支架现浇简支梁施工方案.docx
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支架现浇简支梁施工方案
新建铁路商丘至合肥至杭州铁路(安徽、浙江段)
站前工程SHZQ-10标段
淮河大桥支架现浇简支梁
施工方案
编制:
复核:
审核:
中铁八局集团有限公司
中铁八局商合杭铁路站前十标项目经理部
二〇一七年二月二十八日
一、工程概况及地质情况
(一)工程概况
淮河特大桥位于凤台县及寿县境内,在合淮阜高速公路东侧。
本分部施工起止里程为:
DK267+~DK272+,线路全长。
其中淮河特大桥GDK269+~GDK272+段北端(小里程端)受1-(112+228+112)m连续刚构拱组合结构影响,南端(大里程端)受1-(112+224+112)m连续拱组合结构影响,拱座间距不能满足架桥机通行限界要求;拱座施工前由于桥梁跨径过大,无法满足运梁车及箱梁整体荷载要求,不能采用预制架设施工。
因此,该区间内86片现浇简支梁采用桥位现浇施工方案施工,其中368#~379#墩间1孔梁、10孔梁。
382#~393#墩间1孔梁、9孔梁、1孔非标梁,298#-302#墩2孔梁、1孔非标梁、1孔梁,341#-342#墩1孔梁。
共计29孔现浇梁采用支架现浇,其余57孔采用上行式移动模架施工。
表1-1施工区域划分示意表
序号
里程
结构类型
施工方式
1
DK269+~DK269+
(298#-302#)
(++)m简支梁(4跨)
支架现浇
2
DK270+~DK270+
(341#-342#)
()m连续梁(1跨)
支架现浇
3
DK271+~DK271+
(363#-365#)
()m简支梁(2跨)
支架现浇
4
DK271+~DK272+
(368#-379#)
(+)m简支梁(11跨)
支架现浇
5
DK272+~DK272+
(382#-393#)
(++)m简支梁(11跨)
支架现浇
1)下部结构:
梁体下部结构均采用钻孔灌注桩基础,圆端形实心墩,墩身坡比45:
1,墩高25~28m;
2)梁体截面形式为单箱单室等高度简支箱梁,两端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚,梁端设米厚横隔板。
3)桥面宽度:
桥梁宽,防护墙内净宽,桥梁建筑总宽度;
4)梁全长,计算跨度;梁全长,计算跨度;横桥向支座中心间距均为,轨下箱梁截面高度均为,桥面最低点处梁高。
梁体截面形式如图“现浇简支箱梁截面尺寸图”,非标梁结构尺寸于标准梁截面尺寸一致,梁长减小。
5)通风孔设置:
在结构两侧腹板上设置直径为100mm通风孔,通风孔距离梁底距离为,间距2m()。
图1-1现浇简支箱梁截面尺寸图
(二)地质情况
桥址大部分位于寿西湖农场内桥区地势开阔平坦;地质软弱。
根据勘测资料揭示,场区的岩土层按其成因分类主要有:
(1)第四系全新统人工填土(Q4ml);
(2)第四系全新统冲积层(Q4al),主要由粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粉土等组成;
(3)第四系上更新统冲积层(Q3al),主要由粉质黏土、粉土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、粗圆砾土等组成;
(4)下第三系(E)角砾岩;
(5)侏罗系上统张桥组(K2z)泥质砂岩;
(6)侏罗系上统张桥组(K2z)灰质砾岩;
(7)下元古界霍邱群(Pt1hq);
二、编制依据、编制范围
(一)相关法律、法规
(1)《中华人民共和国安全生产法》;
(2)《中华人民共和国建筑法》;
(3)《安全生产事故隐患排查治理暂行规定》;
(4)《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》;
