薄壁空心墩程施工专项方案.docx
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薄壁空心墩程施工专项方案
青冈滩特大桥(4#~20#)、郑塝特大桥(2#~23#)
薄壁空心墩工程专项
施工方案
一、编制说明
1.1编制依据
1).川藏铁路成都至雅安段招投标文件及承发包合同;
2).川藏铁路成都至雅安段相关设计文件及图纸;
3).成昆铁路有限责任公司下发的《指导性施工组织设计》;
4).现行设计规范、铁路工程质量验收标准及其它有关文件资料;
5).现场调查、采集、咨询所获取的资料;
4).我单位类似工程施工积累的施工经验及设备。
1.2编制原则
按照设计文件和现行铁路设计、施工及验收规范,结合我单位在薄壁空心高墩施工的经验,以“质量第一”为前提,确保安全为基础,确保工期为目标,科学组织、统筹安排,均衡生产。
二、编制范围
成都朝阳湖(不含)D1K96+200~D1K111+477.82(王门坎大桥朝阳湖端台尾),青冈滩特大桥(4#~20#)、郑塝特大桥(2#~23#)薄壁空心墩工程。
3、全桥概况
3.1.概况
青冈滩特大桥(4#~20#)墩均为薄壁空心墩,墩高30.5m~46m。
本桥在D1K103+800处上跨彭沟河,此处18#~20#桥墩为特殊设计桥墩。
郑塝特大桥(2#~23#)墩均为薄壁空心墩,墩高30m~47m。
本桥于D1K105+840处跨越两河水河。
3.2.线路资料
平面:
青冈滩特大桥(4#~20#)墩位于(R=4500m)曲线上。
郑塝特大桥(2#~16#)墩位于直线上,(17#~23#)墩位于(R=3500m)曲线上。
纵断面:
两桥桥上线路均为11.8‰上坡。
3.3.水文三要素
青冈滩特大桥:
H1/100=573.24m,V1/100=3.97m/s,Q1/100=475m3。
郑塝特大桥:
H1/100=596m,V1/100=4.84m/s,Q1/100=326m/s。
3.4.主要技术标准
1)铁路等级:
Ⅰ级。
2)正线数目:
双线。
3)列车运行控制方式:
自动闭塞。
4)路段旅客列车速度目标值:
160km/h。
5)牵引种类:
电力牵引。
3.5.主要工程数量表
薄壁空心墩统计表
桥梁名称
墩身类型
桥墩
编号
墩身
高度(m)
墩外坡度
墩内坡度
C35砼(m3)
钢筋(Kg)
备注
HPB300
HRB400
青冈滩特大桥
薄壁空心墩
4
30.5
40:
1
46:
1
367.3
3585
36745
5
36.5
40:
1
46:
1
500.9
5254
48192
6
38.5
40:
1
46:
1
532.6
5520
50614
7
39
40:
1
46:
1
532.6
5603
51253
青冈滩特大桥
圆端型薄壁空心墩
8
39.5
40:
1
56:
1
657.4
8992.5
59261
9
40
40:
1
56:
1
677.9
8992.5
59261
10
41
40:
1
56:
1
698.7
9169.7
60426
11
41
40:
1
56:
1
698.7
9169.7
60426
12
41
40:
1
56:
1
698.7
9169.7
60426
13
41.5
40:
1
56:
1
709.3
9309
61151
14
42
40:
1
56:
1
709.3
9448
61877
15
42
40:
1
56:
1
709.3
9448
61877
16
43
40:
1
56:
1
720.1
9448
61877
17
44
40:
1
56:
1
730.8
9630
62968
18
45
40:
1
56:
1
889.4
2441
63800
19
44
40:
1
