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6 2 0 7 工 程 5# 洞 庫隧道施工作業(yè)指導(dǎo)書編 制:復(fù) 核:審 批:福 鐵 建 設(shè) 集 團(tuán) 福 州 分 公 司 6207 工 程 項(xiàng) 目 部二 O O 四 年 一 月 十 五 日序根據(jù)6207工程5#洞庫施工設(shè)計(jì)圖資料,結(jié)合贛龍線蛟洋隧道工程施工情況,該洞庫擬采用新奧法隧道施工工藝施工。為使該洞庫施工順利進(jìn)行,特編制此作業(yè)指導(dǎo)書。一、新奧法施工簡介 長期以來,隧道設(shè)計(jì)都認(rèn)為支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用僅是被動(dòng)地將可能坍塌下來的全部巖塊支承起來,新奧法摒棄了這種傳統(tǒng)的支護(hù)概念,在對(duì)圍巖巖體力學(xué)研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)在巖體中開挖隧道從變位產(chǎn)生到巖體破壞要有一個(gè)時(shí)間效應(yīng)的性質(zhì),適時(shí)地構(gòu)筑柔性、薄壁、能與圍巖貼緊的支護(hù)結(jié)構(gòu)來保護(hù)圍巖自身的承載能力,使圍巖本身成為支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。一般在較好的圍巖中可將噴混凝土作為主要的支護(hù)手段,輔以錨桿加固;而在較差的圍巖中,則以錨桿并與鋼筋網(wǎng)噴混凝土或加鋼拱的鋼筋網(wǎng)噴混凝土配合使用。 新奧法隧道施工是采用以噴錨作初期支護(hù),模注混凝土為二次支護(hù)的復(fù)合襯砌;圍巖荷載由圍巖本身和噴錨網(wǎng)格柵等柔性支護(hù)共同承擔(dān),二次襯砌只作為對(duì)付特殊荷載和安全儲(chǔ)備或裝飾的作用。新奧法的核心是在圍巖擾動(dòng)過程中盡量使擾動(dòng)面平順(光面爆破手段),使圍巖應(yīng)力均勻重分配,以提高圍巖的自承載能力,在量測(cè)監(jiān)控的指導(dǎo)下,選擇適時(shí)的時(shí)機(jī)施以一定的支護(hù)限制圍巖的過度松弛變形。 采用新奧法施工的隧道,通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、量測(cè)信息指導(dǎo)施工,即通過對(duì)隧道施工中量測(cè)數(shù)據(jù)和對(duì)開挖面的地質(zhì)觀察等進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)和反饋。并根據(jù)已建立的量測(cè)為基準(zhǔn),對(duì)隧道施工方法(包括特殊的、輔助的施工方法)、斷面開挖步驟及順序、初期支護(hù)的參數(shù)等進(jìn)行合理的調(diào)整,以確保施工安全、坑道圍巖穩(wěn)定、工程質(zhì)量和支護(hù)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性等。 新奧法施工的基本原則是“少擾動(dòng)、早噴錨、勤量測(cè)、緊封閉”。 二、光面爆破技術(shù) 為了減少開挖,使爆破形成平整的開挖面,由開挖面中部向外側(cè)依次順序起爆的爆破方法叫光面爆破。 光面爆破是新奧法的第一要素,實(shí)施光面爆破可減弱對(duì)圍巖的擾動(dòng),減少松動(dòng)范圍,控制超欠挖,使得開挖輪廓圓順,利于噴射混凝土厚度和表面平整度的掌握,為保證噴射混凝土的質(zhì)量打下了基礎(chǔ)。另外也使布設(shè)排水盲溝和鋪設(shè)防水板更加方便,質(zhì)量更容易得到控制。因此,光面爆破是保證隧道施工質(zhì)量、安全和進(jìn)度的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)措施,對(duì)企業(yè)的經(jīng)營效益也影響很大。 為切實(shí)搞好光面爆破,實(shí)現(xiàn)“杜絕欠挖”,必須確定合理光爆方案,實(shí)行程序化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè),加強(qiáng)全過程的質(zhì)量管理。 2.1爆破方案的確定 由上海鐵路建設(shè)(集團(tuán))有限公司施工的贛龍線蛟洋隧道工程鉆爆均采用7655型手持鑿巖機(jī)鉆孔,2#巖石硝銨和乳化炸藥,導(dǎo)爆索非電毫秒雷管起爆和微震光面爆破技術(shù)。實(shí)踐證明,非電起爆系統(tǒng)解決了洞內(nèi)雜散電流大,使用電雷管所生產(chǎn)的危險(xiǎn),并可基本上消滅瞎炮,為解決起爆順序等問題提供了條件。具體爆破方案根據(jù)不同的圍巖情況而制定: (1)洞口淺埋段:圍巖風(fēng)化嚴(yán)重,破碎程度高,自穩(wěn)能力很差,采用臺(tái)階法施工,利用拱部、邊墻分次微震光面爆破技術(shù)開挖。 (2)斷層段:原設(shè)計(jì)采用短臺(tái)階法開挖,以開挖過程的地質(zhì)調(diào)查情況來看,圍巖雖然較破碎,但巖層的自穩(wěn)能力較好,且圍巖常時(shí)好時(shí)壞,考慮到施工進(jìn)度及現(xiàn)有的施工機(jī)械設(shè)備條件,最終決定采用了全斷面微震光面爆破開挖方案,為減輕爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng),采取了一些措施:短進(jìn)尺,每排炮的進(jìn)尺均控制在超前小導(dǎo)管的作用范圍內(nèi);密打眼,少裝藥,嚴(yán)格控制單響起爆藥量。 (3)洞口V級(jí)圍巖段巖層風(fēng)化破碎程度嚴(yán)重,白穩(wěn)能力很差,采用預(yù)留核心土、環(huán)形爆破開挖方案。 該方案的優(yōu)點(diǎn)是:環(huán)形開挖周邊眼間距小,一次裝藥量少,對(duì)周邊圍巖震動(dòng)較小,同時(shí),先開挖出的環(huán)形槽,為后續(xù)主體部分爆破起到了較好的減震作用。 (4)IV級(jí)圍巖段采用短臺(tái)階法開挖,拱部光面,邊墻預(yù)裂方案。 (5)II級(jí)、III級(jí)圍巖段采用全斷面光面爆破方案。 2.2光面爆破的關(guān)鍵技術(shù) 一般認(rèn)為光面爆破原理是周邊眼同時(shí)起爆,各炮眼的沖擊波向其四周作徑向傳播,相鄰炮眼的沖擊波相遇,則產(chǎn)生應(yīng)力波的疊加,并產(chǎn)生切向拉力,當(dāng)巖體的極限抗拉強(qiáng)度小于此拉力時(shí),巖體便被拉裂,在炮眼中心邊線上形成裂縫,隨后,爆炸氣的膨脹使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展,形成平整的爆裂面。 根據(jù)這一工作原理,要使光面爆破取得良好效果,需掌握以下幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn): (1)根據(jù)圍巖特點(diǎn),選定合理的周邊眼常用參數(shù)。 周邊眼間距E 它是直接控制開挖輪廓面平整度的主要因素。一般情況下E=(1215)d,其中炮眼直徑d=42mm。對(duì)于節(jié)理發(fā)育,層理明顯的地段,周邊眼間距可適當(dāng)減小,也可在兩炮眼之間增加一個(gè)不裝藥的導(dǎo)向空眼。 最小抵抗線W W值直接影響光面爆破效果和爆碴塊度。其取值在(1322)d范圍內(nèi),且W施E。 周邊眼密集系數(shù)K 取K=EW 裝藥集中度q 根據(jù)不同的圍巖情況選定,圍巖較好取大值,軟弱破碎圍巖地段應(yīng)取小值。 蛟洋隧道的周邊眼常用參數(shù),根據(jù)隧道的地質(zhì)情況以及以往的施工經(jīng)驗(yàn),最終取值。 (2)采取合理裝藥結(jié)構(gòu)盡可能使炸藥沿孔深均勻分布。 隧道周邊眼爆破均采用空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu),導(dǎo)爆索串線。其中軟弱圍巖地段采用雙傳爆線和隔眼裝藥結(jié)構(gòu),其他眼均采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。 (3)科學(xué)選擇炮眼布置方式,選用合適的掏槽形式,合理安排起爆順序。 光面爆破進(jìn)行隧道開挖的關(guān)鍵之一是掏槽,即在只有一個(gè)臨空面的條件下(全斷面一次開挖也是一個(gè)臨空面)首先開挖一個(gè)槽口,作為其余部分的新的臨空面,這個(gè)槽口就稱為掏槽,掏槽對(duì)開挖爆破的成敗好壞影響很大。除掏槽所需的掏槽眼外,炮眼還有掘進(jìn)眼,掘進(jìn)眼包括輔助眼、周邊眼、底板眼。一般周邊眼(包括內(nèi)圈眼)按環(huán)形布孔,其余掘進(jìn)眼按線性布孔。硬巖深孔爆破選寬孔距、小抵抗布孔方式。掏槽形式,視炮眼與開挖面垂直與否,分直眼掏槽和斜眼掏槽兩類。 蛟洋隧道采用斜眼掏槽,并將傳統(tǒng)的掏槽部位上移,底部增加底眼,以提高爆破效果。合理安排爆破順序,使爆破按掏槽、掘進(jìn)、底板、邊墻和拱部、拱腳順序進(jìn)行,以便為掘進(jìn)、內(nèi)圈、周邊眼逐次開辟臨空面。實(shí)現(xiàn)順序起爆的手段是采用非電毫秒延期雷管分段起爆,為保證起爆順序的精確性,毫秒雷管跳段使用。 2.3光面爆破施工工藝 (1)放樣布眼 鉆眼前,測(cè)量人員用紅油漆準(zhǔn)確繪出開挖斷面的中線(開挖方向線)和輪廓線,標(biāo)出炮眼位置,其誤差不得超過5cm。 (2)定位開眼 此隧道采用7655型手持鑿巖機(jī)鉆孔。人員就位后要嚴(yán)格按炮眼布置圖正確鉆孔,對(duì)于掏槽眼和周邊眼的鉆眼精度要求比其它眼要高,開眼誤差要控制在3cm到5cm以內(nèi)。 (3)鉆眼 按照不同孔位及鉆工的施鉆習(xí)慣,將鉆工定點(diǎn)定位,鉆工要熟悉炮眼布置圖,對(duì)周邊眼一定要由有較豐富經(jīng)驗(yàn)的老鉆工司鉆,左側(cè)周邊眼應(yīng)由習(xí)慣用左手司鉆的鉆工司鉆。要有專人指揮,確保周邊眼有準(zhǔn)確的外插角,使兩茬炮交界處臺(tái)階不大于15cm。同時(shí),根據(jù)眼口位置和巖石的凹凸程度調(diào)整炮眼深度,保證炮眼底在同一平面上。 (4)清孔 裝藥前,必須用高壓風(fēng)將炮眼內(nèi)的石屑、泥巖刮出吹凈。 (5)裝藥 裝藥需分片分組,按炮眼設(shè)計(jì)圖確定的裝藥量自上而下進(jìn)行,雷管要“對(duì)號(hào)入座”。 (6)聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)路 起爆網(wǎng)路為復(fù)式網(wǎng)路,以保證起爆的可靠性和準(zhǔn)確性。聯(lián)結(jié)時(shí)要注意:導(dǎo)爆索的連接方向和連接點(diǎn)的牢固性,導(dǎo)爆索應(yīng)正接,且侵入角應(yīng)大于90;各炮眼雷管連接次數(shù)應(yīng)相同;導(dǎo)爆雷管連接時(shí),引爆雷管的聚能穴應(yīng)指向?qū)П艿奈膊浚簿褪浅Uf的反綁連接。網(wǎng)路聯(lián)接好后,要有專人負(fù)責(zé)檢查。 (7)非點(diǎn)炮人員撤離至安全區(qū)后才能引爆,爆破后,如有瞎炮,要由爆破員進(jìn)行專門處理,并及時(shí)檢查光爆效果,分析原因,調(diào)整爆破設(shè)計(jì)。 