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1、1工程概况济南绕城高速公路是国道主干线北京上海，北京福州和青岛-银川在济南外围联网形成的快速绕城公路,由东、西、南、北四段组成。东线全长196182km，共分九个合同段，第九合同段（K50+00K81.62）为路面结构设计，该合同段起始于简家屯东，与小许家互通立交相接，经向阳村西向北跨越小清河，穿过南郭而村的空隙达到本合同的终点。本段路线主线全长7。72km，内有小青河大桥座，分离式立交座，中桥1座，天桥座,小桥3座,通道14座，主线涵洞5座，线外涵27道及通信监控管道预埋工程。1.1沿线自然条件11。1地理位置、地形、地貌工程位于山东省中部的台山北麓和黄河南岸，南北东向，自南部低山丘岭区到北
2、部平原区,穿越了不同的地貌单元，本合同段属平原微丘区.1。1。2气象条件路线所经区域位于我国东部温暖带亚湿润大陆季风气候区，一年四季分明。全年平均气温3.，月份最热平均气温7。，月份最冷,平均气温-。,极端最高气温425(1995年月24日）,极端最低气温22.7(1972年2月7日）.沿线降水受季风影响明显，年平均降水量一般为98mm，最小为314mm（1968年），降水量年季变化较大，春季占全年的14，夏季占66%,秋季占15。6%，冬季占4。4.沿线平均初霜期为10月27日，平均终霜期为月13日，平均无霜期198天，平均湿度为646。1.13地质、地震沿线所经地带在大地构造上位于鲁中山地
3、与华北平原的过渡地带，大地构造属于山东地带泰山隆起的北麓。经勘探为黄河泛冲积的新近堆积土，沿线为亚粘土、亚砂土。地下水埋深较浅。地震烈度为度。自然区划属a区。.1.4水文特征路线所经地区,地表径流主要受大气降水的控制,雨量充沛,水资源较为丰富，径流补给主要来源于大气降水。1.2交通量及路面使用要求.2。1交通量以双轮组单轴载10k为标准轴载，以Z-100表示,累计交通量为13.910轴次/车道。.2.2路面使用要求双向四车道高速公路，行车速度为120kmh。3主要设计技术指标1.3.公路等级平原微丘区高速公路，双向四车道.13.2路面设计标准BZZ-100,累计交通量13。96轴次车道。其它技
4、术标准见表11。表1.路面设计其它标准路基全宽（m)设计行车速度（km/)行车道宽（m）中间带（m）路肩（)路面横坡（）土路肩横坡()28120254.2（3。5+075）14筑路材料来源及供应情况.4.1取土场全线采用集中取土，地点在董家土场。土质为粉质低液限粘土，经试验检测技术指标见表1。2。表1土技术指标检测结果土类塑性指数p（%）有机质含量(%）硫酸盐含量（）低液限粘土12。00。01.4砂石材料工程南端靠近泰山余脉，岩矿资源较丰富，分布广泛且运距较近。集料:碎石由章灵石料场生产，运距较近。粗砂：产地莱芜,运距较远。矿粉：历城水泥厂生产.43石灰采用济南港沟镇南湖生产的级钙质生石灰,技
5、术指标符合GB194要求,试验结果见表。表。石灰检测结果类别Ca（)MgO（）CaO+MgO（）未消化残渣含量（%）生石灰68。2。671.33.1消石灰8.6。粉煤灰采用济南黄台火力发电厂生产的硅铝型低钙粉煤灰，质量符合TJ03493路面用粉煤灰技术要求，技术指标见表。表1。4粉煤灰技术指标检测结果成分含量（）烧失量（)比表面积（2/）堆积密度（kg/m3)SOl2O3F3CaOMO9.31578557。10。72。12.1。.水泥山东交通水泥厂生产的路港。O32.5水泥，技术指标见表.5。表1.泥技术指标检测结果标准稠度用水量(）细度（)安定性凝结时间（h：mi)胶砂强度(Mpa）初凝终凝
6、d抗折d抗压2565.7合格:017：14.20014。6沥青美国产埃索H-70,技术指标见表。表1.6沥青技术指标检测结果针入度5100g5（0。mm）软化点TR&B(）延度（m）比重5闪点溶解度（三氯乙烯）（)含蜡量(裂解法）（）薄膜烘箱试验针入度比(%)延度(）25155156546。350150135209982。1501502路面结构设计2。1设计的依据及原则.1.1设计依据公路沥青路面设计规范JTJ04972。1。2设计原则我国新建公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标,以弯拉应力作为路面强度的验算指标。对沥青混凝土面
7、层和半刚性材料的基层、底基层应进行层底拉应力的验算。设计使用年限为15年。（1）路面设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，进行路基路面综合设计。(2）在满足交通量和使用要求的前提下,应遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则,进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化、工厂化施工的路面结构方案.（3）结合当地条件,积极推广成熟的科研成果,对行之有效的新材料、新工艺、新技术应在路面设计方案中积极、慎重的加以运用.(4）路面设计方案应注意环境保护和施工人员的健康和安全。2设计技术要求2。.公路等级平原微丘区高速公
