隧道衬砌拱顶带模注浆技术要求.docx

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隧道衬砌拱顶带模注浆技术要求

隧道衬砌拱顶带模注浆技术要求

前言

为规范隧道衬砌拱顶带模注浆技术在京沈客运专线隧道衬砌拱顶带模注浆中的应用，统一衬砌台车注浆设计要求、及时带模注浆工艺、预埋注浆管及微膨胀注浆料的技术要求，确保衬砌拱顶带模注浆的质量，特制订本技术要求。

本技术要求依据《高速铁路隧道工程施工技术规程》、《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》、中国铁路总公司工管中心《铁路隧道二次衬砌预防拱顶空洞实施意见》（工管桥隧函[2015]199号文）、《铁路混凝土结构耐久性设计规范》以及相关研究的最新成果编制而成。

本技术要求负责起草单位：

中国铁路总公司工程管理中心、京沈铁路客运专线京冀有限公司、中国铁道科学研究院、中国铁路总公司工程质量安全监督总站、中铁十一局集团有限公司

本技术要求主要起草人：

龚成明李喜军李强段铮韩自力代鸿明朱嘉斌

贾征程森马伟斌安哲立傅俊佘海龙宋建雷

吕彪王勃汪强

本技术要求由京沈铁路客运专线京冀有限公司负责解释。

隧道衬砌拱顶带模注浆技术要求

1适用范围

本技术要求适用于新建隧道衬砌拱顶带模注浆。

本技术要求规定了新建隧道带模注浆的衬砌台车注浆设计、性能要求、设备及器具、试验方法、注浆施工、质量检查及验收等。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本技术要求的引用而成为本技术要求的条款。

凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本技术要求，然而，鼓励根据本技术要求达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是未注明日期的引用文件，其最新版本适用于本技术要求。

GB/T176水泥化学分析方法

GB/T8077混凝土外加剂匀质性试验方法

GB/T50080普通混凝土拌合物性能试验方法标准

GB/T50081普通混凝土力学性能试验方法标准

GB/T25182-2010预应力孔道灌浆剂

GB/T17671水泥胶砂强度检验方法（ISO法）

GB/T50448水泥基注浆材料应用技术规范

GB23440-2009无机防水堵漏材料

JG/T336-2011混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆

TB/T3275-2011铁路混凝土

TB10753-2010高速铁路隧道工程施工质量验收

标准

TB10417-2003铁路隧道工程施工质量验收标准

TB10005-2010铁路混凝土结构耐久性设计规范

Q/CR9604-2015高速铁路隧道工程施工技术规程

工管桥隧函〔2015〕199号铁路隧道二次衬砌预防拱顶空洞实施意见

科技基〔2006〕129号客运专线活性粉末混凝土（RPC）

材料人行道挡板、盖板暂行技术

条件

科技基〔2008〕74号客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟

轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术

条件

铁运函〔2004〕174号铁路运营隧道衬砌安全等级评定

暂行规定

3术语和定义

3.1拱顶带模注浆

通过对衬砌台车进行改造，在衬砌台车模板中心线位置沿台车纵向方向设置一定数量的注浆孔，并安装注浆用固定法兰，在浇筑混凝土前预埋活性粉末混凝土（RPC）注浆管，混凝土浇筑结束后及时从预埋注浆管处进行注浆。

3.2主注浆孔

距离上一循环衬砌最近的注浆孔为首选注浆孔，称为主注浆孔。

3.3RPC预埋注浆管

由普通硅酸盐水泥、硅砂、矿物掺和料、聚羧酸减水剂、高强钢丝网（steelmesh）、其他助剂等经过高温热合等特定工艺条件生产出来的水泥基复合材料，简称RPC注浆管。

3.4微膨胀注浆料

由普通硅酸盐水泥、超细掺和料、聚羧酸减水剂、微膨胀剂、硅砂等为主要成分，经均匀复合而成的，具有微膨胀性能，良好的流动性和泵送性，与衬砌混凝土具有良好的结合性能，通过高压注浆泵注入到隧道衬砌与防水板间的脱空区的一种注浆材料。