2.4光面爆破的質(zhì)量控制 光面爆破與傳統(tǒng)的爆破法相比,最顯著的優(yōu)點(diǎn)是能有效地控制周邊眼炸藥的爆破作用,從而減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),保持圍巖自身的穩(wěn)定性,確保施工安全及減少超、欠挖。因此,減少超欠挖是光面爆破質(zhì)量控制的關(guān)鍵。根據(jù)蛟洋隧道的特點(diǎn),我們采用以下幾項(xiàng)措施: (1)根據(jù)地質(zhì)情況,采取不同的措施控制地層節(jié)理對(duì)超欠挖的影響。據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn),對(duì)水平或緩傾巖層,一般拱部超挖較大,而邊墻則易出現(xiàn)欠挖,且成形較差。對(duì)垂直層理,拱腰和拱腳處易出現(xiàn)欠挖。對(duì)傾斜層理,一般超欠挖和成形都較易控制,但在沿縱向某些部位則容易產(chǎn)生松動(dòng)掉塊,增大超挖量。 針對(duì)以上情況,通過調(diào)整周邊布眼參數(shù),裝藥參數(shù)或其它輔助方法等措施來控制超欠挖。 在水平層理地段根據(jù)層厚情況,V級(jí)圍巖地段拱部炮眼可內(nèi)移5lOcm。、級(jí)圍巖拱部則減少裝藥,邊墻部位周邊適當(dāng)加密炮眼,減少單孔線裝藥量。 在垂直層理地段,適當(dāng)減弱邊墻部裝藥量,拱部周邊眼藥量相對(duì)邊墻略大。 在傾斜層理地段,應(yīng)盡量使周邊眼全長均勻裝藥,在周邊局部采取一些輔助措施。 盡量避免沿層理面鉆孔,重視做好噴錨網(wǎng)等初期支護(hù)。 (2)優(yōu)化周邊眼裝藥方法 、級(jí)圍巖地段實(shí)行空氣間隔裝藥,導(dǎo)爆索串聯(lián),巖石整體性好時(shí),可適當(dāng)增加藥量;在軟弱破碎圍巖地段,應(yīng)減小裝藥量,周邊眼可隔眼裝藥或只裝導(dǎo)爆索。 (3)嚴(yán)格控制作業(yè)質(zhì)量 提高測(cè)量放樣精度和鉆孔精度,鉆眼前要定出隧道掘進(jìn)方向,以便于鉆工掌握周邊眼的外插角,也可利用激光指向儀輔助鉆孔定向,并應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)司鉆工的操作水平和責(zé)任心。 以往施工發(fā)現(xiàn),由于現(xiàn)有風(fēng)槍的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),常會(huì)出現(xiàn)“左欠右超”的現(xiàn)象,測(cè)量人員在放線時(shí)可適當(dāng)加以調(diào)整消除。 (4)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理,實(shí)行程序化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。 通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)光面爆破的效果檢查,光面爆破的預(yù)定目標(biāo)得到了實(shí)現(xiàn)。 2.5光面爆破的實(shí)際效果 此隧道實(shí)施光面爆破后的效果如下:(1)超欠挖:爆破后的輪廓線圓順平整,根據(jù)全站儀所作的斷面圖,平均線性超挖9.8cm,無欠挖; (2)炮眼利用率:98; (3)炮眼保存率:92: (4)石碴塊徑:一般不超過40cm,最大6070cm: (5)兩茬炮的臺(tái)階尺寸平均8cm,最大14cm。 三、隧道出口段進(jìn)洞施工 進(jìn)洞要按“先排水,再進(jìn)洞,統(tǒng)籌安排,減免干擾”的原則進(jìn)行。進(jìn)洞施工前應(yīng)先做好邊仰坡臨時(shí)截水天溝(截水天溝距邊仰坡開挖線邊緣不小于5m),并清除洞口危石,以免危及施工及運(yùn)營安全。洞口施工應(yīng)盡量避開雨季。 進(jìn)洞開挖采用上、下導(dǎo)坑分部開挖法,上臺(tái)階掘進(jìn)5m時(shí),進(jìn)行下臺(tái)階施工。在進(jìn)行上導(dǎo)坑開挖前,先進(jìn)行邊仰坡錨噴加固,隨后在洞口拱部沿著開挖輪廓線布設(shè)兩層超前錨桿,使拱部開挖形成一個(gè)鞏固圈。然后緊貼洞口按50cm間距架立兩片工字鋼架(工14),超前錨桿尾部和工字鋼架焊接,于鋼架內(nèi)緣掛模噴射C20混凝土形成假擬洞口。最后在棚狀預(yù)支護(hù)環(huán)的保護(hù)下,進(jìn)行開挖進(jìn)洞(洞門支護(hù)見圖4)。洞口部分為V級(jí)圍巖,采用曲墻式襯砌。進(jìn)洞施工要嚴(yán)格遵守“早預(yù)報(bào),勤量測(cè),管超前,弱爆破,短進(jìn)尺,快封閉,緊襯砌”的原則,做到穩(wěn)打穩(wěn)扎,步步為營。其具體施工步驟如下: (1)洞口土石方開挖前,施工洞頂臨時(shí)截水溝,將水引入小河。 (2)洞頂截水天溝和成洞面的臨時(shí)防護(hù)是防止地表水滲入開挖面,影響成洞面穩(wěn)定的關(guān)鍵措施。洞口頂部地表的凹坑,采用粘土填平,使其排水順暢,防止地表水滲入開挖面,影響邊坡和成洞面的穩(wěn)定。在進(jìn)行上導(dǎo)坑施工前應(yīng)對(duì)洞口襯砌外3m范圍內(nèi)的邊仰坡進(jìn)行鋼筋網(wǎng)錨噴加固。錨桿采用22mm,長4.Om,環(huán)向間距1.Om,縱向間距1.Om,梅花型布置。鋼筋網(wǎng)采用縱向6mm,間距20cm,環(huán)向8mm,間距20cm。 (3)洞口土石方的開挖要分階段、分塊、分層進(jìn)行。