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文檔簡介

中鐵十一局集團第二工程有限公司隧道施工技術(shù)(隧道超前支護)中鐵十一局集團滬昆客專長昆湖南段第一項目分部編制:劉飛飛2011年11月中鐵十一局集團第二工程有限公司內(nèi)容提要一、超前預(yù)注漿二、超前小導(dǎo)管三、超前管棚內(nèi)容提要不良地質(zhì)隧道硬按照設(shè)計或經(jīng)批準的方案,進行超前支護,以提高圍巖強度、自穩(wěn)和之水能力。超前支護主要包括:預(yù)注漿超前小導(dǎo)管超前管棚

不良地質(zhì)隧道硬按照設(shè)計或經(jīng)批準的方案,進行超前支護,以提高圍一、預(yù)注漿1、預(yù)注漿包括超前徑向注漿、掌子面圍巖后注漿、超前小導(dǎo)管注漿、超前管棚注漿等、中空錨桿注漿。2、注漿工藝包含很多種目前研究使用的主要的注漿工藝有前進式分段注漿、后退式分段注漿、全孔一次性注漿。

一、預(yù)注漿1、預(yù)注漿包括超前徑向注漿、掌子面圍巖后注漿、超前一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程

一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程(1)前進式分段注漿在施工中,實施鉆一段、注一段,再鉆一段、再注一段的鉆、注交替方式進行鉆孔注漿施工。每次鉆孔注漿分段長度3~5m。前進式分段注漿可采用水囊式止?jié){塞或孔口法蘭盤進行注漿。適用范圍:圍巖裂隙發(fā)育或破碎難以成孔的巖層,深孔注漿可采用前進式分段注漿

一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程(1)前進式分段注漿施工工藝

法蘭盤止?jié){前進式分段注漿示意圖一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程法蘭盤止?jié){前進式分段注漿示意圖一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程(2)后退式分段注漿施工工藝,注漿施工時,首先將止?jié){塞及其他配套裝置防暑管中,對底部一個注漿分段段長進行注漿施工,第一分段注漿完成后,后退一個分段長度進行第二分段注漿,如此下去,知道將整個注漿段完成。進行后退式分段注漿施工,注漿分段長度宜取0.6m~1.0m。適用范圍:圍巖局部破碎,可以順利成孔的巖層。一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程(2)后退式分段注漿施工工藝,

后退式分段注漿示意圖一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程后退式分段注漿示意圖一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程(3)全孔一次性注漿施工工藝,直接將注漿管路和注漿孔口裝置接通進行注漿施工。適用范圍:孔深小雨6m或圍巖裂隙較均勻。全孔一次性注漿示意圖一、預(yù)注漿3、注漿工藝流程全孔一次性注漿示意圖一、預(yù)注漿注漿管路連接示意圖一、預(yù)注漿注漿管路連接示意圖一、預(yù)注漿4、注漿施工要點(1)注漿材料按照配合比準確計量,嚴格按順序加料,拌合后的漿液必須經(jīng)過篩選網(wǎng)過濾后經(jīng)注漿機。(2)注漿應(yīng)設(shè)置止?jié){塞,止?jié){塞可采用氣囊、水囊或橡膠止水塞,并能夠承受注漿終壓的要求。(3)注漿過程中做好施工記錄,包括孔位、孔徑、孔深、漿液配合比、注漿壓力、注漿量、跑漿、串漿等內(nèi)容。(4)注漿后可通過檢查孔、物探等方法檢查確認注漿效果。(5)注漿施工中出現(xiàn)的異常強狂處理》鉆孔中遇見突泥、突水、立即停鉆進行注漿處理;局部漏漿可用麻絲填塞裂隙、調(diào)整漿液配合比、縮短膠凝時間、淺孔注漿固結(jié)等方式處理;注漿壓力突然升高一、預(yù)注漿4、注漿施工要點一、預(yù)注漿4、注漿施工要點暫停注漿,檢查管路是否堵塞、壓力表有無故障;進漿量大、壓力長時間不升高時,可采用加大漿液濃度、降低注漿壓力、添加纖維材料或間歇注漿等方法處理。(6)注漿原則:分區(qū)注漿(10m);注漿書序按跳孔原則;由下至上原則;約束發(fā)散型注漿原則;定量、定壓相結(jié)合原則;多孔少注原則;一、預(yù)注漿4、注漿施工要點二、超前小導(dǎo)管