4衬砌台车注浆孔设计

4.1注浆孔数量

按照台车长度设计注浆孔数量,9-12m台车不少于4个注浆孔。

如果衬砌中有钢筋网时可适当增加注浆孔数量。

4.2注浆孔位置

12m台车注浆孔位置布置见图1，主注浆孔距离侧端模为60-100cm。

端模排气孔（也作为注浆孔）距端模边缘100-150cm。

中间排气孔（注浆孔）安置在混凝土灌注口之间平均分布。

在初始设计注浆孔位置时，当设计位置与台车钢梁位置有冲突时，可将注浆孔位置进行适当调整。

4.3注浆孔要求

首先，在衬砌台车模板顶部开孔，孔径为40mm。

其次，在衬砌台车开孔处焊接固定法兰，固定法兰采用四周满焊方式，防止漏浆或注浆时法兰脱落。

固定法兰连接螺栓在模板外侧，法兰厚度1cm。

固定法兰尺寸见图2所示。

图1注浆孔布置示意图

图2注浆用模板固定法兰

4.4台车端模防漏措施

在安装台车端模后，端模内侧铺挂塑料膜，塑料膜从端模顶端向外翻出10-20cm。

并采取其它必要措施防止浇灌混凝土或注浆时端模漏浆。

4.5端模监控装置

端模处设置监控摄像头，监控注浆管安装以及混凝土灌注状态。

5性能要求

5.1拌和物用水应符合JGJ63的要求。

凡符合饮用标准的水，均可使用。

5.2配合比

微膨胀注浆料的水料比宜为0.18~0.20。

5.3微膨胀注浆料的匀质性及环保性能指标

配制的微膨胀注浆料的匀质性及环保性能应满足表1的规定。

表1微膨胀注浆料的匀质性及环保性能要求

序号

试验项目

技术指标

检测方法/标准

1

含水率（％）

≤3.0

GB/T25182-2010

2

细度（0.63mm方孔筛筛余量）（％）

≤15

GB/T8077

3

Cl-（％）

≤0.1

GB/T176

4

碱含量（％）

≤0.4

GB/T176

5

pH值

9-11

GB/T8077

5.4微膨胀注浆料浆体基本性能

配制的微膨胀注浆料浆体基本性能指标应满足表2的规定。

表2微膨胀注浆料浆体性能要求

序号

试验项目

技术指标

检测方法/标准

1

拌合物表观密度（kg/m3）

2260±40

JGJ/T70

2

出机流动度（mm）

380~410

GB/T50448

3

90min流动度保留值（mm）

≥320

GB/T50448

4

分离度（%）

-1.0~1.0

附录A

5

泌水率（%）

0

GB/T50080

6

塑性膨胀率（%）

0.3~2

科技基[2008]74号中附录C

7

抗压强度（MPa）

12h

≥3.5

GB/T17671

1d

≥18.0

28d

≥50.0

8

抗折强度（MPa）

12h

≥1.0

GB/T17671

1d

≥4.0

28d

≥10.0

9

抗渗性（MPa）

≥1.5

GB/T23440-2009

备注：

微膨胀注浆料水料比按照推荐水料比。

5.5微膨胀注浆料浆体结合性能

配制的微膨胀注浆料与衬砌混凝土的结合性能，与注浆管的结合性能应满足表3的规定。

表3微膨胀注浆料结合性能要求

序号

试验项目

技术指标

检测方法/标准

1

24h结合强度

7d

强度比（%）≥110

附录B

结合性合格

28d

强度比（%）≥105

结合性合格

2

微膨胀注浆料与RPC管结合性

合格

附录C

备注：

微膨胀注浆料水料比按照推荐水料比。

6设备及器具

6.1制浆注浆机

6.1.1制浆及注浆设备宜采用制浆注浆一体机。

6.1.2制浆部分采用立式双层搅拌机，上层为搅拌桶，下层为储料桶。

搅拌速率为50-72转/分，搅拌桶容量为200升，储料桶容量为200-400升。

搅拌桶表面有过滤筛及振动下料电机。

6.1.3注浆部分宜采用活塞式压浆机，电机功率不低于6KW，注浆活塞可承受压力不低于5.0MPa。

