基坑支护工程施工设计方案桩锚支护形式.docx
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基坑支护工程施工设计方案桩锚支护形式
附页:
计算书
进度计划表
附图:
基坑支护平面布置图
基坑支护监测点平面布置图
基坑与周边现有建筑物关系平面布置图
基坑支护施工剖面图
护坡桩配筋图
IV-IV、Ⅳ’-Ⅳ’剖面与土钉墙交接部位支护立面图
土钉墙面层及钢筋网大样图
土钉墙边坡支护施工示意图
土方外运路线布置图
一、编制依据
1.1设计依据
建研地基基础工程有限责任公司提供的岩土工程勘察报告(编号:
DK201100603)。
中国建筑设计研究院(集团)中旭建筑设计有限责任公司提供的总平面图(设计号:
2011-178、图号:
总施-02)。
结构设计总说明(结施-02、-03)。
立面图、主楼(A区)基础平面布置图(设计号:
图号:
2011-178、结施-04)。
1.2相关技术标准
北京地区建筑地基基础勘察设计规范DBJ11-501-2009
岩土工程勘察规范GB50021-2001
工程测量规范GB50026-2007
建筑变形测量规范JGJ8-2007
高层建筑岩土工程勘察规程JGJ72-2004
建筑抗震设计规范GB50011-2010
建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012
建筑边坡工程技术规范GB50330-2002
建筑地基基础设计规范GB50007-2011
建筑地基处理技术规范JGJ79-2012
建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001
建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002
混凝土工程施工质量验收规范(2010版)GB50204-2002
混凝土结构工程施工规范GB50666-2011
普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2011
混凝土外加剂应用技术规范GB50119-2003
钢筋焊接及验收规范JGJ18-2003J253-2003
二、工程概况
2.1工程概况
拟建北京绿色印刷包装产业技术科研(实习、实训)楼概况如下表:
拟建建筑物设计概况
建筑物
名称
层数(地上
/地下)
建筑物
高度(米)
建筑物
±0.000(m)
基础
埋深(米)
结构
型式
基础
型式
主楼
15F/2F
60.00
40.50
11.75
框架剪力墙
筏板基础
裙房
5F/2F
23.90
40.50
9.65
框架
筏板基础
建设用地面积约4134.26平方米,总建筑面积59988.89平方米,其中地上建筑面积50308.26平方米,地下建筑面积9680.63平方米。
注:
基础埋深为垫层底标高。
2.2水文地质及工程地质概况
1、地形地貌
拟建场地位于永定河冲、洪积平原中下部,拟建场地地形平坦,现地面标高最大值39.89m,最小值39.69m,地表相对高差0.20m。
地面现有建筑未拆除。
2、区域地层构成
本工程所在的北京地区处于华北大平原的东北缘,市区西、北及东北面三面环山,东、南及东南面为广阔的平原,本工程拟建场地位于该平原区内。
自第四纪以来,由于受新构造运动的影响,山区不断抬升,平原不断下降,因而接受了巨厚的河流沉积物。
第四纪沉积层厚度由西向东、由北向南逐渐增大,岩性构成呈现下述变化:
西部、北部以厚层砂类土和卵、砾石地层为主,城东部及城近郊区地层为粘性土、粉土和砂类土、卵石互层,再向东南至东郊及南部地区则以厚层粘性土、粉土、砂为主。
3、工程地质条件
根据本次现场勘探、原位测试及室内试验成果,按地层沉积年代、成因类型,将拟建场区内、本次最大勘探深度48.0m内地层划分为9大层。