第一階段先挖至設(shè)計(jì)成洞面位置,第二階段進(jìn)行洞頂仰坡、土石方開挖。第一階段第一層只挖至隧道上下臺(tái)階分界線,預(yù)留進(jìn)洞臺(tái)階,并對(duì)坡面作錨噴臨時(shí)支護(hù)。 (4)進(jìn)行洞口上臺(tái)階部位及以上土石方開挖,先進(jìn)行邊仰坡放樣,采用人工配合機(jī)械的方法,自上而下逐段開挖,不得掏底開挖或上下重疊開挖。挖至設(shè)計(jì)成洞面位置,并進(jìn)行成洞面臨時(shí)防護(hù)。 (5)監(jiān)控量測(cè):進(jìn)洞前,洞頂應(yīng)至少布設(shè)二個(gè)斷面的觀測(cè)點(diǎn),規(guī)范進(jìn)行監(jiān)控量測(cè),并提前做好土質(zhì)分析試驗(yàn)。收集地表下沉、洞內(nèi)圍巖收斂、拱項(xiàng)下沉的數(shù)據(jù)變化情況,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。 (6)測(cè)設(shè)隧道洞口開挖斷面輪廓線,按設(shè)計(jì)位置鉆孔安裝兩層超前錨桿。 (7)緊貼成洞面按50cm間距架立兩榀工字鋼拱架,超前錨桿和鋼拱架牢固焊連,并于鋼拱架內(nèi)緣掛模噴射20cm厚C20混凝土,完成套拱施工。 (8)在套拱、超前錨桿的保護(hù)下,按循環(huán)進(jìn)尺0.5m進(jìn)行洞口上臺(tái)階(共分二個(gè)臺(tái)階)開挖。土方開挖要隨挖隨護(hù),進(jìn)洞臺(tái)階預(yù)留核心土,采用挖掘機(jī)挖裝,自卸汽車運(yùn)輸,人工刷坡方法進(jìn)行,石方開挖采用弱爆破施工,爆破要密打眼,少裝藥,藥量按松動(dòng)爆破計(jì)算。 (9)套拱是穩(wěn)定坡腳的重要措施,必要時(shí)拱腳兩側(cè)漿砌片石。為防止套拱下沉侵入二次襯砌凈空,采取拱腳標(biāo)高在原設(shè)計(jì)預(yù)留變形量7cm的基礎(chǔ)上抬高5cm,拱腳采取安放縱向槽鋼的措施,并嚴(yán)防有水軟化拱腳。 (10)鉆眼安裝超前錨桿、徑向錨桿。超前錨桿采用22mm,長3.5m的20MnSi鋼筋,按環(huán)向間距0.4m,縱向間距2.Om即重疊1.5m布置;徑向錨桿采用22mm,長3.5m按環(huán)向間距0.8m,縱向間距1.Om梅花型布置。 (11)初噴4cm混凝土后架設(shè)格柵鋼架,格柵鋼架按間距0.5m一榀布置。 (12)掛鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)采用縱向6mm,間距20cm,環(huán)向8mm,間距20cm。鋼筋網(wǎng)安裝完畢后再復(fù)噴混凝土,保護(hù)層厚度不小于2cm。 (13)待本段上臺(tái)階初期支護(hù)全部完成后,按循環(huán)進(jìn)尺0.5m進(jìn)行下一段上臺(tái)階的施工。 (14)核心土及下臺(tái)階中槽開挖。 (15)一側(cè)邊墻部位落底;立格柵鋼架,錨噴支護(hù)。 (16)下臺(tái)階剩余部分開挖,立格柵鋼架,錨噴支護(hù),至此,初期支護(hù)閉合完成。 (17)鋪設(shè)環(huán)向盲溝及SCS-PVC-P1.0B型防水板。 (18)灌注隧底填充層、水溝邊墻C20混凝土。 (19)整體灌注二次襯砌C20混凝上。 (20)灌注水溝及電纜槽C20混凝土。四、無軌運(yùn)輸 本隧道出口段采用無軌運(yùn)輸出碴,隧道內(nèi)配1臺(tái)ZLC40裝載機(jī)裝碴,配36輛東風(fēng)5t自卸汽車出碴。隧道內(nèi)每隔180m設(shè)一會(huì)車點(diǎn)(加大避車洞)。 無軌運(yùn)輸作業(yè)應(yīng)符合下列要求: (1)運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)設(shè)專人進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù),并做好排水工作。 (2)施工作業(yè)地段的行車速度不得大于15km/h,成洞地段不得大于25km/h。 (3)洞內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng),洞內(nèi)環(huán)境應(yīng)符合有關(guān)要求。 五、初期支護(hù) 初期支護(hù)是指隧道開挖后,用于控制圍巖變形及防止坍塌所及時(shí)施作的支護(hù)。初期支護(hù)應(yīng)在噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護(hù)中進(jìn)行選擇,以噴射混凝土、錨桿等為主要支護(hù)手段,通過對(duì)圍巖的監(jiān)控量測(cè)指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工,使圍巖成為支護(hù)體系的一部分,合理地利用圍巖的自承能力,以保持圍巖的穩(wěn)定。 蛟洋隧道出口段初期支護(hù)情況如下(以下L為錨桿長): DK244+552+572洞口淺埋段為V級(jí)圍巖,采用超前錨桿預(yù)支護(hù),超前錨桿采用22mm,L=3.5m的20MnSi鋼筋,錨桿按環(huán)向間距O.4m,縱向間距2.0m布置;格柵鋼架按0.5m一榀布置;徑向錨桿采用22mm,L=3.5m的20MnSi鋼筋,環(huán)向間距0.8m,縱向間距1.0m,梅花型布置;鋼筋網(wǎng)采用縱向6mm,間距20cm,環(huán)向8mm,間距20cm;噴射混凝土厚15cm。 