等效垂直输送距离不低于40m。

6.2预埋RPC注浆管

用于观察混凝土冲顶、排气以及注浆的预埋RPC注浆管，其规格及力学性能应满足表4的规定。

表4预埋RPC注浆管的技术要求

序号

试验项目

技术要求

检测方法

1

外观

无肉眼可见且长度大于40mm裂纹

直尺测量

2

长度/mm

≥6001）

直尺测量

3

外径/mm

36±0.6

游标卡尺测量

4

内径/mm

15±0.3

游标卡尺测量

5

管壁厚度/mm

10.5±1.0

游标卡尺测量

6

管体径向抗压强度（KN/m）

≥100

附录D

7

管体抗折强度/MPa

≥28

附录E

备注：

注浆管常用长度为600mm，需要加长时，使用加长型管。

6.3高压注浆管

高压注浆管采用双层钢丝管，承压能力不低于10MPa，宜采用分段管，每段4-6m，管与管之间宜采用快速接头连接。

6.4台车注浆连接件

6.4.1用于注浆的注浆连接件包含定位法兰、连接套管、止浆阀门、压力表以及快速接头等，连接方式见图3；定位法兰厚度10mm，外径120mm，内径40mm，定位法兰焊接RPC注浆管用套管，套管长度50mm，内径38mm，见示意图4。

6.4.2注浆机及注浆阀门下部各安装一只具有隔离膜的耐振压力表。

注浆机压力表量程为10MPa，精度为0.2MPa，2.5级；注浆阀门下部压力表量程为4MPa，精度为0.1MPa，2.5级。

宜采用数显式压力表。

图3注浆连接件安装示意图图4注浆管定位法兰示意图

7试验方法

7.1一般规定

7.1.1试验室的温度和湿度应符合GB/T50448-2015中附录A.0.1的规定。

7.1.2水应符合JGJ63中的规定。

7.2检验方法

7.2.1含水率按GB/T8077的规定进行检验。

7.2.2细度按GB/T8077的规定进行检验。

7.2.3Cl-含量按GB/T176的规定进行检验。

7.2.4碱含量按GB/T176的规定进行检验。

7.2.5pH值，可先采用pH试纸的简易判定法，如果无法判定或者有争议按照按照GB/T8077中的规定进行检验。

取50g微膨胀注浆料，溶入到1000ml水中，搅拌5min，放置30min，再搅拌1min，过滤后对滤液进行测定。

7.2.6拌合物表观密度按JGJ/T70中第5条中的表观密度法进行检验，捣实方法按照人工捣实方法。

其中搅拌机及搅拌方法按照JGJ/T70中第3条中的规定进行，一次性加入需要的全部粉料，并在中间部位加入全部拌合水，开动搅拌机，搅拌机搅拌时间为3min，搅拌机边角积料时及时刮下。

以三次测试的平均值为最终结果。

7.2.7出机流动度、90min流动度保留值参照GB50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》附录A.0.2进行检验，搅拌方式为低速搅拌模式，搅拌时间3min；90min流动度保留值为出机流动度测试完毕放置90min后，再低速搅拌1min，按照要求测试的流动度数值。

7.2.8分离度，按附录A进行测试。

7.2.9泌水率，砂浆浆体制备方法按照本章7.2.6进行，测试方法按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB50080）检验，浆体装入试样桶时不得振动或插捣。

7.2.10塑性膨胀率按《客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》中的附录C进行检验，测定3h塑性膨胀率。

砂浆浆体制备方法按照本章7.2.7进行检验。

7.2.11抗压强度，浆体搅拌制度按照本章7.2.7要求进行，成型及测试按照GB/T17671-1999进行检验，时间脱模后的养护条件为（20±2）℃，相对湿度不应小于90%，不得于水中浸泡或者直接淋水。

