双轮铣支护墙施工专项方案csm工法0710.docx
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双轮铣支护墙施工专项方案csm工法0710
三亚市解放路(新风街-和平街)地下人防工程
兼顾道路拓宽改造工程
双
轮
铣
支
护
墙
施
工
方
案
中国二十冶集团有限公司
三亚市解放路地下人防兼道路改造工程项目经理部
2014年7月25日
第一章编制依据
1.1.编制主要依据
三亚市解放路人防工程施工合同、业主提供的“解放路(新风街-和平街)地下人防工程”土建专业施工图纸;
国家及行业颁发施工质量验收规范、施工及验收规范、工程质量检验评定标准及三亚市有关规范标准;
本公司现用技术标准清单;
本工程现场施工条件。
1.2.施工采用的主要规范、标准
《工程测量规范》(GB50026-2007)
《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)
《型钢水泥土搅拌墙技术规程》(JGJ/T199-2010)
《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)
《工程地质手册》(第四版),中国建筑工业出版社
《建筑施工高处作业安全技术规程》(JGJ80-1991)
《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012)
《建筑现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)
《建设工程项目管理规范》(GB/T50326-2006)
《建设工程文件归档整理规范》(GB/T50328-2001)
未列举的其它与本工程有关的现行工程技术与施工验收标准及规范如有变化,以最新发布的为准。
第二章工程概况
2.1.工程简介
本工程为三亚市解放路(新风街-和平街)地下人防工程兼顾道路拓宽改造工程项目,地下人防全长1023米,人防结构宽度为33米,人防建筑面积约7万平方米,地下二层结构,结构埋深约13.55m和14.85m,基坑侧壁等级为一级。
工事主体两侧支护桩拟采用双轮铣深搅施工工法(即CSM工法)支护,宽0.75m,其中1~48轴及92~146轴之间双轮铣支护墙深度20.23m,48~92轴之间深度22.85m,H型钢采用HM300*200*8*12,材质为Q345B,钢桩中对中间距800mm一道设置,长度同双轮铣支护墙深度,水泥(P.O42.5)掺入比为300kg/m³,膨润粘土占水泥比重20~30%,支护桩沿工事主体周围连续布置,亦兼顾止水帷幕的作用。
2.2.基坑周边环境条件
拟建场地位于三亚市河西区解放二路,是三亚市繁华的商业区,该区域居民密集,人车流量大,-1F地下室层高5.20米,-2F地下室层高5.05米和6.35米。
基坑范围内为市政道路,两侧为1~16层不等的已有建筑,沿线分布地下管网多且复杂,埋置深度0.8~2.0米不等。
2.3.工程地质条件
2.3.1.工程地质条件
勘察孔最大深度为30.80米。
场地的地基土层为第四系海相沉积物,根据岩性组合和工程性质的差异,划分为6个工程地质层。
自上而下分述如下:
①杂填土(Q4ml):
全场地分布,厚度0.4~1.0米,松散~稍密状,成份以粉细砂为主,夹有少量建筑垃圾,顶部砼基路面约0.1米,为筑路人工回填土。
②粉砂(Q4m):
全场地分布,厚度2.5~9.3米。
顶板埋深0.4~1.0米,松散~稍密状,稍湿~饱和,土黄、浅灰色,土质不均匀,局部渐变为粉土或细砂,部分含砾砂(石英质)较多,夹贝壳碎屑较多,该层水上天然休止角为40.0°~41.0°,水下休止角为32.0°~37.0°,压缩模量Es=7.9,天然重度γo=20.45kN/m3。