DK244+489+552為V級(jí)圍巖,采用超前錨桿預(yù)支護(hù),超前錨桿采用22mm,L=4.Om的20MnSi鋼筋,錨桿按環(huán)向間距0.4m,縱向間距2.4m布置;格柵鋼架按0.8m一榀布置;徑向錨桿采用22mm,L=3.5m的20MnSi鋼筋,環(huán)向間距0.8m,縱向間距1.0m,梅花型布置;鋼筋網(wǎng)采用縱向6mm,間距20cm,環(huán)向8mm,間距20cm;噴射混凝土厚1520cm。 DK244+469+489為級(jí)圍巖,格柵鋼架按O.8m一榀布置;徑向錨桿采用22mm,L=3.5m的20MnSi鋼筋,環(huán)向間距0.8m,縱向間距1.Om,梅花型布置;鋼筋網(wǎng)采用縱向6mm,間距20cm,環(huán)向8mm,間距20cm;噴射混凝土厚1520cm。 DK243+825DK244+469為級(jí)圍巖,局部布設(shè)錨桿(3根/m),錨桿采用22mm,L=2.Om的20MnSi鋼筋;噴射混凝土厚8cm。 DK243+670+825段為V級(jí)圍巖斷層破碎帶,設(shè)計(jì)采用超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)措施,小導(dǎo)管采用42mm,壁厚3.5mm熱軋無縫鋼管,L=3.5m,按環(huán)向間距0.4m,縱向間距2.0m布置;格柵鋼架按0.5m一榀布置;徑向錨桿采用22mm,L=3.0m的20MnSi鋼筋,環(huán)向間距0.8m,縱向間距1.0m,梅花型布置;鋼筋網(wǎng)采用縱向6mm,間距20cm,環(huán)向8mm,間距20cm;噴射混凝土厚15cm。 DK242+638DK243+670為II級(jí)圍巖,噴射混凝土厚5cm。 5.1錨桿(早強(qiáng)藥包錨桿)施工 本隧道所有錨桿均采用早強(qiáng)藥包錨桿,一般宜先初噴射一層混凝土,再鉆孔安設(shè)錨桿。 早強(qiáng)藥包錨桿是以早強(qiáng)砂漿卷作為內(nèi)錨固劑的內(nèi)錨頭錨桿,本隧道使用的早強(qiáng)藥包(錨固劑)產(chǎn)自安徽巢湖,錨固劑具有速凝早強(qiáng)的作用,有利于錨桿能快速發(fā)揮作用。 5.1.1技術(shù)要求 (1)采用錨桿預(yù)支護(hù)時(shí),除應(yīng)保證原材料規(guī)格、品種、錨桿各部件質(zhì)量及技術(shù)性能符合設(shè)計(jì)要求外,尚應(yīng)做好以下工作: 錨桿桿體應(yīng)調(diào)平直、除銹和除油。 應(yīng)檢查鉆孔工具、風(fēng)壓以及其他機(jī)械設(shè)備,使之保持正常狀態(tài)。 (2)孔位允許偏差:孔位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和圍巖情況作出標(biāo)記,孔位允許偏差為1550mm。 (3)鉆孔方向:宜沿隧道周邊徑向鉆孔,且宜盡量與巖層主要結(jié)構(gòu)面垂直,不宜平行于巖層層面。 (4)錨桿孔深度誤差不宜大于50mm。 (5)砂漿錨桿孔徑,應(yīng)大于桿體直徑15mm。 5.1.2施工要點(diǎn) (1)錨固藥包在使用前應(yīng)檢查,要求無結(jié)塊、未受潮。藥包的浸泡宜在清水中進(jìn)行,隨泡隨用,藥包必須泡透,一般將藥包浸入清水1min后取出(以軟而不散為度)。 (2)灌漿前應(yīng)先將孔眼吹凈;將錨固藥包逐個(gè)用炮棍推入孔底(相當(dāng)于灌漿),嚴(yán)防拔棍過快,導(dǎo)致錨固劑脫節(jié)和灌漿不滿;灌漿后應(yīng)立即將錨桿勻速插入,錨桿桿體插入時(shí)應(yīng)注意旋轉(zhuǎn),使藥包充分?jǐn)嚢杈鶆颉e^桿位置應(yīng)居中,并將眼口封好;鋼筋尾端外露長度宜稍少于噴層厚度(不得大于lOcm)。 (3)錨桿安設(shè)后,不得隨意敲擊。 (4)錨桿安裝完后應(yīng)與格柵鋼架連成一體。 5.2噴射混凝土施工 隧道開挖后應(yīng)立即進(jìn)行噴射混凝土作業(yè),以盡快封閉圍巖。設(shè)有格柵鋼架段的在初噴4cm混凝土之后架設(shè),架設(shè)之后再噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度;無格柵鋼架的先初噴24cm混凝土,再噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度。本隧道采用干噴法。 在隧道V級(jí)圍巖初期支護(hù)中設(shè)計(jì)采用了噴射C20混凝土。 5.2.1機(jī)械設(shè)備選型配套 (1)混凝土生產(chǎn):混凝土的生產(chǎn)在洞外采用L350型拌和機(jī)進(jìn)行; (2)混凝土運(yùn)輸:采用農(nóng)用微型汽車進(jìn)行輸送; (3)噴錨機(jī):選用PZ-5B噴射機(jī)。 5.2.2噴射混凝土原材料的選擇 (1)水泥:采用32.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥(在地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道中應(yīng)用早強(qiáng)水泥),使用前應(yīng)做復(fù)查試驗(yàn)。 (2)砂:為保證噴射混凝土的強(qiáng)度和減少施工作業(yè)時(shí)的粉塵,以及減少混凝土硬化時(shí)的收縮裂紋,應(yīng)選用堅(jiān)硬潔凈的天然中、粗砂,細(xì)度模數(shù)一般宜大于2.5,含水率宜為57。 (3)碎石:為防止噴射混凝土過程中的堵塞管道,減少回彈量及保證混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,選用510mm機(jī)制碎石,應(yīng)級(jí)配良好,含泥量小于1,針片狀含量小于10。