56:
1
985.5
2572
68961
20
46
40:
1
56:
1
1040
2788
72889
郑塝特大桥
2
31
40:
1
46:
1
374.1
3644
37912
3
38
40:
1
46:
1
516.8
5389
49671
4
40.5
40:
1
56:
1
677.9
8997
63386
5
39
40:
1
46:
1
540.6
5602
51522
6
39
40:
1
46:
1
540.6
5602
51522
7
40
40:
1
56:
1
677.9
8997
63386
8
42.5
40:
1
56:
1
720.1
9452
66240
9
43.5
40:
1
56:
1
741.6
9626
67428
10
43
40:
1
56:
1
741.6
9626
67428
11
47
40:
1
56:
1
830.5
10598
73233
12
46
40:
1
56:
1
807.9
10401
72062
13
46
40:
1
56:
1
807.9
10401
72062
14
46
40:
1
56:
1
807.9
10401
72062
15
46
40:
1
56:
1
807.9
10401
72062
16
45.5
40:
1
56:
1
796.7
10250
71203
17
45.5
40:
1
56:
1
796.7
10250
71203
18
45.5
40:
1
56:
1
796.7
10250
71203
19
45
40:
1
56:
1
785.3
10099
70343
20
45
40:
1
56:
1
785.3
10099
70343
21
42.5
40:
1
46:
1
720.1
9452
66240
22
35
40:
1
46:
1
430.3
4017
42436
23
30
40:
1
46:
1
353.7
3510
36144
合计
26916.6
307604.1
2381095
4、地形、地质及气候条件
4.1.地形、地质条件
线路从成蒲铁路朝阳湖站引出,向西引出后,穿张学堂一号隧道、张学堂二号隧道后进入雅安市名山区联江镇,经联江镇紫罗村、万安村,马岭镇新桥村、兰坝村后至红星镇,于童坪水库下游红星镇与双河乡交界处至1标段终点。
整体呈北东-南西走向,穿越四川盆地边缘浅丘台地区(II)和低山丘陵区(III)的过渡带,地形变化明显,地面海拔高程540~670m,相对高差10~80m。
地表坡面植被发育,沿线路民房零星分布,区内有便道相通,交通较方便。
线路沟槽内覆地较薄,主要为第四系冲洪积(Q4al+pl)黏土、粉质黏土及卵石土夹砂等,厚约2~10m,局部有呈透镜体状分布厚约1~10m的软土、松软土;残丘及台地上为第四系中更新统冰水-流水堆积层(Q2fgl+al)为卵砾石层(俗称雅安砾石层),中密~密实,潮湿~饱和,粗圆砾约占50%~60%,直径20~60mm,卵石含量约占20~30%,直径60~200mm,石质成分多为弱风化的岩浆岩、石英砂岩、灰岩质,磨圆度较好,分选性较差,其间充填粉质黏土或砂。
部分具半胶结状。
除石英岩外,其它卵砾石风化强烈,厚约5~50m,其上部有1~10m厚的坡残积(Q4dl+el)黏土夹卵砾石。
4.2.气候条件
朝阳湖~雅安段铁路沿线所属地区主要受西南季风气候和地形影响,冬无严寒,夏多暴雨,阴天多、日照少。
5、总体施工方案及工艺流程
我部薄壁空心墩均为变坡圆端型,分墩外坡度为40:
1及墩内坡度为:
46:
1、56:
1两种规格。
最大高度为47.0m,由于墩身高度较高,采取分段浇注以保证模板稳定性。