超前小導(dǎo)管配合型鋼鋼架使用,應(yīng)用于隧道Ⅳ、Ⅴ級圍巖拱部超前注漿預(yù)支護。超前加固采用在圍巖四周打設(shè)注漿小導(dǎo)管,鋼管規(guī)格型號、壁厚、間距、傾角、環(huán)向設(shè)置范圍、縱向搭接長度及注漿要求需符合設(shè)計及規(guī)范要求。二、超前小導(dǎo)管超前小導(dǎo)管配合型鋼鋼架使用,應(yīng)用于二、超前小導(dǎo)管1、施工工藝施工工藝流程見圖施工工藝流程見圖二、超前小導(dǎo)管1、施工工藝施工工藝流程見圖二、超前小導(dǎo)管注漿小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)圖見圖二、超前小導(dǎo)管注漿小導(dǎo)管結(jié)構(gòu)圖見圖二、超前小導(dǎo)管2、操作要點(1)小導(dǎo)管鋼管加工小導(dǎo)管前端加工成錐形,防止?jié){液前沖,方便順利插入已鉆好的導(dǎo)管孔內(nèi)。當(dāng)圍巖松軟時,也可以直接打入,小導(dǎo)管尾端采用φ8鋼筋焊一圈加強箍,防止頂進時導(dǎo)管尾端變形。為了便于注漿,在小導(dǎo)管中部鉆φ8@10cm、梅花形布置的小孔。對加工好的成品要經(jīng)過嚴格的質(zhì)量檢驗,以保證注漿質(zhì)量。為了能與注漿協(xié)調(diào)進行,可提前安排加工。二、超前小導(dǎo)管2、操作要點二、超前小導(dǎo)管2、操作要點(2)孔口密封處理為防止注漿漏漿,在小導(dǎo)管的尾部用膠泥麻筋纏箍成楔形,以便鋼管頂進孔內(nèi)后其外壁與巖壁間隙堵塞嚴密。鋼管尾端外露足夠長度,并與格柵鋼架焊接在一起。鋼管定頂進時,注意保護管口不受損變形,以便與注漿管路連接。(2)測量放樣按設(shè)計要求,在掌子面上準確畫出本循環(huán)需施設(shè)的小導(dǎo)管孔位。二、超前小導(dǎo)管2、操作要點二、超前小導(dǎo)管2、操作要點(3)鉆孔導(dǎo)管采用鑿巖機、煤電鉆鉆孔或手持風(fēng)鉆鉆孔時,其孔深應(yīng)適當(dāng)超深;采用錘擊或鉆機頂入時,其頂入長度不應(yīng)小于管長的90%。一般要求孔位偏差不超過50mm,外插角5~10度°,錨固長度不小于設(shè)計長度的96%??讖捷^設(shè)計導(dǎo)管管徑大20