碎石由反擊破碎機(jī)軋制,使用前用5mm和lOmm篩網(wǎng)分別篩去石粉和超徑骨料。 (4)速凝劑:在噴射混凝土中添加速凝劑的目的是使噴射混凝土速凝,以減少回彈量和能夠達(dá)到早強(qiáng)。一般速凝劑最佳摻量約為水泥重量的24。速凝劑呈干粉狀,摻速凝劑之前,應(yīng)做與水泥的相溶性試驗(yàn)及水泥凈漿速凝效果試驗(yàn),初凝不應(yīng)大于5min,終凝不應(yīng)大于lOmin,注意速凝劑平時(shí)保持干燥,勿受潮變質(zhì)。 (5)水:水質(zhì)經(jīng)檢驗(yàn)符合工程用水標(biāo)準(zhǔn),不含對(duì)混凝土有腐蝕作用、影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)。 5.2.3施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng) (1)混凝土原材料必須使用試驗(yàn)室抽檢合格后的材料,且將砂、碎石中的雜物清理干凈。 (2)嚴(yán)格按配合比配料,準(zhǔn)確計(jì)量,隨拌隨用,嚴(yán)禁受潮。噴射混凝土配合比(重量比)為:水泥:砂:碎石:速凝劑:水=1:1.99:1.99:0.04:0.43。 (3)噴射前,認(rèn)真檢查隧道斷面尺寸,先用水或高壓風(fēng)將巖面沖洗干凈并應(yīng)對(duì)所有開裂、破碎、出水點(diǎn)、崩解的破損巖石進(jìn)行清理和處理,清除浮石和墻角虛碴,再用高壓水或風(fēng)沖洗巖面,以保證接觸面良好。 (4)當(dāng)噴射厚度較大需分層噴射時(shí),初噴厚度不得小于35cm。噴射作業(yè)應(yīng)以適當(dāng)厚度(一般5cm)分層進(jìn)行,后一噴層應(yīng)在前一層終凝后進(jìn)行。 (5)當(dāng)巖面普遍滲水時(shí),可先噴砂漿,并加大速凝劑量,在保證初噴后,按原配合比施工,當(dāng)局部出水量較大時(shí),可采用埋管、鑿槽、樹枝狀排水盲溝等措施,將水疏引導(dǎo)出后,再噴混凝土。 (6)噴混凝土施工時(shí),小凹坑要噴圓順,小洞穴采用錨桿吊模模噴封堵平順巖面,或預(yù)留鋼管模噴封堵再注漿。 (7)噴射機(jī)啟動(dòng)時(shí),應(yīng)先送風(fēng)再開機(jī),噴射機(jī)的工作氣壓控制在0.10.15MPa內(nèi),也要根據(jù)噴出料束情況適當(dāng)調(diào)節(jié)氣壓,噴頭處的水壓應(yīng)略大于氣壓,噴頭與受噴面宜垂直,距離應(yīng)與工作氣壓相適應(yīng),一般以0.61.2m為宜,有鋼筋網(wǎng)、格柵鋼架時(shí),噴距可小于O.6m,噴射混凝土要覆蓋鋼筋網(wǎng)、鋼架2cm以上。噴射路線應(yīng)自下而上,先邊墻后拱部,分區(qū)、分段“S”型運(yùn)動(dòng),噴頭作連續(xù)不斷的圓周運(yùn)動(dòng),后一圈壓前一圈1/3,螺旋狀噴射。作業(yè)結(jié)束時(shí),應(yīng)先停止送料,待噴嘴殘留的少量混凝土完全吹凈后,再停風(fēng)。 (8)要控制好風(fēng)壓,風(fēng)壓過大,會(huì)增加回彈,甚至把未完全凝固的混凝土吹落;風(fēng)壓小,粗骨料沖不進(jìn)砂漿層而脫落,影響噴混凝土品質(zhì),風(fēng)壓過小時(shí)甚至?xí)斐啥鹿埽滑F(xiàn)場(chǎng)以噴混凝土回彈量小、表面有光澤、易粘著為度掌握風(fēng)壓。當(dāng)受噴面較潮濕或有滴水時(shí),速凝劑的摻量適當(dāng)加大到水泥用量的68。 (9)噴射混凝土?xí)r,應(yīng)注意將格柵鋼架與巖面之間的間隙噴射飽滿和達(dá)到很密實(shí)。 (10)初噴混凝土應(yīng)盡早進(jìn)行“早噴錨”,復(fù)噴混凝土應(yīng)在量測(cè)指導(dǎo)下進(jìn)行,即執(zhí)行“勤量測(cè)”的基本原則,以保證噴射混凝土的復(fù)噴適時(shí)有效。 (11)作業(yè)人員必須配戴安全防護(hù)用品。 (12)機(jī)具設(shè)備應(yīng)置于安全地段。噴射機(jī)、灌漿機(jī)、水箱必須裝置壓力表和安全閥,定期進(jìn)行耐久試驗(yàn)。 (13)經(jīng)常檢查管道和節(jié)頭是否有松脫和擊穿可能,發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即處理。發(fā)生堵管時(shí),應(yīng)盡快疏通,處理堵管時(shí)噴嘴前方嚴(yán)禁站人。噴射混凝土要保證供料的連續(xù)性,避免堵塞管道。 (14)回彈料不得再用于噴混凝土材料。 5.2.4噴混凝土厚度和平整度控制 選擇巖面凸出部位,用電鉆鉆空,埋設(shè)6mm鋼筋頭,其外露長度與設(shè)計(jì)噴混凝土厚度相等,噴混凝土后無鋼筋頭外露即可。表面平整度以目測(cè)平順為宜,否則需補(bǔ)噴。 5.2.5噴混凝土養(yǎng)生 混凝土噴至設(shè)計(jì)厚度并終凝2h后,開始噴水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于7d。復(fù)噴混凝土若與初噴混凝土間隔時(shí)間較長時(shí),則初噴混凝土亦需養(yǎng)護(hù)。 5.2.6噴混凝土質(zhì)量檢測(cè)方法、標(biāo)準(zhǔn)及處理措施 (1)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn):采用噴大板切割法或鑿方切割法制作混凝土試塊,標(biāo)養(yǎng)至28d,進(jìn)行試驗(yàn),其強(qiáng)度需滿足設(shè)計(jì)要求。