场地地层按自上而下的顺序描述如下:
人工堆积层:
①层素填土:
黄褐色为主,稍密,稍湿。
以粘质粉土为主,含砖屑、灰渣。
厚1.00m~3.70m。
①-1层杂填土:
杂色,稍密,稍湿。
以砖屑、灰渣为主,含粘质粉土。
厚0.80m~1.00m。
填土层底标高36.15~38.84m。
新近沉积层:
②层粘质粉土:
黄褐色,密实,稍湿~湿。
含有氧化铁、云母,夹有砂质粉土及粉砂薄层。
中~中低压缩性。
厚1.70~5.70m。
②-1层粉质粘土:
黄褐色,可塑~硬塑,很湿。
含有氧化铁。
夹有粘土、重粉质粘土层。
高~中高压缩性。
厚0.30~4.00m。
一般第四纪沉积层:
③层细砂:
褐黄色,中密~密实,稍湿。
含有氧化铁、云母。
低压缩性。
厚2.80~8.90m。
③-1层粘质粉土:
黄褐色,密实,稍湿~湿。
含有氧化铁、云母,夹有砂质粉土层。
低压缩性。
厚0.20~1.20m。
③-2层卵石:
杂色,中密,稍湿。
一般粒径2-3cm,最大粒径8cm,亚圆形,中粗砂充填。
低压缩性。
厚0.20~1.10m。
④层粉质粘土:
褐黄色,可塑~硬塑,很湿。
含有氧化铁,夹有粘土、重粉质粘土层。
中~中低压缩性。
厚1.50~9.90m。
④-1层粘质粉土、砂质粉土:
褐黄色,密实,稍湿~湿。
含有氧化铁、云母。
中低~低压缩性。
厚1.80~9.10m。
⑤层卵石:
杂色,密实,稍湿。
一般粒径2-3cm,最大粒径10cm,亚圆形,中粗砂充填。
低压缩性。
厚8.50~9.50m。
⑤-1层细砂:
褐黄色,密实,稍湿。
含有氧化铁、云母。
低压缩性。
厚0.30~0.80m。
⑤-2层粉质粘土:
褐黄色,可塑~硬塑,很湿。
含有氧化铁,夹有粘质粉土层。
低压缩性。
厚0.60~1.40m。
⑥层粘土:
褐黄色,可塑~硬塑,很湿。
含有氧化铁。
中低~低压缩性。
厚1.20~1.70m。
⑦层卵石:
杂色,密实,稍湿。
一般粒径2-4cm,最大粒径11cm,亚圆形,中粗砂充填。
低压缩性。
厚2.50~3.90m。
⑦-1层细砂:
褐黄色,密实,稍湿。
含有氧化铁、云母。
低压缩性。
厚0.60~2.40m。
⑧层粉质粘土:
褐黄色,可塑~硬塑,很湿。
含有氧化铁,夹有粘土层。
低压缩性。
厚0.20~0.70m。
⑨层卵石:
杂色,密实,稍湿。
一般粒径2-5cm,最大粒径13cm,亚圆形,中粗砂充填。
低压缩性。
钻至深度48.00m时仍为此层。
⑨-1层细砂:
褐黄色,密实,稍湿。
含有氧化铁、云母。
低压缩性。
厚1.40~2.20m。
具体地层分层情况及物理力学性质指标详见《工程地质剖面图》与《土层岩性及土的物理力学性质综合统计表》。
2.3水文地质条件
1、地下水分布情况
勘察期间,拟建场地在勘探深度范围内揭露一层地下水,为潜水,稳定水位埋深约为38.20~38.70m,高程为1.10~1.65m。
场区地下水受大气降水及地表生活用水、管道漏水补给。
2、历年地下水变化状况
历年(1959年)最高地下水位标高为38.00m,接近自然地表。
根据附近勘察报告,近3~5年最高地下水位标高为33.00m。
地下水年变化幅度约为1.0~2.5m。
3、水质分析与腐蚀性
北京地区场地环境类型为Ⅱ类。
根据附近场地土的易溶岩分析报告,按环境类型,土对混凝土结构有微腐蚀性,腐蚀介质为SO42-;按地层渗透性,土对混凝土结构有微腐蚀性;在干湿交替环境条件下,土中介质Cl-对钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。
三、基坑周边使用条件
3.1基坑现场现状图片
B区北侧实训楼
A区西侧在建学生公寓
A区西侧待拆锅炉房
B区南侧现有围墙
A区东侧实训楼
A区待拆建筑
A区、B区交界部位待回填探坑
3.2地面超载取值