mm以上。(4)插管成孔后,將小導(dǎo)管按設(shè)計要求插入孔中,或用鑿巖機直接將小導(dǎo)管從型鋼鋼架上部、中部打入,外露20cm支撐于開挖面后方的鋼架上,鋼管要與拱架焊接牢固,與鋼架共同組成預(yù)支護體系。二、超前小導(dǎo)管2、操作要點二、超前小導(dǎo)管2、操作要點鋼拱架上開超前小導(dǎo)管孔二、超前小導(dǎo)管2、操作要點二、超前小導(dǎo)管2、操作要點(5)注漿A.注漿前先噴射混凝土5~10cm厚封閉掌子面,形成止?jié){盤。注漿前先b沖洗管內(nèi)沉積物,由下至上順序進行。B.單孔注漿壓力達到設(shè)計要求值,持續(xù)注漿10min且進漿速度為開始進漿速度的1/4或進漿量達到設(shè)計進漿量的80%及以上時注漿方可結(jié)束。C.注漿施工中認真填寫注漿記錄,隨時分析和改進作業(yè),并注意觀察施工支護工作面的狀態(tài)。注漿參數(shù)應(yīng)根據(jù)注漿試驗結(jié)果及現(xiàn)場情況調(diào)整。D.注漿后注漿孔要堵塞密實。F.注漿參數(shù)可參照以下數(shù)據(jù)進行選擇:注漿壓力:一般為0.5~1.0Mpa漿液初凝時間:1~2min水泥:P.O42.5普通硅酸鹽水泥砂:中細砂二、超前小導(dǎo)管2、操作要點二、超前小導(dǎo)管3、注漿技術(shù)措施(1)嚴格控制配合比與凝膠時間,初選配合比后,用凝膠時間控制調(diào)節(jié)配合比,并測定注漿固結(jié)體的強度,選定最佳配合比。(2)注漿過程中,嚴格控制注漿壓力,注漿終壓必須達到設(shè)計要求,并穩(wěn)壓,保證漿液的滲透范圍,防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形、串漿、危及地下構(gòu)筑物、地面建筑物的異?,F(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)異?,F(xiàn)象時,采取下列控制措施:(1)降低注漿壓力或采用間隙注漿。(2)改變注漿材料或縮短漿液凝膠時間。(3)調(diào)整注漿實施方案。(4)注漿效果檢查:一方面用進漿量來檢查注漿效果,另一方面因為注漿方法為周邊單排固結(jié)注漿,檢查地層固結(jié)厚度,如達不到要求,要及時調(diào)整漿液配合比,改善注漿工藝。二、超前小導(dǎo)管3、注漿技術(shù)措施二、超前小導(dǎo)管3、注漿技術(shù)措施(5)為防止孔口漏漿,在花管尾端用麻繩及膠泥或噴射混凝土,封堵鉆孔與花管的空隙。(6)注漿管與花管采用活接頭聯(lián)結(jié),保證快速裝拆。(7)注漿的次序由兩側(cè)對稱向中間進行,自下而上逐孔注漿。(8)拆下活接頭后,快速用水泥藥卷封堵花管口,防止未凝的漿液外流。(9)注漿過程派專人記錄,開挖時要檢驗注漿效果。(10)注漿達到需要強度后方可進行開挖作業(yè)。二、超前小導(dǎo)管3、注漿技術(shù)措施二、超前小導(dǎo)管小導(dǎo)管允許施工誤差序號項目允許偏差1方向角2°2孔口距±50mm3孔深+50,0mm二、超前小導(dǎo)管小導(dǎo)管允許施工誤差序號項目允許偏差1方向角2°三、超前管棚