每10延米至少在拱部和邊墻制作一組試件,材料或配合比變化時(shí)增加一組。不合格時(shí),應(yīng)查找原因,鑿除重噴。 (2)噴混凝土厚度檢測(cè):噴層厚度用激光斷面儀或鑿孔方法檢查,每10延米至少檢查一個(gè)斷面,再從拱部起每隔2m鑿孔檢查一個(gè)點(diǎn),檢查孔處的厚度應(yīng)有60以上不小于設(shè)計(jì)厚度,平均厚度不小于設(shè)計(jì)厚度,最小厚度不小于設(shè)計(jì)厚度的50。厚度不滿足時(shí)須補(bǔ)噴,發(fā)現(xiàn)有裂縫、脫落或滲漏水時(shí),須整治以后再補(bǔ)噴。 (3)噴混凝土粉塵和回彈量檢查:規(guī)范規(guī)定回彈率拱部不超過40,邊墻不超過30。否則應(yīng)從施工工藝、設(shè)備是否良好、風(fēng)壓、骨料粒徑和級(jí)配、配合比等方面查明原因,制定對(duì)策。 (4)外觀檢查:噴混凝土均勻密實(shí),表面平順光亮,無干斑或流滑現(xiàn)象。表面不平順須補(bǔ)噴。 (5)當(dāng)監(jiān)理工程師有要求時(shí),需對(duì)噴混凝土抗拉強(qiáng)度、彈性模量及其與圍巖的粘結(jié)強(qiáng)度等項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)。 5.3超前小導(dǎo)管注漿施工 本隧道DK243+670+825段為V級(jí)圍巖斷層破碎帶,設(shè)計(jì)采用超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)措施。超前小導(dǎo)管設(shè)于拱部,外插角為510,縱向相鄰兩排超前小導(dǎo)管搭接長度不小于lm。通過導(dǎo)管注漿改善圍巖力學(xué)性能,加固圍巖和封堵地下水,并結(jié)合格柵鋼架支護(hù),形成棚架式支護(hù)體系,這是確保本隧道軟弱圍巖施工安全的一個(gè)重要技術(shù)手段。 5.3.1施工方法 小導(dǎo)管采用42mm、壁厚3.5mm熱軋無縫鋼管,長L=3.5m,按環(huán)向間距0.4m,縱向間距2.0m布置。 小導(dǎo)管現(xiàn)場(chǎng)加工。采用YQ28型鑿巖機(jī)鉆孔,人工將小導(dǎo)管打入孔內(nèi),用BW-250/50型雙液注漿泵壓注水泥漿。 5.3.2施工要點(diǎn) (1)鉆孔前應(yīng)先噴混凝土封閉掌子面,以防漏漿,而后測(cè)量布孔,在設(shè)計(jì)孔位點(diǎn)上作標(biāo)記。 (2)采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔,成孔后,用吹管或掏勺將孔內(nèi)砂石吹(掏)出,以免堵塞。 (3)人工推送鋼管入孔,管口用麻絲和錨固劑封堵。然后旋上孔口閥,連接注漿管路。注漿前注漿系統(tǒng)要試運(yùn)轉(zhuǎn)“熱身”,一般為20min。利用注漿泵先壓水檢查管路是否漏水,設(shè)備狀態(tài)是否正常,然后再做壓水試驗(yàn),以沖洗巖石裂隙,擴(kuò)大漿液通路,增加漿液充塞的密實(shí)性,核實(shí)巖石的滲透性。 (4)漿液配制:水泥漿采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和。在注漿前通過試驗(yàn)合理確定漿液配合比(一般為:水泥:水=1:0.44)、注漿壓力等注漿參數(shù)。漿液配合比選擇要考慮巖石裂隙情況及漿液擴(kuò)散半徑,由現(xiàn)場(chǎng)通過試驗(yàn)決定。 配制漿液時(shí),要注意加料順序和速度,防止?jié){液結(jié)塊。漿液應(yīng)隨配隨用,用多少配多少,以免造成浪費(fèi)。配制好的漿液,需經(jīng)過過濾后方可進(jìn)入泵體,以防雜物堵塞管路或泵體。 (5)注漿施工:清孔后,按由下至上的順序施工,漿液先稀后濃、注漿量先大后小、先壓單液水泥漿,再壓CS雙液漿(水泥一水玻璃雙液漿),如遇串或跑漿則隔孔灌壓。 (6)注漿壓力控制:注漿壓力按分級(jí)升壓法控制,由注漿泵油壓控制調(diào)節(jié)。具體調(diào)法是:啟動(dòng)注漿泵,正常運(yùn)轉(zhuǎn)后關(guān)閉泵口閥門,泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后,旋轉(zhuǎn)壓力調(diào)節(jié)旋鈕,將油壓調(diào)在要求的油壓刻度值上。隨著注漿阻力的增大,泵壓隨之增高,當(dāng)達(dá)到調(diào)定值時(shí),自動(dòng)停泵。為防止由于壓注速度過大,造成上壓過快、返漿、漏漿等異常現(xiàn)象,影響注漿質(zhì)量,在注漿前先壓注三分鐘的單液水泥漿,檢查止?jié){情況,確定合適的壓入速度,再行確定雙液壓入速度進(jìn)行雙液注漿。 (7)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):采用終壓和注漿量雙控制。一般以單管設(shè)計(jì)注漿量(孔眼體積扣除鋼管體積)為標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓時(shí)(1.2MPa),再持壓不小于2min,進(jìn)漿量仍達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),也可結(jié)束注漿。 (8)達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后,停止注漿,隨即卸下注漿混合器及注漿系統(tǒng),并用清水清洗干凈。以保證下次注漿順利進(jìn)行,施工中要加強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù),防止?jié){液沾染人體。 (9)效果檢查:開挖檢查漿液滲透及固結(jié)狀況,根據(jù)壓力漿量曲線分析判斷,沒達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),須補(bǔ)注處理。 5.3.3注漿異?,F(xiàn)象處理 (1)發(fā)生串漿現(xiàn)象,即漿液從其他孔中流出時(shí),應(yīng)采用多臺(tái)泵同時(shí)注漿或堵塞串漿孔隔孔注漿。 (2)注水泥漿壓力突然升高時(shí),即可能發(fā)生了堵管時(shí),應(yīng)立即停機(jī)檢查。 (3)水泥漿單液進(jìn)漿量很大,壓力長時(shí)間不升高,則應(yīng)調(diào)整漿液濃度及配合比,縮短凝膠時(shí)間,進(jìn)行小量低壓力注漿或間歇式注漿,使?jié){液在裂隙中有相對(duì)停留時(shí)間,以便凝膠,但停留時(shí)間不能超過混合漿的凝膠時(shí)間。 5.4格柵鋼架制作與安設(shè)施工 在圍巖軟弱、破碎較嚴(yán)重、自穩(wěn)性差的隧道地段(、級(jí)圍巖),隧道開挖后要求早期支護(hù)具有較大的剛度,以阻止圍巖過度變形和承受部分松弛荷載。格柵鋼架具有這樣的力學(xué)性能,其整體剛度較大,可以提供較大的早期支護(hù)剛度;格柵鋼架支撐可很好地與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土合理組合,構(gòu)成聯(lián)合支護(hù),增強(qiáng)支護(hù)功能的有效性,且受力條件較好,對(duì)隧道變形的適應(yīng)性好。 蛟洋隧道出口段格柵鋼架設(shè)置情況如下: DK244+552+572洞口淺埋段為級(jí)圍巖,格柵鋼架按0.5m一榀布置; DK244+489+552為級(jí)圍巖,格柵鋼架按0.8m一榀布置; DK244+469+489為級(jí)圍巖,格柵鋼架按0.8m一榀布置; DK243+670+825段為級(jí)圍巖斷層破碎帶,格柵鋼架按0.5m一榀布置。 5.4.1格柵鋼架安設(shè) 格柵鋼架在初噴4cm混凝土、錨桿安裝好之后架設(shè),架設(shè)之后安裝鋼筋網(wǎng),再復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度,格柵鋼架保護(hù)層厚度不小于2cm。 (1)格柵鋼架應(yīng)按設(shè)計(jì)位置安設(shè),鋼架之間必須用鋼筋縱向聯(lián)接,拱腳必須放在特制的基礎(chǔ)上或原狀土(石)上,格柵鋼架與圍巖問應(yīng)盡量接近。 (2)格柵鋼架應(yīng)垂直于隧道中線,上下左右偏差小于5cm,格柵鋼架傾斜度小于2;當(dāng)拱腳標(biāo)高不準(zhǔn)確時(shí),不得用土回填,而應(yīng)設(shè)置漿砌片石調(diào)整,使拱腳位于設(shè)計(jì)標(biāo)高位置;當(dāng)承載力不足時(shí),格柵鋼架可向圍巖方向加大接觸面積。 5.4.2格柵鋼架施工要點(diǎn) (1)格柵鋼架安裝前應(yīng)分批檢查、驗(yàn)收其加工質(zhì)量。 (2)格柵鋼架應(yīng)盡可能多地與錨桿露頭及鋼筋網(wǎng)焊接,以增強(qiáng)其聯(lián)合支護(hù)的效應(yīng)。 (3)清除干凈底腳處浮碴,超挖處加設(shè)鋼(漿砌片石)墊塊。對(duì)采用臺(tái)階法施工的地段,拱架接頭板用砂土埋住,以防混凝土堵塞接頭板螺栓孔。 (4)按設(shè)計(jì)布設(shè)定位鋼筋及縱向連接筋(間距1m),連接角鋼螺栓應(yīng)擰緊,確保安裝質(zhì)量。 (5)拱腳加設(shè)兩根鎖腳錨桿,底腳加設(shè)槽鋼托梁,并注意施工質(zhì)量。 (6)嚴(yán)格控制中線、標(biāo)高及有關(guān)幾何尺寸。施工時(shí)采用水準(zhǔn)管,吊中線拉幾何尺寸等方法來控制標(biāo)高及尺寸,立好后由測(cè)量班復(fù)測(cè)檢查,確認(rèn)無誤方可進(jìn)行噴射混凝土施工。 (7)施工時(shí)應(yīng)注意焊接質(zhì)量。 5.5鋼筋網(wǎng)施工 在第一層噴射混凝土及錨桿安裝、格柵鋼架施工完畢后,即可進(jìn)行鋼筋網(wǎng)的施工作業(yè)。 (1)蛟洋隧道出口段除、級(jí)圍巖地段不設(shè)鋼筋網(wǎng)外,其余地段都布設(shè)鋼筋網(wǎng),具體設(shè)置情況如下: DK244+469+572段,全斷面布設(shè)鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)采用縱向6mm,間距20cm,環(huán)向8mm,間距20cm。 DK243+825DK244+469段,局部布設(shè)鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)采用縱向6mm,間距20cm,環(huán)向8mm,問距20cm。 DK243+670+825段,全斷面布設(shè)鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)采用縱向6mm,間距20cm,環(huán)向8mm,間距20cm。 (2)施工要點(diǎn) 鋼筋使用前,應(yīng)清除污銹。 鋼筋網(wǎng)預(yù)制好后,應(yīng)妥善堆放,以免雨淋生銹。 鋼筋網(wǎng)應(yīng)順巖面起伏鋪設(shè),鋼筋網(wǎng)與巖面或與初噴混凝土面的間隙宜為34cm。鋼筋網(wǎng)的噴混凝土保護(hù)層厚度不小于2cm。 鋼筋
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