施工期间基坑四周允许最大施工堆载不得超过20kPa且距离开挖线外2.0m。
四、支护结构设计
4.1设计依据
建研地基基础工程有限责任公司提供的岩土工程勘察报告(编号:
DK201100603)。
中国建筑设计研究院(集团)中旭建筑设计有限责任公司提供的总平面图(设计号:
2011-178、图号:
总施-02)。
结构设计总说明(结施-02、-03)。
立面图、主楼(A区)基础平面布置图(设计号:
图号:
2011-178、结施-04)。
4.2方案制定
根据基础埋深不同,本设计按周边情况及实际开挖深度(最大开挖深度)-9.05/-11.15m考虑基坑支护方案计算。
根据周边建筑物情况,本基坑位于北京印刷学院校园西南侧,北侧为现有实训楼,地上4层,高度21.44m,基底标高-3.10m,距离结构最远处11.0m,最近处约6.0m,实训楼的西侧距离(A区主楼)结构的东侧约15.0m。
拟建A区主楼西侧为拟建学生公寓。
地上9层,地下1层,高度39.05m,基底标高-9.0m,距离基坑14.0m。
南侧为学院围墙,距离结构20.0m。
墙外是清源路,东侧为院内道路。
拟建场地原地上建筑(热力点、纸库、机械工程实习中心)未拆除。
根据以上现场情况,结合基础形式根据现场情况及结合地质勘察报告所提供的参数,本着经济合理的设计理念,本基坑安全等级设定为一、二级基坑(具体详见本方案第七章),分七个剖面(Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ、Ⅳ’-Ⅳ’、Ⅴ-Ⅴ、Ⅵ-Ⅵ)。
拟采用复合土钉墙和桩锚支护形式:
Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ、Ⅳ’-Ⅳ’剖面采用护坡桩+预应力锚杆的桩锚支护形式,其中Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ剖面护坡桩冠梁顶上部1.5m按1:
0.5放坡,摘帽后采用编网支护处理,Ⅳ-Ⅳ、Ⅳ’-Ⅳ’剖面直接地面成桩,Ⅴ-Ⅴ、Ⅵ-Ⅵ剖面采用复合土钉墙支护。
桩锚支护体系属于刚性支护模式,在基坑开挖过程中护坡桩主要工作原理为挡土作用,随着基坑开挖的深度的加深,土的侧压力加重,桩的配筋及桩的高度和桩身强度决定于挡土作用,再联合预应力锚杆一起使用,更加增强了护坡桩桩体强度和刚度。
土钉墙支护体系,是在基坑开挖的过程中将较密排列的细长杆件土钉置于原位土体中,并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。
通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作,形成复合土体。
充分利用土层介质的自承力,形成自稳结构,承担较小的变形压力,土钉承受主要拉力,喷射混凝土面层调节表面应力分布,体现整体作用。
同时由于土钉排列密集,通过高压注浆扩散后使土体性能提高。
实际开挖过程中是边开挖边支护,不占用工期,施工快捷简便,经济可靠。
土钉墙不具备挡水功能,仅适用于地下水位较深、土质较好的地区,根据地质、水文条件还可在墙体内设置一定数量的排水管并穿出面层作为排水系统。
依据本工程岩土勘查报告所述内容及对场地周边情况分析,本次基坑支护设计根据勘察报告的建议、建设单位的使用要求和我公司的施工经验,同时依据对护坡桩、土钉或复合土钉墙应用范围的限制性规定:
“单一土钉墙支护深度不得超过10m;复合土钉墙支护深度不宜超过13m;冬施条件下,无特殊保温措施的,不得选用土钉或复合土钉墙支护;有地下水或地下水不易疏干的,不宜选用土钉墙或复合土钉墙支护”等支护特点,本工程决定采用土钉墙+护坡桩及预应力锚杆相结合的复合支护方式。
预应力锚杆+护坡桩支护属于刚性支护,能有效地控制基坑边坡的位移及变形,在基坑深度不是很大的情况下,能有效的节省空间,加上与钢筋网面层结合使用,能取到经济合理的效果,同时保证了边坡的稳定性及安全性。