超前管棚分為:超前大管棚20m~40m;超前哦鞥中管棚13m;超前小管棚4m(超前小導(dǎo)管);大管棚一般采用Ф89~108熱軋無縫鋼管,以15cm絲扣套連接,為保證大管棚外傾角及間距的準確性,防止管棚鋼管侵限或偏離輪廓線距離過大,在洞口段設(shè)置鋼架砼導(dǎo)向套拱,鋼架固定牢固后,按方案設(shè)計尺寸于鋼架上緣定出各套管位置,然后將ф125鋼管焊接在指定位置上,待套拱砼達到設(shè)計強度的70%,開始鉆孔下管并根據(jù)設(shè)計要求進行注漿。注漿完畢后,人工弧形導(dǎo)坑開挖預(yù)留核心土。洞口增設(shè)套拱,不僅對大管棚施工技術(shù)起了導(dǎo)向作用,而且對洞口仰坡也起了很好的穩(wěn)定作用。三、超前管棚超前管棚分為:超前大管棚20m~40m;超前三、超前管棚洞口暗挖段考慮到埋深淺、易塌方,設(shè)計主要采用超前大管棚進行防護。一般采用的進洞方法是:首先開挖明洞段拱部部分,并根據(jù)設(shè)計進行邊、仰坡支護處理,再施做C25砼套拱,然后施作超前長管棚,最后在管棚支護下可以安全進洞。在明暗洞銜接處設(shè)計有套拱,套拱拱部布設(shè)φ140×6mm導(dǎo)向鋼管,進入暗洞時采用φ108×6mm長管棚超前支護,管棚中心距開挖輪廓線約30cm,外插角1~5°,采用φ108×6mm的無縫鋼管制作,環(huán)向間距50cm,仰角1°(不包括路線縱坡),方向與路線中線平行。三、超前管棚洞口暗挖段考慮到埋深淺、易塌方,設(shè)計主要采用超前三、超前管棚三、超前管棚三、超前管棚完成后的大管棚洞內(nèi)效果三、超前管棚完成后的大管棚洞內(nèi)效果三、超前管棚三、超前管棚三、超前管棚1、技術(shù)要求洞口土方開挖須避開雨季施工。開挖前先施工截水溝、天溝等排水系統(tǒng),后進行洞口開挖。明挖段開挖應(yīng)自上而下逐層進行,隨開挖隨噴混凝土進行邊、仰坡防護。至暗挖段拱頂開挖輪廓線高度時,垂直下挖至設(shè)定的上半斷面底部,臨時噴設(shè)混凝土封閉暗洞掌子面。沿開挖輪廓線環(huán)向掏槽,安裝2榀型鋼鋼架(型鋼尺寸按設(shè)計文件),澆筑混凝土,為暗洞開挖作準備。三、超前管棚1、技術(shù)要求三、超前管棚1、技術(shù)要求三、超前管棚1、技術(shù)要求三、超前管棚2、套拱施工管棚施工前應(yīng)先施工套拱,利用套拱進行導(dǎo)向,同時借助混凝土套拱穩(wěn)定仰坡面山體。套拱混凝土達到85%強度時,方可實施管棚鉆孔工作。三、超前管棚2、套拱施工三、超前管棚2、套拱施工(1)測量放樣,標(biāo)定套拱與暗洞開挖分界線。(2)進行套拱拱部及邊、仰坡開挖和整修,并按設(shè)計要求進行邊、仰坡加固處理。(3)套拱施工時,先安裝兩榀Ⅰ18型鋼鋼架,鋼架外表面的連線坡度與管棚的外插角一致。經(jīng)環(huán)向各點量測滿足要求后,固定型鋼。在型鋼上標(biāo)注φ140×6mm導(dǎo)向鋼管的位置,逐根焊接于鋼架上固定。(4)管棚采用C25砼套拱作長管棚導(dǎo)向墻,套拱在明洞輪廓線以外緊貼掌子面施作,長度為3米,套拱內(nèi)埋設(shè)4榀18工字鋼,工字鋼與管棚孔口鋼管φ140×6mm焊接成整體。Ф25固定鋼筋與孔口管、18工字鋼采用雙面焊接,焊接長度大于5d。(5)