(5)《建设工程安全生产管理条例》。
(二)相关规范、标准
(1)《钢管满堂支架预压技术规程》JGJ194-2009;
(2)《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010;
(3)《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10752-2010;
(4)《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设2010(241)号;
(5)《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》JGJ166-2008号;
(6)《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》TB10110-2011号;
(7)《高速铁路桥涵工程施工技术规程》Q/CR9603-2015;
(8)《铁路工程基本作业施工安全技术规程》TB10301-2009;
(9)《钢结构设计规范》(GB50017-2003);
(10)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011);
(11)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);
(12)《铁路建设工程风险管理技术规范》(Q/CR9006-2014)。
(三)施工计算手册
《建筑施工计算手册》;
《路桥施工计算手册》;
《装配式公路钢桥多用途使用手册》;
(四)设计图纸及施工组织设计
《预应力混凝土双线无砟现浇简支箱梁(加隔板)》(商合杭阜杭施(桥)-JL6);
《预应力混凝土双线无砟现浇简支箱梁(加隔板)》(商合杭阜杭施(桥)-JL7);
淮河特大桥实施性施工组织设计。
(五)编制范围
本施工方案适用范围为淮河大桥DK269+~DK269+、DK270+~DK270+、DK271+~DK271+、DK271+~DK272+段、DK272+~DK272+段29孔支架现浇简支梁施工。
三、施工计划
(一)施工进度计划
根据总体施工进度安排及目前现场实际进度情况,支架现浇段预计施工日期为2017年4月1日~2018年5月30日,每孔梁具体施工时间如下表3-1。
表3-1每孔简支梁施工计划表
序号
施工工序
施工天数
备注
1
场地平整处理
1
与后一跨施工同步进行
2
基础管柱插打
1
与后一跨施工同步进行
3
支架搭设及预压
5
4
底模及外模安装
2
5
钢筋绑扎、预应力管道安装
3
6
内模及端头模安装
2
7
砼浇筑
1
8
砼养护
7
9
张拉及压浆
2
10
支架拆除
2
11
合计
26
(二)材料与设备计划,
施工所需的主要物资设备由项目部实行招标采购,直接运达施工现场物资储备仓库;其余物资按“物资管理办法”就近采购。
材料的采购前认真执行市场调查,保证材料质量,并尽量采取措施,使用符合要求的当地材料。
对所有进场材料加强检测,严把质量关。
主要材料计划见表3-2、3,辅助材料计划见表3-4,机具设备计划见表3-5。
表3-2简支箱梁主要物资工程数量表
部位
材料及规格
单位
标准跨一片数量
合计20片
主梁
梁体混凝土
C50
m3
钢材
预应力钢绞线
t
普通钢筋
t
1247
波纹管
Φ90mm(内)
m
14586
锚具
M15-10
套
8
160
M15-12
套
38
760
支座
球型支座
套
1
20
套
1
20
套
1
20
套
1
20
表3-3简支箱梁主要物资工程数量表
部位
材料及规格
单位
标准跨一片数量
合计2片
主梁
梁体混凝土
C50
m3
钢材
预应力钢绞线
