,清政府共建成鐵路9100公里,主要有京奉(北京—奉天即今沈陽)、京漢(北京—漢口)、津浦(天津—南京浦口)、京張(北京—張家口)等鐵路。其中大多數為外國人參與修建管理。僅京張鐵路是由中國人主持,利用該國資金和工程技術力量建成(見詹天佑)。

1911~1937年,中國共建成新線9893公里。主要有粵漢(廣州—漢口)、同蒲(大同—蒲州,今風陵渡)、浙贛(杭州—萍鄉—株洲)、隴海(寶雞—海州,今連云港)以及日本侵占東北后在東北地區修建的各線。抗日戰爭期間,在艱難的條件下,又修建了湘桂、黔桂、湘黔的一部分鐵路。1945年全國鐵路總里程為30186公里,其中東北11335公里,華北和西北8527公里,長江以南6110公里,臺灣3925公里,海南島289公里。1946~1949年期間,基本無鐵路建設。中華人民共和國成立時鐵路的通車里程為21989公里(不包括臺灣省鐵路)。

1949年以后,中國鐵路交通得到蓬勃發展,其主要特點是:①鐵路線向西北、西南延伸,扭轉過去重視沿海而忽視內陸鐵路建設的不合理布局,對促進內陸資源開發、社會繁榮和加強國防建設起到積極作用;現鐵路已遍及各省、市、自治區;②過去為外國勢力和地方勢力所分割的各鐵路系統,經改造連成為一體,在管理上統一起來;至1980年通車總里程為51940公里(不包括臺灣省),初步形成路網骨架(圖1);③新線建設大多在地形困難、地質復雜的山區,因而工程艱巨。舊線進行了大量加強與改造,修建了不少復線,大幅度地增加了輸送能力。據1980年的統計,中國鐵路承擔著全國貨物周轉量的50%左右,旅客周轉量的60%左右。


鐵路工程臨時施工管線布置

(1)臨時用水規劃

水源選擇 :施工生產用水,應盡量利用自然水頭,引用高處的水源,枯水季節,可考慮機具抽水。不同季節分別采用兩個水源供水,如洪水季節,采用河水;枯水季節,采用淺井或管井取地下水。

用水規劃:當有可利用的自然水源時,可直接修建高位水池,接入溪水、泉水,鋪設管線至各工點,供施工用;無自然水源利用時,可利用當地居民的自來水或農田灌溉用水及揚水設備;當無法利用現地表水源時,應在工地中心或附近打井取水,確保工程施工用水。

(2)臨時用水設置及管路布置

臨時用水構筑物:水池、水箱、水塔

隧道用水布置 :隧道集中地段,一般采用管道鋪通、逐點供水的布置形式 ;越嶺隧道進出口,一般采用進出口分別供水的形式 ;

橋涵、路基用水布置 :橋涵施工用水一般采用建蓄水池,由水源抽排水至水池,再由水池水泵向作業面供水 ;路基用水一般采用灑水車從水源運水方法至工地用水 ;沿河線路及嚴寒地區,一般采用按工點分別供水的形式。

機車用水布置——采用臨時水塔

臨時用水管路、排水布置:水源至施工點可鋪設固定水管,并設置供水點;供水點至作業面采用臨時水管供水。施工工點采用挖溝排水,必要時設暗溝排水或泵站排水,隧道內反坡排水應采取管道排水。

(3)臨時用電及線路布置

可采用網電和自發電的方式。施工中應盡量考慮使用網電

①網電使用及線路布置:網電一般采用鐵路貫通線和當地高壓供電網,經過變電的方式供應施工。

高壓電線采用架空線路直線布置,隧道施工洞內輸電線路采用高壓電纜貼壁布置。

低壓電線采用架空線或電纜直線布置,特殊地段電纜采取挖溝暗線布置。

②自發電使用及布置:自發電一般采用移動式的發電設備或修建臨時性的發電廠,采用移動式的發電設備供電時,可根據整個工程中各單位工程的分布情況和施工區段劃分情況,分散布置發電設備。


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