支撐穩(wěn)固后,然后安裝內(nèi)、外側(cè)其它型鋼鋼架,內(nèi)、外層鋼架采用鋼筋焊接,布筋和安裝孔口管必須符合設(shè)計要求,保證布筋、孔口管的位置和角度準確,內(nèi)外模均采用5cm木?;蛑衲z板加工安裝,然后進行套拱砼的施工,待套拱砼強度達到85%時開始長管棚施工。三、超前管棚2、套拱施工三、超前管棚3、長管棚施工(1)長管棚鉆孔工藝流程三、超前管棚3、長管棚施工三、超前管棚3、長管棚施工(2)長管棚鉆孔操作要點為保證成孔質(zhì)量,防止鄰孔鉆進時前面的成孔坍塌,鉆孔間隔進行。先鉆奇數(shù)孔,后鉆偶數(shù)孔,成孔直徑為φ140mm,以便順利安裝φ108×6mm鋼花管。即采用大引導(dǎo)孔施工,最大程度上克服在頂管施工作業(yè)中送管難的情況發(fā)生。(3)施作長管棚時(φ108×6mm),打孔角度洞口段為1°~2°,洞內(nèi)適當(dāng)加大角度,但角度應(yīng)控制在3°~5°,間距25cm,每根長24m(每節(jié)長6m,采用長15cm的絲扣連接),施作時每段應(yīng)交錯搭接3m,鋼管上按間距15cm梅花形鉆10mm的小孔。第一節(jié)鋼管頂端做成錐型,三、超前管棚3、長管棚施工三、超前管棚3、長管棚施工以便頂進。φ108×6mm鋼管采用4.0m和6.0m兩種規(guī)格,奇數(shù)孔首根4.0m,偶數(shù)孔首根6.0m,其余的均為6.0m,以避免鋼管接頭在同一斷面上。鋼管采用絲扣聯(lián)接。(4)為了確保鉆桿接頭有足夠的強度、剛度和韌性,鉆桿連接套應(yīng)與鉆桿材質(zhì)一致,兩端加工內(nèi)螺紋(配合鉆桿首位端外螺扣),連接套的壁厚≥10mm。三、超前管棚3、長管棚施工三、超前管棚3、長管棚施工鋼花管大樣及布置示意圖三、超前管棚3、長管棚施工三、超前管棚三、超前管棚三、超前管棚3、長管棚施工以便頂進。φ108×6mm鋼管采用4.0m和6.0m兩種規(guī)格,奇數(shù)孔首根4.0m,偶數(shù)孔首根6.0m,其余的均為6.0m,以避免鋼管接頭在同一斷面上。鋼管采用絲扣聯(lián)接。(5)為了確保鉆桿接頭有足夠的強度、剛度和韌性,鉆桿連接套應(yīng)與鉆桿材質(zhì)一致,兩端加工內(nèi)螺紋(配合鉆桿首位端外螺扣),連接套的壁厚≥10mm。(6)鉆機立軸方向必須準確控制,在澆注好的套拱上標(biāo)出孔位和孔號,孔號分為奇數(shù)孔和偶數(shù)孔,奇數(shù)孔采用無縫鋼管,偶數(shù)孔采用梅花鋼管。奇數(shù)孔成孔后及時安裝鋼花管或無孔鋼管,壓注水泥漿。偶數(shù)孔成孔后也必須立即安裝鋼管,防止塌孔,同時偶數(shù)孔的施工一方面可以檢查奇數(shù)三、超前管棚3、長管棚施工三、超前管棚3、長管棚施工孔注漿質(zhì)量,另一方面也可以進行補充注漿,提高注漿加固圍巖的效果施鉆時,臺車大臂必須頂緊在掌子面上,以防止過大顫動影響施鉆精度。(7)鉆機開孔時的鉆速宜采用低速,鉆進20cm后轉(zhuǎn)入正常鉆速。(8)第一節(jié)鉆桿鉆入巖層,尾部剩余20~30cm時停止鉆進,人工用兩把管鉗卡緊鉆桿,鉆機低速反轉(zhuǎn),脫開鉆桿。鉆機沿導(dǎo)軌復(fù)位,再裝入第二根鉆桿。(9)引導(dǎo)孔的孔徑較管棚鋼管外徑大15~20mm,孔深較管長長0.5米以上。三、超前管棚3、長管棚施工三、超前管棚4、長管棚頂管施工(1)