松散~稍密状,渗透系数(K)约为8.1×10-4cm/s。
实测标准贯入试验锤击数N=7~15击。
③粉质粘土(Q4m):
场地南段有分布,北侧(ZK1~ZK15及ZK35~ZK49)缺失该层,厚度1.5~8.9m,可塑状、局部地段硬塑状,切面光泽,干强度中等,韧性中等,无摇震反应。
层顶深度3.0~8.2m。
浅灰黄色,土质不均匀,部分渐变为粉土,夹少量中粗砂及贝壳碎屑。
实测标准贯入试验锤击数N=10~18击,为中压缩性土。
④粗砂(Q4m):
全场地分布,厚度0.9~10.6m,层顶深度6.5~12.5m,灰黄、灰白色,稍密~中密,湿~饱和,石英质,分选性一般,次磨圆状,粘粒含量约15~20%,局部夹含少量石英质卵石,块径2~5cm不等,渗透系数(K)约为3.4×10-2cm/s。
实测标准贯入击数N=13~23击。
⑤层粉质粘土(Q4m):
全场地均有分布,未揭穿。
揭露厚度1.80~13.30米,平均厚度8.25米,层顶埋深11.20~18.50米,平均埋深15.25米,层顶高程-14.25~-6.68米。
灰黄、黄褐色,可塑状~硬塑状、硬塑为主,土质较均匀,切面具光泽,干强度高,韧性较好,无摇震反应,局部含少量粉细砂透镜体。
属中等压缩性土,现场实测标贯击数14~23击,平均17.5击。
上述各地基土层的空间分布形态,详见钻孔柱状图及工程地质剖面图。
根据地质勘察报告,场地地层分布和设计参数见下表:
岩土参数建议值表表1
指标
项目
地层名称
及代号
天然重度
压缩模量
粘聚力
内摩擦角
承载力
特征值
渗透系数
γ
Es0.1~0.2
c
fak
k
kN/m3
MPa
kPa
度
kPa
cm/s
②粉砂
20.45
6.54
20.0*
21.0*
130
8.0×10-4
②-1珊瑚碎块粉砂
20.5
7.00
15*
25.0*
130
5.0×10-3
③粉质粘土
20.8
6.44
48.0
15.0
160
2.0×10-5
④粗砂
21.2
9.19
30*
25.0*
180
3.4×10-2
⑤粉质粘土
20.6
7.02
50.0
20.0
200
2.0×10-6
*为直接采用经验值
2.3.2.地下水
本次勘探揭露的地下水为②层粉砂、②-1层含珊瑚碎块粉砂、④层粗砂(③层粉质粘土虽然为隔水层,但本场地范围约为900m×30m,其中ZK1~ZK15孔约400米长地段③层粉质粘土缺失,④层粗砂与②层粉砂的孔隙水具有密切的水力联系,可视为统一含水体,具同一水位)的孔隙潜水和④层粗砂的承压水。
④层粗砂局部粘粒含量较高,透水性较弱,⑤层粉质粘土为隔水层。
地下水主要接受大气降水垂向补给和东侧地下径流的侧向补给。
结合区域水文地质条件分析,地下水的总体流向为由北东向南西径流,向大海排泄。
本次勘察实测混合水位埋深2.60~4.10米,相当于标高为0.68~1.98米。
地下水受季节变化影响较大,勘察期间为平水期,实测混合水位标高0.68~1.98m。
根据调查和访问当地民用井及区域水文气象历史资料,年变化幅度在1.00m左右。
2.3.3.气象条件
三亚市全年雨量充沛,多年平均降雨量1279mm,最大年降雨量1871mm,最小年降雨量747mm。
干湿季明显,每年的5~10月为雨季,降雨量占全年总降雨量的91.7%,11月至翌年4月为旱季,降雨量占全年总降雨量的8.3%。
三亚冬季盛行东北季风,夏季盛行西南季风,风向转换具有爆发性的突变过程,中间的过渡期较短。
全年以东、东北偏东、东北风为最多,占总频率的46%,年平均风速2.9米/秒。
三亚属中度风害地区,每年7-10月受热带气旋和台风影响,年平均3.72次,经过时中心最大风力在10-12级以上,容易造成灾害。
第三章施工部署及进度计划