经过施工方案比选,决定采用每3个墩配置1台48m的QTZ63塔式起重机进行翻模施工工艺,模板采用定型钢模,模板型号为47m一套、39m一套、35m一套共计三套组合钢模板,标准节2m,并设1m和0.5m的调整段。
由于墩身截面为变坡型,模板加工时按最高高度进行加工,施工时根据墩身高度支立,为加快施工进度,墩身每次浇注4m,浇注完成后支立上部模板,下部拆除后的模板进行下一个墩身模板支立,以形成流水作业。
第一次浇注至实体段(浇注下部实体段),外侧搭设双排脚手架,脚手架高度为5m,浇注完毕后拆除脚手架。
在墩身外侧用扣件式钢管脚手架搭建“格构式”井架、内设“之字形”踏步的楼梯供施工人员上下。
第二次浇注至空心段底部内倒角顶面,此段高度为1m。
从第二次支模开始,人员由脚手架步梯进入模板外侧作业平台进行施工,模板采用周转使用,下部砼浇筑完成后拆除支立上部模板进行下一次循环,第二次浇注后以4m标准高度,依次循环。
最后一节空心段采用调整块调整至空心段顶部内倒角顶面。
顶部封顶段先翻一节2m标准翻模段,浇注完成后,待混凝土达到设计强度的100%后再浇注剩余2.5m实体段。
空心墩内侧搭设满堂支架,做为墩内施工操作平台。
钢筋钢筋厂集中加工制作,采用平板车运送墩位处,使用塔吊吊装入模进行安装绑扎。
混凝土在1#搅拌站集中拌合,利用混凝土搅拌运输车水平运输,垂直运输采用混凝土输送泵车或塔吊吊装料斗进行。
电力供应由附近村庄变压器引入到施工现场。
通讯采用移动电话及对讲机进行联系。
5.1外模板构造的设计
由于墩身高,模板倒用次数多,面板使用厚δ=5mm钢板制作,模板纵肋采用[12槽钢,横肋采用厚δ=8mm的钢板,后横梁采用2[16槽钢,纵肋和横梁组焊而成,模板法兰采用厚δ=15mm钢板,连接螺栓采用Φ20螺栓,间距20cm。
模板外侧设置工作平台,工作平台宽80cm,工作平台采用螺栓每1m间距与模板进行铰接。
工作平台为施工提供较为宽阔的操作平台,同时工作平台通过螺栓连接后组成空间桁架保证了工人的施工安全。
模板拉杆采用Φ20精扎螺纹钢,拉杆孔只设置在墩身平面位置,横向间距1m,纵向间距90cm。
模板具体参数见下面模板圆端模及平面模板设计图:
5.2内模设计
考虑到内模施工空间较小,墩身内部平面部分模板设计与外模一样,分割成高度2m的小块模板进行组合,将两端圆模制作成两块大模板进行组合。
面板使用厚δ=5mm钢板制作,模板纵肋采用[8槽钢,圈肋采用[16槽钢,纵肋和横梁组焊而成,模板法兰采用厚δ=10mm钢板,撑杆采用[16槽钢。
内模板拉杆采用Φ20精扎螺纹钢,拉杆孔与外模相对应。
共加工内模板板6套。
模板具体参数见下面模板圆端模及平面模板设计图:
5.3封顶模板设计
目前空心墩施工中解决墩内封顶的常规办法是搭设满堂脚手架的方式。
采用此方法在施工过程中存在以下几个问题:
1、空心墩内部空间比较狭小;2、要求所搭设的满堂支架高度比较高,技术上很难把握;3、施工完毕后的材料运出只能通过进人洞,且进人洞位于墩身正面,施工很不方便;4、施工周期长模板的周转利用率很低,施工很不经济;5、上实体段混凝土浇筑方量较大,对于支架要求较高。
基于上述原因,如果采用传统的方法解决空心墩上实体段竖向承载力问题,较不现实必须寻找更合理的、更经济、更可靠的施工方法解决问题。
通过分析比较最后采取在浇筑墩顶上倒角处时,以上段已经施工完成的内模板为支撑点来安装厂家定制加工的型钢桁架封顶模架,桁架采用10#槽钢制作,来上承受上实体段竖向承载力。
模板具体参数见下面模板立面及平面设计图:
5.4模板的抗风设计
墩身模板迎风面积较大。
模板设计和施工时应充分考虑模板的抗风性能。
从单块模板的刚度足够满足当地最大风力的要求。
施工过程中主要从模板的整体性进行考虑加固。
从工况最不利时考虑风力组合影响最大的时候在两层模板全部安装和翻升完毕后。
施工过程中要求当风力超过6级时禁止模板翻升和拆除作业。