8、路，双向四车道2.2.其它设计要求其它设计要求见表112。收集或调查交通量,计算累计标准轴次N根据设计材料可知，N=1.6106轴次/车道。2。4划分土基类型，确定土基回弹模量。自然区划属5a区，查二级自然区划该区土质为粉性土，则临界高度为H=2429m,2=1.8。m。经判断应属中湿类型,则090 10， 取0，查规范的Ec=42.5Ma。5路面结构层的选择2.5。1路面等级与类型路面等级、面层类型应与公路等级、交通量相适应。路面等级、面层类型的选择应根据公路等级与使用要求、设计年限内标准轴载的累积当量轴次、筑路材料和施工机械设备等因素确定。根据设计要求,公路等级为高速公路，设计年限内一个车
9、道上的累积当量次Ne =13.9610次41次/车道,所以路面等级应属于高级路面，面层类型应选择沥青混凝土，设计年限为15年。25。路面结构组合及厚度拟定沥青路面结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成。面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层，高速公路的面层一般由三层组成。表面层应根据使用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层;中面层、下面层应根据公路等级、沥青层厚度、气候条件等选择适当的沥青层.基层是设置在面层之下,并与面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底基层、垫层、土基，起主要承重作用的层次。基层材料的强度指标应有较高的要求。底基层是设置在基层之下,并与面层、基层一起承受车轮荷载反
10、复作用,起次要承重作用的层次.底基层材料的强度指标要求可比基层材料略低。基层、底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。当基层或底基层较厚需分两层施工时，可分别称为上基层、下基层，或上底基层、下底基层。垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污等作用。对于Ne更大的高速公路，路面面层多为三层结构，上层为密级配的细粒式或中粒式沥青混凝土抗滑表层，中层为密级配的中粒式或粗粒式沥青混凝土，下层为粗粒式沥青混凝土。当面层厚度较厚时，采用双层或三层结构,下面层采用细粒较少、空隙率较大的粗级配材料，既可增加高温抗变形能力，防止车辙,又可降低造价。因此拟定了如下三种路面结构组合及厚
11、度方案：方案一： 4cm细粒式沥青混凝土 6c中粒式沥青混凝土m粗粒式沥青混凝土2c水泥稳定碎石2cm石灰粉煤灰碎石方案二：4m细粒式沥青混凝土5m中粒式沥青混凝土cm粗粒式沥青混凝土20cm水泥稳定碎石m石灰粉煤灰碎石方案三:4cm细粒式沥青混凝土cm中粒式沥青混凝土7粗粒式沥青混凝土20cm石灰粉煤灰碎石38石灰粉煤灰土2.5。确定各结构层的设计参数参考公路沥青路面设计规范附录材料设计参数推荐的材料的抗压回弹模量、劈裂强度值进行设计，设计参数如表21于22所示。表21沥青混合料设计参数材料名称抗压模量（Ma）劈裂强度（Ma）备注015细粒式密级配沥青混凝土140020014中粒式密级配沥青
12、混凝土20080010粗粒式密级配沥青混凝土00000。表2.2基层材料设计参数材料名称配合比或规格要求抗压模量（MPa）劈裂强度（MPa）备注二灰碎石8：7：75100。5水泥碎石%160.5石灰水泥粉煤灰砂砾6：3：16：5140005二灰土10：30:6000025中、粗砂02路面设计弯沉值计算由公式d=600Ne.2AcAb （.1)计算路面设计弯沉值。高速公路以设计弯沉值作为设计指标,并进行结构层底拉应力验算。2.1设计弯沉值计算e为设计年限内一个车道上累积当量轴次，取13。6106次/车道；Ac为公路等级系数，高速公路取10；As为面层类型系数,沥青混凝土面层取1。；Ab为基层类型
13、系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于0时取.0,则Ld=00(.9610)0。201.01.=23（。1m)27按设计弯沉值计算路面厚度2。7.1容许层底拉应力计算由公式=SP/Ks （.2)计算容许拉应力值。对于沥青混凝土面层:Ks=。0AN0。22Ac （2。3)Aa为沥青混凝土级配类型系数，细、中粒式沥青混凝土为0,粗粒式沥青混凝土为1.1；则细粒式密级配沥青混凝土：s=0。091.0(13。9616)0.221。03。6R=。4/6=。41MPa中粒式密级配沥青混凝土：=0.9.（13。610）02/。0=36=1。0/。30.2976Pa粗粒式密级配沥青混凝土：Ks=00911（。6106)