t
普通钢筋
t
波纹管
Φ70mm(内)
m
锚具
M15-7
套
44
88
支座
球型支座
套
1
2
套
1
2
套
1
2
套
1
2
表3-4辅助材料工程数量表
编号
材料名称
规格型号
单位
单跨数量
备注
1
贝雷梁
L=3m标准节段
片
180
2
贝雷梁
L=1m非标节段
片
36
3
销子
个
396
4
接片螺栓
个
360
5
贝雷梁接片
L=90cm
片
42
6
贝雷梁接片
L=45cm
片
48
7
螺旋钢管(带法兰)
φ630mm,δ=10mm,L=6m
根
64
8
螺旋钢管(带法兰)
φ630mm,δ=10mm,L=4m
根
16
9
螺旋钢管(带法兰)
φ630mm,δ=10mm,L=1m
根
8
10
螺旋钢管(带法兰)
φ630mm,δ=10mm,L=
根
8
11
螺旋钢管
φ630mm,δ=10mm
t
12
分配梁工字钢
I20a
m
828
13
横梁工字钢
I40a
m
96
15
连接系工字钢
I20a
m
318
16
法兰
δ=20mm
个
192
17
法兰螺栓
高强螺栓
个
768
18
U型螺栓
φ20mm
个
4
20
精轧螺纹
φ32mm
m
140
21
精轧螺纹连接器
φ32mm
个
30
3-5主要设备投入表
序号
机械名称
规格型号
单位
数量
用途
1
汽车吊
25t
台
1
用作材料的吊装
2
平板车
/
台
1
用作材料的运输
3
电焊机
/
台
4
钢筋制安
4
直螺纹滚丝机
GGL-40A2
台
1
钢筋制安
5
钢筋弯曲机
/
台
1
钢筋制安
6
钢筋切割机
/
台
1
钢筋制安
7
插入式振捣器
ZN50Z
台
6
用作混凝土的捣固
8
插入式振捣器
ZN30Z
台
3
用作混凝土的捣固
9
千斤顶
YDC3000
台
4
用作梁体梁体预应力张拉
10
电动油泵
ZB4-500
台
4
用作梁体梁体预应力张拉
11
压浆机
VSL-YJJ
台
1
用作梁体梁体预应力压浆
12
砼运输罐车
12m3
辆
15
用作梁体混凝土的运输
13
砼输送泵
48m天泵
台
1
用作梁体混凝土的浇筑
14
液压振动锤
DZ-90
台
1
用作管桩基础的插打
15
小型搅拌机
台
1
支座灌浆
16
灌浆漏斗
个
1
支座灌浆
17
钢模板
M2
支座灌浆
18
电子秤
个
1
支座灌浆
四、施工工艺技术
(一)施工总体安排
支架现浇施工区段内,共设置2个现浇梁作业面,每个作业面配置3套贝雷梁及钢管立柱,3套底模2套侧模1套端模,内膜采用竹胶板。
1#支架作业面施工区域为:
298#-302#墩、368#-379#墩,共计15孔梁。
2#支架作业面施工区域为:
382#-393#墩、363#-365#墩、341#-342#墩,共计14孔梁。
(二)主要施工步骤
墩身顶帽施工时,埋设支座垫石钢筋、接地端子等预埋件。
支座垫石及支座安装过程中,插打管柱基础,搭设钢管桩支架、横向承重梁、贝雷梁、横向分配梁。
搭设完成后,安装底模及侧模,采用沙袋堆载的形式做荷载预压试验,检验支架承载力并消除非弹性变形。
制安隐蔽工程构件,再制安内模,最后安装顶板钢筋,隐蔽工程包括所有预埋件系统。
浇筑梁体混凝土,最后等待龄期及强度达到设计要求,完成预应力张拉。
主要流程如下:
墩身顶帽施工→支座垫石浇筑→支座安装→钢管桩平台→底模安装→支架荷载试验→侧模安装→底板腹板钢筋及预应力安装→内模安装→顶板及预埋→砼浇筑→养护待强→张拉预应力及压浆→封锚→拆除模板及支架→清理场地。
施工工艺流程图:
(三)钢管柱支架设计
现浇简支梁支架采用钢管柱基础+贝雷梁支架形式。
钢管柱纵向布置4排,单排布置4根,靠近墩柱的两排钢管柱采用I20工字钢连接后,采用Φ25精轧螺纹钢与墩身抱以增加稳定性,如图4-4。