进行同条件试件强度测试时，试件脱模后使用缠绕膜进行包覆。

7.2.12抗折强度，浆体搅拌制度按照本章7.2.7要求进行，成型及测试按照GB/T17671-1999进行检验，试件脱模后的养护条件为（20±2）℃，相对湿度不应小于90%，不得于水中浸泡或者直接淋水。

进行同条件试件强度测试时，试件脱模后使用缠绕膜进行包覆。

7.2.1324h结合强度按照附录B进行检验。

7.2.14抗渗性按本章7.2.7配料，拌匀后一次装满抗渗试模，不振捣，刮平。

按GB23440-2009中6.5.2要求，养护至28d，进行检验。

7.2.15微膨胀注浆料与RPC管结合性按照附录C进行检验。

7.2.16管体径向抗压强度按照附录D进行检验。

7.2.17管体抗折强度按照附录E进行检验。

8注浆施工

8.1施工前准备

8.1.1注浆前应制定施工组织设计与施工技术方案。

8.1.2注浆前应准备好计量设备、制浆注浆设备等。

8.1.3对有钢筋的衬砌，在绑扎钢筋时，钢筋应避开注浆孔。

8.1.4安装预埋槽道时，应避开注浆孔，可沿纵向方向对预埋槽道进行平移。

8.2施工流程图

图5带模注浆施工流程图

8.3RPC注浆管安装及衬砌厚度记录

衬砌台车安装定位后，衬砌混凝土浇筑前，安装RPC注浆管。

从固定法兰处垂直穿入RPC注浆管，上端顶住防水板，并记录穿入固定法兰及台车内的RPC管长度L1，固定法兰以及台车模板厚度为L0，定位法兰厚度以及定位法兰套管长度之和为L2（一般情况L2=1cm+5cm=6cm），RPC注浆管伸出定位法兰套管长度为L3，L1+L2+L3合计为RPC管预留总长度L4，裁切RPC管多余长度，并在穿入衬砌RPC管顶端管口切割十字口，深度0.5cm，宽度为0.3cm。

拱顶衬砌的厚度L为埋入RPC管的净长度：

L=L4-L3-L2-L0

其中上式：

其中

L为RPC注浆管顶端与台车顶模上表面间的距离，即RPC管埋入衬砌中的净长度，cm；

L0为固定法兰以及台车模板厚度，cm；

L1为穿入固定法兰及台车内的RPC管长度，cm；

L2为定位法兰厚度以及定位法兰套管长度之和，cm；

L3为RPC注浆管伸出定位法兰套管长度，cm；

L4为预留的RPC注浆管总长度，cm。

在注浆管安装记录表中记录L4长度，并计算L长度。

将各注浆孔的预留总长度L4以及埋入净长度L以及相关数据记入注浆管安装记录表，记录表见附录F。

在固定法兰上安装定位法兰，并将制作好的RPC管穿入定位法兰，其中十字切口端与防水板顶紧。

定位法兰外接管上连接套管及注浆管固定管。

8.4注浆口混凝土泌浆观察记录

注浆管埋设完毕，即可开始浇筑混凝土。

拱顶混凝土浇筑时，观察各注浆口是否泌浆，必要时辅以钝头圆钢筋确定管内出浆情况，以确定混凝土是否达到注浆管出浆口位置。

各注浆孔出浆以及端模混凝土饱满后，认为混凝土基本完成冲顶。

拱顶混凝土浇筑完毕，及时对注浆口进行清理和防堵措施，避免注浆管堵塞。

拱顶混凝土浇筑完毕宜尽早进行拱顶注浆，原则上不迟于混凝土浇筑完毕12h。

8.5设备准备

8.5.1主注浆孔上连接带有阀门、压力表及快速接头的注浆接头。

8.5.2安放制浆注浆设备。

设备放在上一循环衬砌下方，且靠边放置，贴安全警示反光条。

8.5.3备足注浆材料，放置在制浆机附近，且底部须进行防潮防水隔离，防止施工等各种用水浸湿注浆材料。

8.5.4根据注浆设备要求，进行设备、注浆管润湿和泵送检校。

8.6制浆

8.6.1按照材料配合比，计算每盘材料量和拌合水量，并使用专用的盛水器具。

8.6.2开动搅拌机，先加入一半的注浆材料，开动下料振动电机，然后加入全部的拌合水，再继续加入另一半注浆材料，搅拌2～3min（或者遵照设备使用说明），搅拌成均匀的浆体。