根据本工程场地条件和特点,施工组织中为保证将周边的交通影响降到最低,以道路两幅为基准进行,前期半幅封闭施工,后期全幅封闭施工。
本工程共安排五台金泰双轮铣搅钻机施工至支护墙完成。
3.1部署准备
3.1.1.测量控制准备
⑴在工程施工区域设置控制基线、轴线和水平基准点,并复核测量成果的准确性,确保测量依据准确无误。
⑵施工前对槽位放线进行复核,确认无误后方可施工,施工结束后对槽位进行复验并形成最终记录。
⑶核对土方开挖图的行、列轴线及各部尺寸,复核无误后开挖。
⑷开挖过程中,测量复核基坑的平面位置和水平标高,防止位置偏移或基坑超挖。
3.1.2.场地施工准备
⑴尽量利用原有道路布置施工便道,因本工程位于闹市区,且正式开工前道路一直在正常通行中,而五台双轮铣机械及其附属设备均须在开工前进场并安装调试好,调试期间五台机械分别各需要一台80T汽车吊配合至调试封闭结束。
期间需要在道路一侧提前采用2m高塑钢围挡围出两块位置,四周均围挡封闭,以保证机械进场安装调试,位置及尺寸情况如下:
①第一台双轮铣机械进场封闭范围为一方百货门口,此部分需要道路半幅封闭,封闭时间为7月9日~7月16日,封闭区域具体位置如下图阴影部分所示。
②第二台双轮铣进场封闭范围为汽车站至旺豪超市,此部分需要道路半幅封闭,封闭时间为7月9日~7月19日,封闭区域具体位置如下图阴影部分所示。
⑵本工程中双轮铣施工时均采用塑钢围挡封闭,因塑钢围挡的底部有一定的空挡缝隙,因双轮铣施工时沟槽中会溢出大量的废水及泥沙混合浆液,而双轮铣沟槽又紧邻行人过道,若不采取措施,产生的废水及混合浆液必将溢至过道造成污染,为此需要在紧邻行人过道一侧的塑钢围挡底部堆垒1m宽*0.5高的沙袋,沿线通长布置,以此保证周边的人行道及商铺不受影响,此沙袋亦可在风雨来临时对围挡形成一定的固定保护及挡水作用。
⑶为减少水泥扬尘对环境产生的污染,使用后台水泥罐储存水泥,本工程共需要至少五个100t的水泥罐,采用全封闭式系统,水泥罐顶加装除尘系统以避免影响周边行人居民。
⑷因本工程处于闹市区,水泥罐基础只能坐落在工事范围内,必须进行二次转移,为此不仅需要将水泥罐基础拆除,还要进行水泥罐基础的二次浇筑,以保证将原有基础下受影响的部分支护墙及工程桩施工完,形成连续的整体。
其中水泥罐基础如下图所示:
注:
①上述图中未标注的尺寸均以mm,钢筋均采用直径16mm的HRB400钢筋。
②水泥罐基础砼强度必须达到90%(一周)后方可投入安装及使用。
③基础土质要求承载力必须达到13吨/m2。
④必须保证水泥罐基础的平整度,防止倾斜,罐体四周须拉揽风钢丝绳。
⑤水泥罐应设有避雷针接地和保护接地措施。
⑷每个施工区域型钢加工及加工设备布置在原有道路路面上,若有条件,尽量选择在平整路面上,若无条件,亦可铺设C10的砼垫层作为地坪。
⑸供水系统:
接水口设φ50毫米水管接口,用φ50钢管入地引到泥浆加工场,并预留临时接水口,便于施工现场零星用水,临时用水采用50mm胶管引出。
供电系统:
在每组泥浆池旁边设置分配电箱。
分配电箱电源由总配电箱引出,其输电线路用橡胶电缆铺设,生产区动力电及照明电由总配电箱引出。
⑹现场储运设施包括临时材料库,渣土临时堆放场等。
并做好防排水。
渣土堆放量不宜过大,堆放到一定程度应及时用渣土车清运出场。
⑺施工现场采用简易集装箱作为临时性办公场所。
⑻在基坑周围,临时渣土堆场周围,可根据现场实际条件在储槽周围与大门口设置相通连的砖砌明沟,明沟上部用钢筋网格覆盖,大门设置高压冲洗泵站,冲洗进出场的车辆。
污水经集水井沉淀后,排入城市排水管道,沉淀淤积物定期清运出场。
3.2进度计划安排
支护桩施工时不分区,按两台桩机的站位情况顺序施工,其中两台桩机分别站位于道路东半幅的两端,同时开始施工,随着支护墙进度的推进向西半幅行进;等两台桩机共同完成西半幅的施工后,辗转到东侧施工之前剩余的部分。