钢管柱顶部设置封头钢板,封头钢板上安装砂筒,砂筒上面的横向承重梁采用三肢I40a型工字钢,横向长度。
纵向承重梁采用贝雷梁形式,腹板投影位置间距和45cm,其他位置间距90cm。
底板、腹板处的贝雷梁顶面纵向布置I20工钢作为分配梁。
在分配梁上安装底模,侧模及翼模采用桁架支撑系统支撑在横向分配梁上,具体布置情况如下:
图4-1支架横向布置图
图4-2支架纵向布置图
图4-3支架平面布置图
图4-4钢管柱与墩身连接图
图4-5钢管桩平面位置示意图
图4-6承台预埋件钢板示意图
(四)现浇梁支架
一)钢管柱、贝雷梁支架施工
1、跨中钢管柱基础
跨中钢管柱基础采用管柱基础,每跨在跨中位置横向布置4根,纵向2组,采用液压振动锤插打钢管柱,钢管柱直径630mm。
施工场地平整后,采用全站仪进行桩位点放样,放出桩位点坐标,采用打桩机进行管桩的打设,施工前以及施工过程中采用经纬仪从纵横向对管桩垂直度进行检查,垂直度小于%,才可以施工。
管桩施工严格以最后3阵,每阵10锤,贯入度均小于2cm为标准,严格控制,施工时钢管桩的打入深度和贯入度双控。
采用150型振动锤施打第一根钢管桩后,采用静载试验方法检测单桩承载力能否满足950KN。
试验方法为:
在试验桩左右两侧采用同样的方法打入两根辅助钢管桩,在辅助钢管桩上架设I40工字钢,并与辅助钢管桩焊接牢固,在试验桩上安装千斤顶,与I40工字钢形成反压体系进行试验来测定试验桩的承载力。
2、钢管柱接长
钢管采用法兰盘方式接长,将钢管吊装对位,将Ф32高强螺栓对准法兰盘上的8个预留孔,再拧紧每个螺栓,直至满足要求。
接长最后一根钢管柱时,先对已有钢管柱顶标高进行测量,将需接长的钢管柱焊接封头钢板和加强板如图4-7,以减少在桩顶上焊接的工程量,钢管接长时,严格控制桩基的垂直度,其偏差不大于L/1000。
钢管柱上采用相同规格的钢管作为立柱,立柱顶采用钢板和三角加强板加强,做成顶板接头图4-7,以便受力完全于钢管柱上。
图4-7:
钢管柱桩示意图图4-8:
法兰示意图
钢管柱安装完成后,安装钢管柱之间的联系撑,联系撑采用I20工字钢与钢管柱焊接成整体。
二)砂筒、承重梁、贝雷架及分配梁搭设
钢管立柱安装完成后,进行卸荷砂筒的吊装,砂筒安装前须进行荷载试验,以保证砂筒满足设计荷载,砂筒安装就位后,拧紧沙筒底座与钢管柱的连接螺栓,进行高程测量,调整沙筒顶钢板的高程,。
每根钢管立柱顶部安装一个沙筒,共计沙箱16个。
砂筒截面图如下:
图4-9砂筒截面图
图4-10砂筒横面图
砂筒安装完成后,进行横向承重梁搭设,承重梁采用三支I40a型工字钢,单根承重梁长,沿纵桥向布置4排,承重梁安装完成后,进行纵向贝雷梁搭设。
贝雷梁安装前先在平地上将贝雷片拼装成16m、13m长的贝雷梁,再按支架布置图安装支撑架,分为2×90cm、2×45cm、2×三种规格的贝雷片,然后通过汽车吊将贝雷梁调运到支架底层梁上,调运过程要求平稳匀速,吊装到指定位置后,连接贝雷梁形成整体。
贝雷梁在桥墩中心位置至贝雷梁搭设端处两侧各两排贝雷梁端头去掉1m节贝雷梁片,改用3m节贝雷梁片伸至桥墩中心线位置。
再在其上搭设短节横向分配梁,该短接分配梁必须与贝雷梁采用U型抱箍进行焊接连接。
贝雷梁搭设完成后,进行横向分配梁搭设。
横向分配梁采用I20a工字钢,纵向布置间距为50cm,横向长度12m。
分配梁与贝雷梁之间亦采用U型抱箍进行梅花形连接。
(五)支架预压试验
一)预压目的
检查支架及地基的强度及稳定性,即支架的安全性:
测出整个支架的塑性变形、地基的沉降变形、支架的弹性变形,用来指导后续现浇箱梁支架施工。
二)预压方法
支架搭设好后安装底模及侧模,并在底模上堆载混凝土预压块,对支架进行预压加载试验。
加载荷载通过计算确定,使墩柱每侧支架受力与施工状态相符。
加载前支架顶搭设在同一水平标高,在预压完成后在搭设支架及调整顶托到实际施工状态。
荷载计算如下:
为了准确模拟梁体重量,进行分解计算。
在加载预压过程中,根据不同部位梁体自重进行相应重量的预压。
并进行沉降观测,等沉降量稳定以后再进行超载预压。
同时也要进行沉降观测。
并根据沉降观测结果,进行预拱度的重新调整。
现浇箱梁每片总重约823t,堆载试验采用混凝土预压块代替荷载进行。
考虑施工荷载为5t,再减去墩顶混凝土的重量约141t。
加载总重按最大施工荷载的倍进行超载预压,因此需要堆载的总重量为(823+5-141)×=。
堆载过程中采用50t吊车配合吊装,人工配合进行堆放。
加载时先加载梁体总重量的60%(),等沉降稳定后,再继续进行加载,加载重量为梁体总重量的100%(687t);等沉降稳定后,再继续进行加载,加载重量为梁体总重量的110%();
卸载时仍采用分级方式进行,按照加载相反的顺序进行卸载。
首先卸载进行超载预压的10%的部分至梁体重量的100%,然后卸载到梁体重量的60%,最后全部卸载完毕。
每卸下一级载荷,均对所有测点进行一次测量,并作详细记录,在数据分析时与加载时的挠度进行比较。
二)布点及观测
(1)测点布置主要为通过测量仪器监控,全过程分节点的收集支架变形数据,以便分析。
点位主要设置在支架与墩身交界处、1/4L、1/2L位置。
每个截面测点布置为左右侧腹板各1个、底板1个。
如下图所示:
图4-11测点布置平面图
图4-12测点布置横截面图
(2)支架预压监测频率
支架加载前,应监测记录各监测点的初始值。
每级加载完成1h后进行支架的变形观测,以后间隔6h监测记录各监测点的位移量,当相邻两次监测位移平均值之差不大于2mm时,方可进行后续加载。
全部预压荷载施加完成后,应间隔6h监测记录各监测点的位移量;当连续12h监测位移平均值之差不大于2mm时,方可卸除预压荷载。
支架卸载6h后,应监测记录各监测点的位移量。
根据观测数据得出支架和管柱基础的弹性变形量(等于卸压后标高减去持荷后所测标高),用总沉降量(即支架持荷后稳定沉降量)减去弹性变形量为支架和地基的非弹性变形(即塑性变形)量。
将弹性变形值与施工控制中提出的因其它因素需要设置的预拱度叠加,算出施工时应当采用的预拱度,按算出的预拱度调整底模标高。
预压完成移除荷载,根据计算出的预拱度重新设置底板预拱度,预拱度额设置采用在底膜与横向分配量之间加垫小型钢块的方式进行预拱度的设置及微调。
三)数据整理分析及预拱度的设置
1、观测结束对测量数据进行处理,根据总沉降值和卸载后观测值计算弹性变形量。
根据试验所测得的数据进行分析,对本工程所设计的预应力现浇箱梁模板支架进砼浇筑时产生的变形进行有效的控制。
可依据变形量调整箱梁的底标高,实现砼浇筑完成后能达到设计所要求的梁底标高。
如发现立柱下沉比较明显,需对地基处理进行加强。
2、预拱度的设置
1)、预拱度设置按设计注明考虑:
预应力砼简支箱梁除为抵消支架弹性变形而设置的预拱外,支架不另设预拱。
其考虑的主要因素:
δ2——支架在荷载作用下的弹性压缩;
δ3——支架在荷载作用下的非弹性压缩;
δ4——支架在荷载作用下的非弹性沉陷;
δ3、δ4两项是非弹性变形,通过预压之后即可消除。
因为δ2是荷载作用下的弹性变形,故可认为δ2=H卸载后-H卸载前,使δ2更具有普遍意义。
由此砼浇注施工前的支架预拱度应为f拱=δ2。
2)、根据上述方法计算出跨中预拱度,其它各点的预拱度以此点按直线或二次抛物线进行分配。
3)、预拱度的设置采用在梁底模板与贝雷梁片间垫小块钢板进行设置。
四)预压注意事项
在加载过程中时刻注意各处支架、各处连接及变形情况。
测量时尽量避开阳光直射,减少温度量测量误差。
且因需连续监测,在预压段设置足够灯光,利于夜间测量。
预压过程中,当沉降值突然急剧增加时,应立即停止加载,待查明原因和消除隐患后,继续加载或重新搭设支架进行加载。