基坑开挖至基础底,如果深度存在高差部位按结构放坡即可,本基坑Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅴ-Ⅴ、Ⅵ-Ⅵ剖面预留结构施工工作面为400mm,Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ剖面预留结构施工工作面为1000mm。
地面超载均按20~80KPa考虑,距基坑上口线2.00m。
以上分段剖面见附图。
4.3基坑安全等级的确定
1、基坑开挖深度为9.05~11.15m;
2、工程地质、水文地质条件:
Ⅱ较复杂;
3、建筑物与基坑相对距离比:
α>1.0,只有局部较近(0.39m)。
根据以上三条,依据北京市地方标准《建筑基坑支护技术规程》的规定,本工程基坑等级按下表确定:
开挖深度h(m)
环境条件与工程地质、水文地质条件
α<0.5
0.5≤α≤1.0
α>1.0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
h>15
一级
一级
一级
10<h≤15
一级
一级
二级
一级
二级
h≤10
一级
二级
二级
三级
二级
三级
综合考虑本场地的地层情况及地下水和基础埋深以及周边的建筑物情况,将该基坑安全等级定为一、二级。
4.4基坑支护结构设计参数
Ⅰ-Ⅰ剖面支护设计
1、支护高度:
11.75m(实际开挖深度11.15m)
2、支护形式:
桩锚支护,即:
护坡桩+预应力锚杆
3、支护部位:
基坑东侧、西侧及北侧
4、护坡桩+预应力锚杆支护结构设计成果
5、预留结构施工工作面:
400mm
根据设计计算书及施工图,护坡桩支护结构设计成果如下表所述:
项目
结构名称
Ⅰ-Ⅰ剖面
护
坡
桩
桩长(m)
14.00
桩径
Φ600
桩间距(m)
1.20
嵌固深度(m)
4.35
配
筋
主筋
12Ф20(HRB400)
箍筋
(HRB400)Φ14@2000mm
绕筋
φ6.5@200mm(HPB300)
混凝土强度等级
C25
桩数(颗)
101
桩
顶
连
梁
配筋
主筋
6Ф20(HRB400)
配筋绕筋
(HPB300)φ6.5@200mm
截面尺寸
700×400
混凝土强度等级
C25
预
应
力
锚
杆
步数
一步
锚孔直径(mm)
150
锚杆长度(m)
23.0
锚杆配筋
3×7φ5(1860型)
间距(m)
1.20
锁定值(KN)
316
锚杆倾角°
15~20
锚固体
M20素浆
说明:
1、桩间土支护施工,清理桩间土至100mm,采用φ6.5@250X250mm正方形编钢筋网,钢筋网片固定采用Φ14压筋在相邻护坡桩钻100mm深小孔植入压筋,压筋搭接不小于10d,采用电焊或者绑扎,喷射50mm厚C20混凝土面层。
2、桩预应力锚杆,钢腰梁采用25B双工字钢。
Ⅱ-Ⅱ剖面支护设计
1、支护高度:
11.75m(实际开挖深度11.15m)
2、支护形式:
桩锚支护,即:
护坡桩+预应力锚杆(锚固端400mm扩大头)
3、支护部位:
基坑西侧
4、护坡桩+预应力锚杆支护结构设计成果
5、预留结构施工工作面:
400mm
根据设计计算书及施工图,护坡桩支护结构设计成果如下表所述:
项目
结构名称
Ⅱ-Ⅱ剖面
护
坡
桩
桩长(m)
14.00
桩径
Φ600
桩间距(m)
1.20
嵌固深度(m)
4.35
配
筋
主筋
10Ф20(HRB400)
箍筋
(HRB400)Φ14@2000mm
绕筋
(HPB300)φ6.5@200mm
混凝土强度等级
C25
桩数(颗)
20
桩
顶
连
梁
配筋
主筋
6Ф20(HRB400)
配筋绕筋
(HPB300)φ6.5@200mm
截面尺寸
700×400
混凝土强度等级
C25