预计需要44天工期完成整个围护桩结构的施工。
工期安排如下图所示
任务
工期
计划开始时间
计划完成时间
场地整平、测量
45个工作日
2014.7.26
2014.09.08
探沟开挖
37个工作日
2014.7.27
2014.09.10
支护桩施工
38个工作日
2014.8.1
2014.09.13
施工区域划分如下图所示:
3.3主要机械及人员安排
根据计划工期安排要求,拟投入的主要施工机械设备见下表
类别
设备名称
规格型号
单位
数量
配套功率(KW)
用途
主机
铣削动力头
2×280L/MN
套
2
334KW
为挖掘提供动力源
凯氏方管底杆
12m
根
4
支撑铣削头
支撑机
液压履带式移动车
80T级
台
2
117.6
装载液压铣削深搅主机
辅助设备
螺旋式水泥输送机
φ200mm
台
2
5
制、供浆
制浆机桶
φ1300mm
台
4
2×3
储浆桶
φ1500mm
台
4
2×3
注浆泵
320L/min
台
4
3×7.5
送浆泵
φ65mm
台
2
11.0
水箱
1.5m3
台
2
送水泵
φ80mm
台
2
7.5
空气压缩机
6m3/min
台
2
22
供气辅助挖掘
主要检测设备和配置见下表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
用途
应遵循标准
1
导杆立柱倾斜仪
Angelstar电子角度仪、MZQ-1型载荷倾角监测仪
只
6
指示导杆立柱垂直度
相关技术标准
2
流量计
MLF-1型深层搅拌桩监测仪、IFM4080F
只
2
测量输浆量
相关技术标准
3
经纬仪
DJ2
台
3
校核导杆立柱垂直度
相关技术标准
4
水准仪
钟光DS3
台
3
量测水平度
相关技术标准
5
压力表
1.5MPa
只
4
量测供气、供浆压力
相关技术标准
6
钢卷尺
把
2
测距
相关技术标准
7
比重计
支
2
测量浆液比重
相关技术标准
工种和劳动力配备
本施工工艺每台班共需人员12人。
劳动力及工作岗位见下表。
工种
岗位内容
人数
HCSCMW机
技术要求
技术员
负责现场的技术质量问题
1
持有助工以上证书
安全员
负责现场的安全
1
安全员证
测量员
测量放线
2
测量员证
施工员
安排现场的生产工作
1
施工员证
带班
全面负责施工质量、安全、进度,贯彻岗位责任制,协调各岗位有序施工
1
持有助工以上证书
主操作员
按规程操作主机,视工况调节好水泥浆量和气量,对运行中的非正常情况能作出应急处置
1
需经岗位培训
制浆员
按规程操作制浆机,根据要求配制好浆液
1
需经岗位培训
机电员
负责机械发电、供电,机器和电气系统的维护和保养
1
持有电工上岗证
普工
负责开挖储留沟,回浆储存、回注和修复场地、布置导轨、安装芯材
2
需经岗位培训
合计每台班劳动组合人数
6
第四章支护墙工程施工方案
4.1施工准备
1.现场踏勘,熟悉场地条件和周围环境,收集有关勘测资料。
参加图纸会审和技术交底。
2.平整场地、清除地面、地下障碍。
当场地低洼时,应回填满足回填土技术要求的土料;当地表过软时,应采取防止机械失稳的措施。
3.布置排水沟和集水井,井内经常清除沉积物,保持排水沟畅通。
4.现场搭设临建设施。
5.进行现场测量放线,定出每一个桩位,并作出明显标志;基线、水准点等应复核测量并妥善保护。
6.根据工作量和施工工期要求,确定机械设备的数量,对全部施工机具进行维修、调配与试车。
7.现场施工人员的调配,以“作业班”为单位配齐各岗人员,并进行质量技术和安全交底,并做好记录存档。
4.2工艺原理
由液压双轮铣槽机和传统深层搅拌的技术特点相结合起来,在掘进注浆、供气、铣、削和搅拌的过程中,两个铣轮相对相向旋转,铣削地层;同时通过凯氏方形导杆施加向下的推进力,向下掘进切削。