当模板翻升到位后立即组装成型,形成环形闭合体。
在模板的四个平模角分别设置四个吊环,利用已经施工下部混凝土Φ32的拉杆孔和通气孔设置为作为临时约束,采用Φ20钢丝绳利用紧线器(或其他类似工具)将模板进行预拉紧,必要的时候可以暂时利用钢筋直接临时焊接处理。
5.5工艺原理
空心墩分节施工,每节施工高度4m,模板分定位导向模板与混凝土施工模板。
每个桥墩对应使用模板6m,前一节模板预留2m模板保持紧固状态,作为导向模板,再向上顺接内外模板4m,成为混凝土施工的模板体系。
墩身模板不同对应高度均采用不同的模板型号,同一型号模板在每个桥墩仅使用一次,然后拆除移到下一个桥墩对应工作面上,这样各个桥墩依次阶梯状使用模板,形成一种流水节拍倒用模板,每一节段模板向前流动使用。
墩身的中心对位和平面尺寸通过外模螺栓调整和承台上的锚桩调整。
施工上一模时,已施工的下一模的最上一节段的模板作为导向模板,由于墩身的内外壁均有坡度,因此在施工过程中应注意模板使用的排列顺序以保证墩身的线形平顺。
在施工过程中各墩身施工高度相差一模(4m)以上,使一整套流水钢模板分节段应用于相邻若干桥墩上,拆除前一墩身的模板在地面进行打磨、涂油后,直接吊装下一墩身进行施工。
由于墩身施工自然环境相同,在进行空心墩流水法施工时,应重点解决施工空心墩不同部位时模板的配套以及施工机械和人员的现场调配工作,使每节段模板在各墩身之间形成不问断循环向前使用的流水效应。
施工示意图和工艺流程图见下图:
5.6钢筋工程
5.6.1钢筋下料、加工
钢筋在加工前,首先将钢筋表面油渍、漆皮、鳞锈等清除干净,对弯曲变形的钢筋进行调直。
依据图纸设计进行下料,弯制加工,并按图纸钢筋型号对钢筋分类编号存放。
然后报请相关技术员经验收合格后,采用平板车运送至施工墩位处,并按照要求进行储存,做到下垫上盖。
①.钢筋加工允许偏差应符合下表规定:
序号
部位
允许偏差(mm)
检验方法
1
受力钢筋全长
±10
尺量检查
2
弯起钢筋弯折位置
20
3
箍筋内净尺寸
±5
②.钢筋焊接前必须根据施工条件进行试焊,合格后方可进行正式施焊。
焊工必须持证上岗。
③.钢筋上下搭接,并采用单面焊,搭接长度≥10d,焊缝宽度≥0.8d。
同一截面内主筋接头面积不应大于总截面面积的50%,相邻接头应交错公开,上下错开的距离应满足≥0.5m且≥35d。
在接头长度区段内,同一根钢筋不得有两个接头,搭接钢筋轴线必须同心。
5.6.2钢筋绑扎安装
①准备工作
在绑扎钢筋之前,首先将墩身施工缝处的混凝土凿毛,露出新鲜混凝土面,将混凝土屑、杂物清理干净后用水冲洗干净。
与此同时校正墩身预埋筋平面位置及竖直度,然后安装钢筋绑扎支承固定用的劲性钢骨架,在钢管脚手架安装过程中还用全站仪校核其平面位置和垂直度。
准备工作流程(以第一节墩身钢筋施工为例,第一节以上钢筋施工与此步骤一致)如下图所示:
然后按同样的方法安装其余各节钢管脚手架,钢管脚手架安装完毕后,固定好钢管脚手架,即可开始绑扎钢筋。
②竖向主筋和箍筋绑扎
竖向主筋运至现场后,10~15根绑扎成捆,中上部绑好吊装钢绳底部用钢兜篮兜好,用塔吊提升到承台顶面,临时立于承台顶面斜靠在劲性钢骨架上,并作临时固定,如下图所示。
在第二节及以上墩身施工时,利用墩身模板顶面的操作平台作为钢筋绑扎时的操作平台。
然后人工逐根抬到各接头处进行对接,先采用点焊进行固定,然后再进行单面搭接满焊,焊接质量应满足规范要求,接头的位置与数量应满足有关规范要求。
待安装的竖向主筋与预埋在已浇筑墩身的竖向钢筋连接后,利用涂画在钢管脚手架各节横杆上的刻度来进行定位,使竖向钢筋的间距满足设计要求,并用铅丝绑扎固定在钢管脚手架上各节横杆之上。