長管棚頂管工藝流程三、超前管棚4、長管棚頂管施工三、超前管棚4、長管棚頂管施工(2)長管棚頂管施工A.頂管工藝:根據(jù)快速施工的要求,決定采用大引導(dǎo)孔和棚管鉆進相結(jié)合的工藝,及先鉆大于鋼管外徑的引導(dǎo)孔,然后利用鉆機的沖擊和推力(頂進管棚時鑿巖機不使用回轉(zhuǎn)壓力,不產(chǎn)生扭矩)將安有工作管頭棚管沿引導(dǎo)孔頂進,逐節(jié)接長管棚,直至孔底。管棚頂進連接套及管棚扶直器見圖8。B.管件制作:管棚采用Φ108的無縫鋼管,鋼管采用3m、6m管節(jié)逐段接長,連接接頭采用厚壁箍,上滿絲扣,絲扣長度為15cm;為保證受力均勻性,鋼管接頭應(yīng)縱向錯開,偶數(shù)第一節(jié)用3m,奇數(shù)第一節(jié)用6m,以后各節(jié)均用6m。管棚入土長度為24m。管棚接長時先將前一根鋼管頂入三、超前管棚4、長管棚頂管施工三、超前管棚4、長管棚頂管施工(2)長管棚頂管施工鉆好的引導(dǎo)孔后再行連接。第一根鋼管前段要焊上合金鋼片式空心鉆頭,以防止端部頂彎或劈裂。管棚頂進聯(lián)接器及管棚扶直器示意圖三、超前管棚4、長管棚頂管施工管棚頂進聯(lián)接器及管棚扶直器示意三、超前管棚4、長管棚頂管施工C.清孔檢查鉆孔合格后,安裝鋼管,應(yīng)每鉆完1孔便頂進1鋼管,鉆進中應(yīng)經(jīng)常采用測量儀量測鋼管鉆進的偏斜度,發(fā)現(xiàn)偏斜超過設(shè)計要求及時糾正。接長管件應(yīng)滿足管棚受力的要求,相鄰管的接頭應(yīng)前后錯開,避免接頭在同一個斷面受力。D.頂管作業(yè):將鋼管安放在臺車大臂上后,鑿巖機對準已鉆好的引導(dǎo)孔,低速推進鋼管,其沖擊力控制在18~20MPa,推進壓力控制在4.0~6.0MPa。F.接管:當(dāng)?shù)谝桓摴芡七M孔內(nèi),孔外剩余30~40cm時,開動鑿巖機反轉(zhuǎn),使頂進聯(lián)接套與鋼管脫離,鑿巖機退回原位,大臂落下,人工裝上第二節(jié)鋼管,大臂重新對正,鑿巖機緩、慢、低速前進對準第一節(jié)三、超前管棚4、長管棚頂管施工三、超前管棚(3)、長管棚頂管施工鋼管端部(嚴格控制角度),人工持鏈鉗進行鋼管聯(lián)接,使兩節(jié)鋼管在聯(lián)接套處聯(lián)成一體。鑿巖機再以沖擊壓力和推進壓力低速頂進鋼管。根據(jù)管棚設(shè)計長度,按同樣方法繼續(xù)接鋼管。

G.封閉鋼管尾部先用麻布條封堵管棚鉆孔空隙,后用環(huán)形楔環(huán)(頂緊,最后用電焊將楔形環(huán)焊接在管棚上。三、超前管棚(3)、長管棚頂管施工三、超前管棚4、長管棚頂管施工(3)配制漿液(1)水泥漿的攪拌應(yīng)在高速攪拌機內(nèi)進行,嚴格按照施工配合比進行投料,在鋼管中注水泥水玻璃漿液,其配比為水泥:水玻璃=1:1,水泥漿水灰比1:1,水玻璃模數(shù)m=2.4,濃度Be=35,注漿時初壓0.5~1MPa,終壓2.0Mpa,注漿結(jié)束后用1:1水泥砂漿充填無縫鋼管,以增強鋼管強度和剛度。(2)攪拌水泥漿的投料順序:在放水的同時,將緩凝劑、外摻劑在水中按一定比例加入,攪拌溶解,再將需要的水泥倒入,攪拌2~3min。(3)外摻劑的重量為水泥重量的5%-10%,緩凝劑的摻量占水泥重量的2%~3%。三、超前管棚4、長管棚頂管施工三、超前管棚4、長管棚頂管施工(3)配制漿液制備水泥漿或稀釋水玻璃時,嚴禁水泥塊或紙片進入漿液,放漿進入儲漿桶時要用濾網(wǎng)過濾,以防止堵塞注漿泵。做好配置漿液的施工記錄,并且在注漿過程中要做好注漿記錄,為分析注漿效果提供依據(jù)。配置好的漿液存放在由低速攪拌器的儲漿罐內(nèi),防止?jié){液由于存放時間稍長產(chǎn)生沉淀、離析等現(xiàn)象。三、超前管棚4、長管棚頂管施工三、超前管棚4、長管棚頂管施工(4)注漿A.注漿工藝三、超前管棚4、長管棚頂管施工三、超前管棚4、長管棚頂管施工(4)注漿B.注漿順序管棚注漿順序原則上遵循著“先兩側(cè)后中間”、“跳孔注漿”、“由稀到濃”的原則。注漿施工由兩端管棚鋼管開始注漿,跳孔進行注漿施工,向隧道拱頂鋼管方向推進,開始時注漿的漿液濃度要低一些,逐漸加濃至設(shè)計濃度。這樣做法有利于注漿的漿液向拱頂方向擴散,而且促進漿液的致密程度,利于防滲的要求??滋枮?/p>

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