在此过程中,通过供气、注浆系统同时向槽内分别注入高压气体、固化剂和添加剂(一般为水泥和膨润土),其注浆量为总注浆量的70~80%,直至要求的设计深度。
此后,两个铣轮作相反方向相向旋转,通过凯氏方形导杆向上慢慢提起铣轮,并通过供气、注浆管路系统再向槽内分别注入气体和固化液,其注浆量为总注浆量的20~30%,并与槽内的基土相混合,从而形成由基土、固化剂、水、添加剂等形成的混合物。
技术参数:
液压铣削深搅地连墙机,其示意图及技术参数见表
双轮铣施工技术参数表
机型
HCSCMW
SH36H-SC35B
铣削装置
铣削头(个)
2
2
下降时单位扭矩(Nm/bar)
0-120
0-140
转速(rev/min)
31
25
最大压力(bar)
360
300
提升时单位扭矩(Nm/bar)
0-120
0-140
转速(rev/min)
34
30
最大压力(bar)
350
300
额定功率(KW)
334.4
300
生产能力
成墙厚度(mm)
750
750
加固一次成墙长度(mm)
2800
2800
最大加固深度(m)
30
35
效率(m3/h)
正常20-40
正常20-40
4.3施工工艺流程
工艺流程包括清场备料、放样接高、安装调试、探沟铺板、移机定位、铣削掘进搅拌、回转提升、安装芯材、成墙移机等。
4.4施工操作要点
4.4.1施工准备
1、清场备料平整压实施工场地,清除地面地下障碍,作业面不小于9*5m,当地表过软时,应采取防止机械失稳的措施如机械下铺路基箱或钢板等,并备足水泥量和外加剂。
2、测量放线按设计要求定好墙体施工轴线,每50m布设一高程控制桩,并作出明显标志。
3、安装调试支撑移动机和主机就位;架设桩架;安装制浆、注浆和制气设备;接通水路、电路和气路;运转试车。
4、探沟开挖铺板人工开挖横断面宽1.5m,深1.5m的探沟,以避免损害到双轮铣路由上的弱电及强电管线,管线探挖出并移开保护完毕后,此探沟可作为储留沟和导槽以解决钻进过程中的余浆储放和回浆补给,作为储留沟和导槽时需要提前在探沟中回填进去0.5m厚的原土,已避免桩机失稳。
探沟开挖长度超前主机作业50m,铺设路基箱及钢板,以均衡主机对地基的压力。
在各个路口位置施工完成后,立即覆盖钢板以便路面上行人及车辆通行。
4.4.2钻掘规格与造墙方式
1、挖掘规格、形状见下表和下图
挖掘规格表
型号
HCSCMW,SH36H-SC35B
支撑方式
凯氏方杆
挖掘深度(m)
20.23m,22.85m
轴间距离L(㎜)
1404
标准壁厚D(㎜)
750
2、钻掘顺序。
挖掘顺序见图
4.5支护墙造墙施工
铣头定位将双轮铣机的铣头定位于墙体中心线和每幅标线上。
偏差控制在±5cm以内;
垂直的精度采用经纬仪作三支点桩架垂直度的初始零点校准,由支撑凯氏杆的三支点辅机的垂直度来控制;其墙体垂直度可控制在1.5‰以内,以免下插后占用结构位置或偏离结构太远;
铣削深度控制铣削深度为设计深度的±0.2m。
为详细掌握地层性状及墙体底线高程,应沿墙体轴线每间隔50m布设一个先导孔,局部地段地质条件变化严重的部位,应适当加密钻进导孔,取芯样进行鉴定,并描述给出地质剖面图指导施工;
铣削速度开动HCSCMW主机掘进搅拌,并徐徐下降铣头与基土接触,按规定要求注浆、供气。
控制铣轮的旋转速度为34转/分钟左右,一般铣下钻控速为0.5~1.0m/min。
掘进达到设计深度时,延续10s左右对墙底深度以上2~3m范围,重复提升1~2次。
此后,根据搅拌均匀程度控制铣轮速度在34转/分钟左右,慢速提升动力头,提升速度不应太快,一般为1.0~1.5m/min;以避免形成真空负压,孔壁坍陷,造成墙体空隙。
即时电子监测系统和成槽记录;
注浆制浆桶制备的浆液放入到储浆桶,经送浆泵和管道送入移动车尾部的储浆桶,再由注浆泵经管路送至挖掘头。