待竖向主筋连接和定位完成后,在竖向主筋上用石笔画出水平箍筋的布置间距,箍筋按照所定的位置逐根进行绑扎,直至高于拟浇筑墩身混凝土顶面30~40㎝处,接着完成防裂钢筋网铺设和通气孔的预埋。
最后用锤球吊线检查钢筋骨架的垂直度并纠偏,钢筋绑扎质量经过“三检”后把握好施工时机立即进行模板安装。
5.7模板工程
5.7.1.测量放样定位
在墩身首节浇注段钢筋绑扎完成后,于立模部分抹上一层砂浆并用水准仪找平,并于其上测量放样墩身几何尺寸关键点,并报验监理工程师,在监理工程师检验合格后使用墨线弹出立模线,最后安装首节浇注段模板。
从第二次支模开始,采用全站仪在模板顶打出计算点进行控制,具体为:
按墩身外轮廓线计,先计算出轮廓线外0.05m处十字线方向各点坐标,用全站仪在模板顶放出各点,挂出十字线,用小钢尺沿十字线方向量出点与模板内侧距离,根据量出的距离进行模板调节。
5.7.2.模板安装
模板按照“先远后近、不挡吊装视线”的原则安装,即根据起重设备的位置,先安装远的一侧模板,这样能够保持良好的吊装视线,最后安装最近侧模板,确保模板安装的安全和准确。
每一块模板安装就位时,在其底口支垫木楔,将模板顶面调成水平,并且同层四块模板顶口基本处于同一高程上,相邻两块模板的顶面高差控制在2㎜以内,同时保证模板的垂直度达到板面上下边的平面偏差在2㎜以内。
在这样的精度状态下,在模板底口与承台混凝土顶面之间的缝隙处用若干个钢楔子楔紧,同时在模板内侧用木条封住缝隙,在外侧用高标号水泥砂浆将缝隙勾缝、填塞密实,保证不渗水和漏浆。
模板在安装时,模板板块之间的连接缝用5㎜厚、30㎜宽的双面胶带做密封带,即先将双面胶带贴到先安装的一块模板侧螺栓连接处,在另一块模板即将靠拢前再撕去双面胶带上的防粘纸,让两块模板对位后粘贴在一起,连接螺栓受力后,双面胶带经挤压起到密封作用,能保证模板不漏浆。
每一层、每一块模板安装就位时,都需要用全站仪以三维坐标法校核墩身截面上四个角点和四面分中点的平面位置和高程。
第一层模板精确就位、底部与承台上预埋件固定、拉好抗风缆、相邻模板间每一道横向龙骨对角螺杆紧固完毕,再安装上层模板。
上层模板起吊在待安装位置上方缓缓下放,人工推模就位,当其底边连接缝对齐、模板立稳并扶垂直后,先在上下两节模板间的水平连接缝处用定位栓及时固定,并做位置粗调。
模板粗调采用手摇液压千斤顶放置于上、下两节模板水平桁架之间,施加力量来实现。
位置基本调整好后,立即上好连接螺栓,但不要上太紧以便精确调整模板位置。
按照同样的方法完成第二层各块模板的安装、定位,同时紧固好相邻模板间的竖向连接缝螺栓。
然后,紧固相邻模板间每一道横向龙骨对角螺杆。
当上述工序完成后,对整层模板位置进行微调,模板微调采用在上、下两节模板水平龙骨之间设置竖向调节拉杆,通过对称松、紧调节拉杆来精调其位置,在模板微调过程中,测量实时跟踪校核。
模板微调完成后,立即用钢丝绳将模板牵拉固定在承台上预埋的抗风缆预埋件上,以抵抗风力和混凝土浇筑时的各种水平冲击力,同时将尚未紧固的上、下两层模板水平连接缝螺栓立即紧固。
最后,再用制作好的型钢将上、下两层模板的相邻两道横向龙骨连成整体,增强上、下两层模板的整体刚度。
5.8混凝土工程
5.8.1.浇筑前准备工作
混凝土浇筑前应检查模板的标高、尺寸、位置、强度、刚度、牢固性、平整度、内侧光洁度等内容是否满足要求,不得有缝隙和孔洞。
模板接缝是否严密,隔离剂是否涂抹均匀,模板中的垃圾应清理干净;钢筋及预埋件的数量、型号、规格、摆放位置、保护层厚度等是否满足要求,并做好隐蔽工程验收记录。
5.8.2.墩柱混凝土浇筑
墩身为C35混凝土,混凝土在1#拌和站集中拌制,混凝土罐车运输至施工现场,采用砼天泵车(特殊情况可采用塔吊吊装料斗)输送混凝土入模,插入式振捣器振捣。
因每次浇筑混凝土的高度在4米左右,规范要求当浇筑高度超过2米时,由于混凝土落差较大,不能采用自落式灌注,需采用串筒减速进行混凝土的浇筑,以防止混凝土离析。