8.6.3打开制浆桶卸料阀门，使浆体快速流出到储浆桶，然后关闭制浆桶卸料阀门。

8.6.4按照8.6.2-8.6.3的方法循环制浆。

8.7注浆

8.7.1浆料放入到储浆桶后，将注浆管放到排水沟边缘，启动注浆泵，将管体中的水全部挤出后，停止注浆泵。

8.7.2将注浆管管头提升到衬砌台车上，与台车注浆接头连接。

并将注浆管固定到台车上，悬空部分固定到台车侧面。

8.7.3启动注浆泵，开始注浆。

注浆顺序由主注浆孔向端模注浆孔依次进行注浆。

8.7.4注浆过程中，观察台车压力表和端模出浆情况。

如果端头模圆弧最高点漏浆，先停止注浆泵，并及时对漏浆处进行封堵，然后继续注浆，直至端头出浆浆体密度与制浆机中一致。

更换至下一个注浆孔，依次类推。

注浆时，如果台车处压力表超过1.0MPa，直接转至一下注浆孔。

每一个注浆孔均需注浆，但在注浆过程中进行其它孔注浆时未注浆的注浆孔流出达到相同密度的浆体时，该孔可以封闭，不进行注浆。

RPC注浆管内须饱满，注浆完毕更换注浆连接件时应及时封堵RPC注浆管。

8.7.5结束注浆。

各孔注浆结束，端模最高处出浆浆体密度与制浆桶中一致，结束注浆。

8.7.6记录注浆总量、注浆开始时间和结束时间，见附录F。

8.7.7留样检测。

分别在制浆机和台车注浆软管管头处进行抽样，检测浆体密度。

浆体密度与实验室的测试值相差不得超过1.5%。

在台车注浆软管管头处抽样，进行抗压强度和抗折强度试验。

每进行10板注浆进行一次同条件强度检测，检测试件的28d抗压强度和抗折强度。

8.8清理

8.8.1将未使用完的注浆材料拉回到干燥位置贮存，并采取必要的隔离和防潮措施。

8.8.2隧道内有排水设施的，可在隧道内清洗制浆注浆机、注浆管道；隧道无排水设施的，将设备拉到隧道外指定位置进行设备清洗。

8.8.3拆卸注浆连接头，并及时堵塞RPC注浆管管口，防止漏浆。

8.9预留注浆孔表面处理

拱顶经无损检测合格后，注浆管外漏部位使用角磨机切割打磨平整。

9质量检查及验收

9.1一般规定

9.1.1拱顶带模注浆的质量检验分施工前检验、施工过程检验、施工后检验。

9.1.2施工前检验项目应全部合格后方可施工；施工过程检验项目出现不合格时，应分析原因，及时调整，待合格后方可继续施工；施工后检验项目应和施工前、施工过程检验项目共同作为质量评定和验收的依据。

9.1.3微膨胀注浆料保质期三个月，超过保质期不得使用。

微膨胀注浆料贮存时须采取防潮防雨措施。

9.2施工前检验

9.2.1应按附录G和附录H的要求，对RPC注浆管、微膨胀注浆料的产品合格证、出厂质检单及第三方检测报告进行进场核查。

9.2.2应按附录G和附录H的要求，对RPC注浆管、微膨胀注浆料进行进场检验。

RPC注浆管的检验项目为外径、内径、管壁厚度、管体抗压强度、管体抗折强度；微膨胀注浆料的检验项目为细度、拌合物表观密度、出机流动度、90min流动度保留值、分离度、泌水率、塑性膨胀率、抗压强度（12h、1d、28d）、抗折强度（12h、1d、28d）、24h结合强度（7d、28d）、微膨胀注浆料与RPC管结合性。