注浆量的大小由装在操作台的无级电机调速器和自动瞬时流速计及累计流量计监控;一般根据钻进尺速度与掘削量在80~320L/min内调整。
在掘进过程中按规定一次注浆完毕。
注浆压力一般为1.5~8.0MPa。
若中途出现堵管、断浆等现象,应立即停泵,查找原因进行修理,待故障排除后再掘进搅拌。
当因故停机超过半小时时,应对泵体和输浆管路妥善清洗;
供气由装在移动车尾部的空气压缩机制成的气体经管路压至钻头,其量大小由手动阀和气压表配给;全程气体不得间断;控制气体压力为0.3~0.6MPa左右;
成墙厚度为保证成墙厚度,应根据铣头刀片磨损情况定期测量刀片外径,当磨损达到2cm时必须对刀片进行修复;
墙体均匀度为确保墙体质量,应严格控制掘进过程中的注浆均匀性以及由气体升扬置换墙体混合物的沸腾状态;
墙体连接每幅间墙体的连接是地下连续墙施工最关键的一道工序,必须保证充分搭接。
面对单头或多头钻成墙时,存在接头多,浪费严重,并且在接头处易渗水,防渗效果欠佳。
而液压铣削深搅施工工艺形成矩形槽段,接头少,浪费小。
(详见图液压铣削与传统螺旋深搅对比图)在施工时严格控制桩位并做出标识,确保搭接在30cm以上,以达到墙体整体连续作业;
H型钢焊接因本工程中H型钢均大于12m,为此都需要焊接接长,采用直接拼接法,翼板和腹板加补强板(每个接头共4块板),补强板的宽度分别比翼板和复板小20mm和40mm,长度分别为翼板和复板宽度的1.5倍,厚度分别同翼板和腹板厚度,焊板四周满焊,翼缘内侧未加焊焊板处亦需要通长对焊,达到二级焊缝。
焊接过程中采用25T的汽车吊配合翻转挪位,因型钢场地有多处,为此需要至少两台25T汽车吊配合,最终以现场实际情况计。
注:
1、加焊板四周均围焊处理,其中在H型钢接头处翼缘内侧,即未加焊焊板位置均采取直接焊接连接。
2、腹板两侧加焊板错茬3cm,以防止母材焊伤。
3、焊材长度分三种,第一种类型为8m+12m,第二种类型为4m+12m+4m,第三种类型为10.75m+12m,吊装孔分别预留至8m、4m、10.75m型钢腹板端头处。
其中第一种与第二种类型以2:
1的数量穿插安放,此部分位于1~48轴、1/73~1/75(位于光明街上)及92~146轴之间,第三种类型安放位置在48~92轴间。
4、本工程Q345型钢对接焊采用j507型焊条,上述焊缝等级均须达到二级焊缝要求,符合规范要求。
H型钢下沉安放型钢采用吊车进行下沉安放,每台双轮铣机械施工时后面均紧跟着一台汽车吊,为此除去焊接时所需的汽车吊之外,在型钢下沉过程中也需要25T汽车吊配合至支护桩完成,以免安放时间过长,导致浆液强度上升型钢难以下沉。
其型钢垂直度可控制在1.5‰以内,在下插安放过程中为保持其竖向垂直度,在型钢吊至平面位置上空后,采用人工帮扶至下方点上空0.5m高处,在正式下方时人手放开,靠型钢自重下沉以免干扰到型钢的竖向垂直度,在下方一定深度左右时可采用人工帮扶,如此可保证下插后不占用到结构位置或偏离结构太远。
下沉困难时采取大功率的钢板桩震动打拔机下沉型钢,此过程须控制好垂直度,下沉总时间不能超过水泥初凝时间。
H型钢顶标高处理在各交叉路口位置处H型钢顶从路面往下返60cm,其它位置从路面下返30cm。
水泥掺入比P.O42.5水泥掺入比按设计要求300kg/m³;
水灰比本工程水灰比控制为下钻过程2.0,上提过程1.0;
浆液配制浆液不能发生离析,水泥浆液严格按预定配合比制作,用比重计或其它检测手法量测控制浆液的质量。
为防止浆液离析,放浆前必须搅拌30s再倒入存浆桶;浆液性能试验的内容为:
比重、粘度、稳定性、初凝、终凝时间。
凝固体的物理性能试验为:
抗压、抗折强度。
现场质检员对水泥浆液进行比重检验,监督
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