每层混凝土浇筑厚度按30cm控制,采用振捣棒在距钢模10cm处进行先周边后内心的振捣。
当混凝土浇筑至模板顶面时,需将多余的水泥去除并在初凝前进行复振,以消除混凝土墩柱顶面附近的裂缝。
因墩身混凝土分节浇注,控制好每节混凝土顶面高度可以保证相邻两段墩身接缝良好,从而保证混凝土的外观美观。
当混凝土浇注到顶时,使混凝土面稍高于模板顶,以便凿毛时方便清洗处理;浇注完毕后派专人用木抹子将模板四周附近的混凝土抹平,保证混凝土面与模板顶面平齐,以保证上下两节段为一条平齐的接缝。
待混凝土强度达到2.5Mpa后进行砼接灌面人工凿毛处理。
首先必须将混凝土表面的浮浆凿掉,露出石子,凿深1cm~2cm,凿完后先用高压风枪吹掉混凝土残渣,再用高压水冲洗干净。
以保证凿毛的混凝土面清洁。
然后按照施工工艺进入下一个循环的施工。
5.8.3.混凝土振捣
砼的浇筑过程中,要按一定的顺序和方向分层进行,振捣方式采用插入式振动器。
混凝土每层铺设厚度不可太厚,一般分层厚度为振捣器作用部分长度的1.25倍,每层灌注厚度不大于30cm。
应沿浇筑的顺序方向,采用斜向振捣法,振捣棒与水平面倾角约30°左右。
棒头朝前进方向,插棒间距以50cm为宜,防止漏振。
应依自动滑动的混凝土坡面循序进行,不得进行跳跃式振捣。
有倾斜面时,应从低处开始,逐层扩展升高,并保持水平分层。
在折角处,应作为一层处理。
用插入式振捣器应快插慢拔,插点应均匀排列,逐点移动,顺序进行,不得遗漏,做到振捣密实。
移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍。
振捣上一层时应插入下层5cm,以清除两层间的接缝。
插入式振捣器的机头,不得贴上模板,靠近模板振动时要保持5cm至10cm的间距。
当振捣折角处不可避免靠近模板时,可用胶皮包裹机头。
每次振捣的时间要严格掌握。
插入式振捣器,一般只要15~30s。
混凝土应振捣到浆体停止下沉,无明显气泡上升。
表面平坦泛浆,呈现薄层水泥浆的状态为止,然后慢提振捣器。
振捣时间不宜过长,否则会产生离析现象。
严禁利用钢筋振动进行振捣。
振捣过程中应注意各种钢筋及预埋件。
5.8.4.混凝土养护
由于本段墩身普遍较高(最低30m,最高47m),如采用环形管法养生,持续的高压水难以实现,外侧模板拆除后,用高压水枪对混凝土进行洒水后,立即用塑料薄膜包裹覆盖养护。
包裹塑料薄膜由人工进行,使用吊篮配合。
塑料薄膜内应保证有凝结水,当日平均温度在5℃以下时,禁止浇水,直接包裹塑料薄膜。
内部混凝土相比外部混凝土受环境因素影响较小,采用高压水枪间断洒水养护,但必须保证混凝土面湿润。
5.8.5.防止泵送堵管的措施
在高墩泵送时,经常发生泵管堵塞现象,如果处理不当极易引起安全质量事故,为了防止事故的发生,一般在做高墩混凝土浇注方案时,需要有防止泵送堵管的措施。
①选择合适的砂率,做好配合比设计,提高混凝土的可泵性。
②加强对混凝土拌合质量的控制,确保混凝土质量稳定。
③加强对操作人员的培训,防止误操作而引起泵管堵塞。
④在炎热的夏天。
还要有专门的降温措施,防止高温引起堵管。
5.9墩内外支架工程
施工时在每个墩身内部搭设满堂碗扣式脚手架,脚手架内布设之字形人行步梯,步梯两侧设防护栏杆,栏杆高度1.2m。
墩内碗扣支架搭设按步距1.2m,纵横杆间距为90cm,人行步梯设置在脚手架中间位置,宽度0.9m,每层高度2.4m。
步梯面板采用木板铺设,上钉防滑条,防滑条间距20cm。
步梯立面如右图所示。
墩身下部实体段施工结束后,在实体段上部施工时预留1m×1.2m临时施工洞,以方便施工人员及各
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