预
应
力
锚
杆
步数
二步
锚孔直径(mm)
150mm
锚杆长度(m)
第一步12.00、第二步12.00
锚杆配筋
3×7φ5(1860型)
间距(m)
1.20
锁定值(KN)
第一步283、第二步242
锚杆倾角°
15~20
锚固体
M20素浆
说明:
1、桩间土支护施工,清理桩间土至100mm,采用φ6.5@250X250mm正方形编钢筋网,钢筋网片固定采用Φ14压筋在相邻护坡桩钻100mm深小孔植入压筋,压筋搭接不小于10d,采用电焊或者绑扎,喷射50mm厚C20混凝土面层。
2、桩预应力锚杆,钢腰梁采用25B双工字钢。
3、本剖面预应力锚杆:
锚固端2.0m范围采用二次高压注浆。
注浆管:
1根15mm钢管(管长10.0m)+1根15mm塑料管(管长2.0m)。
Ⅲ-Ⅲ剖面支护设计
1、支护高度:
9.65m(实际开挖深度9.05m)
2、支护形式:
桩锚支护,即:
护坡桩+预应力锚杆
3、支护部位:
基坑东侧及北侧
4、护坡桩+预应力锚杆支护结构设计成果
5、预留结构施工工作面:
1000mm
根据设计计算书及施工图,护坡桩支护结构设计成果如下表所述:
项目
结构名称
Ⅲ-Ⅲ剖面
护
坡
桩
桩长(m)
12.0
桩径
Φ600
桩间距(m)
1.20
嵌固深度(m)
4.45
配
筋
主筋
9Ф20(HRB400)
箍筋
(HRB400)Φ14@2000mm
绕筋
(HPB300)φ6.5@200mm
混凝土强度等级
C25
桩数(颗)
70
桩
顶
连
梁
配筋
主筋
6Ф20(HRB400)
配筋绕筋
(HPB300)φ6.5@200mm
截面尺寸
700×400
混凝土强度等级
C25
预
应
力
锚
杆
步数
一步
锚孔直径(mm)
150
锚杆长度(m)
23.00
锚杆配筋
3×7φ5(1860型)
间距(m)
1.20
锁定值(KN)
278
锚杆倾角°
15~20
锚固体
M20素浆
说明:
1、桩间土支护施工,清理桩间土至100mm,采用φ6.5@250X250mm正方形编钢筋网,钢筋网片固定采用Φ14压筋在相邻护坡桩钻100mm深小孔植入压筋,压筋搭接不小于10d,采用电焊或者绑扎,喷射50mm厚C20混凝土面层。
2、桩预应力锚杆,钢腰梁采用25B双工字钢。
Ⅳ-Ⅳ剖面支护设计
1、支护高度:
9.65m(实际开挖深度9.05m)
2、支护形式:
桩锚支护,即:
护坡桩+预应力锚杆
3、支护部位:
基坑南侧及北侧
4、护坡桩+预应力锚杆支护结构设计成果
5、预留结构施工工作面:
1000mm
根据设计计算书及施工图,护坡桩支护结构设计成果如下表所述:
项目
结构名称
Ⅳ-Ⅳ剖面
护
坡
桩
桩长(m)
13.50
桩径
Φ600
桩间距(m)
1.20
嵌固深度(m)
4.45
配
筋
主筋
10Ф20(HRB400)
箍筋
(HRB400)Φ14@2000mm
绕筋
(HPB300)φ6.5@200mm
混凝土强度等级
C25
桩数(颗)
47
桩
顶
连
梁
配筋
主筋
6Ф20(HRB400)
配筋绕筋
(HPB300)φ6.5@200mm
截面尺寸
700×400
混凝土强度等级
C25
预
应
力
锚
杆
步数
一步
锚孔直径(mm)
150
锚杆长度(m)
23.00
锚杆配筋
3×7φ5(1860型)
间距(m)
1.20
锁定值(KN)
324
锚杆倾角°
15~20
锚固体
M20素浆
说明:
1、桩间土支护施工,清理桩间土至100mm,采用φ6.5@250X250mm正方形编钢筋网,钢筋网片固定采用Φ14压筋在相邻护坡桩钻100mm深小孔植入压筋,压筋搭接不小于10d,采用电焊或者绑扎,喷射50mm厚C20混凝土面层。
2、桩预应力锚杆,钢腰梁采用25B双工字钢。
Ⅳ’-Ⅳ’剖面支护设计
1、支护高度:
11.75m(实际开挖深度11.15m)
2、支护形式:
桩锚支护,即:
护坡桩+预应力锚杆
3、支护部位:
基坑南侧
4、护坡桩+预应力锚杆支护结构设计成果
根据设计计算书及施工图,护坡桩支护结构设计成果如下表所述:
项目
结构名称
Ⅳ’-Ⅳ’剖面
护
坡
桩
桩长(m)
15.00
桩径
Φ600
桩间距(m)
1.20
嵌固深度(m)
3.85
配
筋
主筋
10Ф20(HRB400)
箍筋
(HRB400)Φ14@2000mm
绕筋
(HPB300)φ6.5@200mm
混凝土强度等级
C25
桩数(颗)
12
桩
顶
连
梁
配筋
主筋
6Ф20(HRB400)
配筋绕筋
(HPB300)φ6.5@200mm
截面尺寸
700×400
混凝土强度等级
C25
预
应
力
锚
杆
步数
二步
锚孔直径(mm)
250
锚杆长度(m)
第一步20.00、第二步23.00
锚杆配筋
3×7φ5(1860型)
间距(m)
1.20
锁定值(KN)
第一步297、第二步302
锚杆倾角°
15~20
锚固体
M20素浆
说明:
1、桩间土支护施工,清理桩间土至100mm,采用φ6.5@250X250mm正方形编钢筋网,钢筋网片固定采用Φ14压筋在相邻护坡桩钻100mm深小孔植入压筋,压筋搭接不小于10d,采用电焊或者绑扎,喷射50mm厚C20混凝土面层。
2、桩预应力锚杆,钢腰梁采用25B双工字钢。
Ⅴ-Ⅴ剖面支护设计
1、预留结构施工工作面:
400mm
2、支护高度:
11.75m(实际开挖深度11.15m)
3、支护形式:
复合土钉墙支护
3、支护部位:
基坑南侧
4、土钉墙支护结构设计成果
5、预留结构施工工作面:
400mm
根据设计计算书及施工图,土钉墙支护结构设计成果如下表所述:
项目
放坡系数
1:
0.3
水泥标号
P.S.A
32.5
水灰比
0.5
复合土
钉墙参数
标高
间距
倾角
孔径
长度
主筋
-1.5m
1.5m
10度
100mm
6800mm
(HRB400)Φ20
-3.0m
1.5m
10度
150mm
14000mm
1860型钢绞线
-4.5m
1.5m
10度
100mm
8800mm
(HRB400)Φ20
-6.0m
1.5m
10度
100mm
8800mm
(HRB400)Φ20
-7.5m
1.5m
10度
100mm
8800mm
(HRB400)Φ20
-9.0m
1.5m
10度
100mm
5800mm
(HRB400)Φ20
-10.5m
1.5m
10度
100mm
4800mm
(HRB400)Φ20
面层参数
钢筋网
主筋
(HPB300)Φ6.5
加强筋
主筋
(HRB400)Φ14
间距
@250mm
横向间距
1500mm
搭接长度
300mm
纵向间距
/
面板
面板强度
C20
护顶
高度
100mm
面板厚度
不小于80mm
宽度
800mm
配合比
1:
2:
2
坡度
1:
0.02
预应力锚杆参数
钢绞线
1860型
自由端(m)
5
拉力值
120KN
钢梁
18A槽钢
锚固端(m)
9
锁定值
80KN
Ⅵ-Ⅵ剖面支护设计
1、预留结构施工工作面:
400mm
2、支护高度:
9.65m(实际开挖深度9.05m)
3、支护形式:
土钉墙支护
3、支护部位:
基坑南侧
4、土钉墙支护结构设计成果
5、预留结构施工工作面:
400mm
根据设计计算书及施工图,土钉墙支护结构设计成果如下表所述:
项目
放坡系数
1:
0.3
水泥标号
P.S.A
32.5
水灰比
0.5
复合土
钉墙参数
标高
间距
倾角
孔径
长度
主筋
-1.5m
1.5m
10度
100mm
5800mm
(HRB400)Φ20
-3.0m
1.5m
10度
150mm
14000mm
钢绞线
-4.4m
1.
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