在作业地点附近设置警示标志,悬挂红色灯,以提醒行人和作业人员,施工人员应站在安全半径外。
支架基础设置排水、隔水措施。
另对于在预压时,应特别注意加载材料的防水,被雨水浸泡时,需充分晾干之后再使用,或在加载前重新核称重量。
操作人员必须佩戴安全帽,现场预压人员和机具必须由专人统一指挥。
安装足够的照明设备,保证夜间施工有良好的照明条件。
预警措施:
当相邻钢管桩桩顶的不均匀沉降达到,或观测点的水平位移变化较大时,应立即停止加载,查明原因,采取相应措施消除隐患后方可继续加载。
(六)现浇梁施工
支架搭设预压验收合格后进行现浇箱梁施工,现浇箱梁施工工序为:
调整底模标高→绑扎底板及腹板钢筋→安装波纹管及锚具→安装箱梁内腹板模型→浇筑混凝土→保湿养护→预应力施工→压浆、封锚→拆模落架。
每个工序必须严格按照设计及规范要求检查验收合格后方可进入下道工序。
一)模型安装
支架预压完成后,即可进行梁体侧模安装,内模采用竹胶板、外模采用钢模及桁架支撑体系。
1、底模安装
底模采用定制钢模,安装前先用全站仪放出箱梁的底板边线,安装时将底模放在横向分配梁上,安装就位后,可采用在横向分配梁上焊三角钢板方式固定底模,以限制钢底模横向滑动,板与板相接处需。
在同一横向分配梁上,拼缝处如有缝隙可用硅胶进行填充。
安装完成后进行标高复测,复测无误后再安装侧模。
2、内、外模安装
外模板采用小块钢模,外模采用桁架支撑系统支撑在贝雷梁上横向分配梁上,内模采用5×10cm方木作为支撑骨架,方木顺桥向布置,间距20cm。
方木外用普管加固,拼装后用Φ16精轧螺纹钢对拉螺杆通长对拉,拉杆位置与外钢模拉杆孔匹配布置。
模板安装成型后,其尺寸、垂直度及线型偏差必须符合规范要求。
在施工中,不定期检查模板各部尺寸,其挠度及变形情况等是否满足规范要求,如有偏差,应及时校正、补齐。
二)支座安装
(1)支座安装前,根据现浇简支梁相关施工图,查阅支座的摆放方向,保证各活动支座的主位移方向和支座坡度正确无误。
图4-13简支梁支座布置图
图4-14简支梁支座布置图
(2)凿毛支座安装部位的支承垫石表面,清除预留锚栓孔中的杂质,安装灌浆用的模板,并用水将支承垫石表面浸湿。
(3)用楔块楔入支座四周,找平支座,并将支座底面调整到设计标高,在支座底面与支承垫石之间应留有20~30mm空隙,安装灌浆模板采用钢模,底层设一层4mm厚橡胶防漏条,通过膨胀螺栓固定在支承垫石顶面。
仔细检查支座中心位置及标高后,用M55无收缩高强度灌注材料灌浆。
灌浆及模板布置图见图4-16。
(4)砂浆应从一侧灌注,另一侧溢出为止,不得从两侧同时灌浆。
灌注过程应连续、不间断,并尽可能缩短灌浆时间,灌注层厚不超过100mm。
灌注结束后采用麻袋覆盖,砂浆凝结后洒水养护,养护时间不得低于3天。
(5)灌浆材料终凝后,拆除模板及四角楔块,检查是否有漏浆处,必要时对漏浆处进行补浆,并用砂浆填堵楔块抽出后的空隙,拧紧下支座板螺栓,待灌注梁体混凝土后,及时拆除各支座的上、下支座连接螺栓。
图4-15灌浆模板布置示意图
图4-16重力式灌浆示意图
三)钢筋制作
钢筋由钢筋场集中加工制作,钢筋表面应洁净,加工前应将表面油渍、起皮、鳞锈等清除干净;钢筋应平直,无局部弯折,成盘的钢筋和弯曲的钢筋均应调直;钢筋弯制和末端弯钩应符合设计规定。
运至现场由吊车提升、现场绑扎成型。
钢筋加工需注意以下问题:
(1)钢筋除锈
锈蚀钢筋在使用前必须除锈。
除锈时应注意:
钢筋的表面必须洁净,油渍、漆污和用锤敲击时能剥落的浮皮、铁锈等要在使用前清除干净。
在焊接前,焊点处的水锈必须清除干净。
在除锈过程中发现钢筋表面的氧化铁皮鳞落现象严重并已损伤钢筋表面,或在除锈后钢筋表面有严重的麻坑、斑点伤蚀截面时,则剔除不用。
(2)钢筋切割
钢
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