检验结果应满足本技术要求的相关要求。

9.3施工过程检验

9.3.1应按附录G和附录H的要求对RPC注浆管、微膨胀结合料进行日常检验。

RPC注浆管的检验项目为外径、内径、管壁厚度；微膨胀注浆料的检验项目为细度、拌合物表观密度、出机流动度、90min流动度保留值、塑性膨胀率、抗压强度（28d）、抗折强度（28d）。

每注浆10板对微膨胀注浆料进行一次同条件的28d抗压强度、抗折强度检验。

检验结果应满足本技术要求的相关要求。

9.3.2施工过程中应检查RPC注浆管的贯通性及完整性，如果折断或堵塞，采取有效措施予以解决。

9.3.3施工过程中应检查RPC注浆管的可灌性，是否能注入结合料。

对堵塞未能注入微膨胀注浆料的注浆孔应予以记录。

9.4施工后检验

9.4.1采用地质雷达进行无损检测（当对衬砌厚度或脱空检测结果有怀疑时，可采用局部钻芯破损的方法进行复核，复核结束后对破损部位进行及时修复），检验结果应满足设计要求。

附录A

（规范性附录）

分离度试验

A.1主要仪具和设备

A.1.1砂浆分层度桶：

其内径为150mm，上节高200mm，下节高100mm，两节的连接处应加宽3-5mm，并应设有橡胶垫圈，带底，用金属板制成，上下节用螺栓连接。

A.1.2天平：

分度值1g

A.1.3立式砂浆搅拌机，符合行业标准《试验用砂浆搅拌机》JG/T3033的规定，搅拌时间为5min。

A.2试验步骤

A.2.1按照本技术要求的7.2.6节的方法测试砂浆拌合物的初始表观密度ρ0。

A.2.2然后将同批砂浆一次注满分层度筒。

A.2.3静置30min后，先去掉上层20cm砂浆，然后取出底层10cm砂浆重新搅拌1min，再测定砂浆的表观密度ρ1。

A.3结果与计算

按下式计算砂浆的分离度：

砂浆分离度（%）=

精确至0.1。

附录B

（规范性附录）

结合强度试验

B.1主要仪具和设备

B.1.1单卧轴混凝土强制式搅拌机：

符合《混凝土试验用搅拌机》JG244-2009的要求；

B.1.2立式砂浆搅拌机，符合行业标准《试验用砂浆搅拌机》JG/T3033的规定，搅拌时间为5min。

B.1.3抗折试模：

400*100*100mm

B.2试验步骤

B.2.1混凝土设计标号为C35。

B.2.2在试模中浇灌一半稍多的混凝土，振动台上振动密实，振动时间10s。

混凝土厚度5±0.5cm，表面不得有脱模剂或脱模油脂类材料，放入养护室放置24h，表面覆盖缠绕膜，每组6块，预备成型结合试件；并成型装满模具的基准混凝土试件。

B.2.3养护24h，剥开缠绕膜，混凝土表面不做任何处理，然后进行下一步的微膨胀注浆料浇注；

B.2.4按照规定的水料比，搅拌微膨胀注浆料，搅拌3min，将搅拌均匀的微膨胀注浆料缓慢的倒入装有一半混凝土的结合试件试模中，自动流平，刮除多余砂浆，放入标准养护室，24h脱模。

B.2.5脱模后移入标准养护室养护（不得水中浸泡或者直接水淋），继续养护6d或27d，分别测试7d抗折强度和28d抗折强度。

B.2.6抗折测试，基准混凝土试件抗压按照GB/T50081进行。

结合试件测试时，混凝土面朝下，微膨胀注浆料面朝上。

B.2.7结合体试件抗折破坏时，记录微膨胀注浆料部分与混凝土部分的结合面是粘结在一起还是剥离分开，如果同龄期的三个试件破坏时结合面处为整体，则判定结合性合格，否则为不合格。

脱模时即分离则判定为不合格。

B.3结果与计算

按下式计算结合强度比：

其中：

η结合抗折强度比，精确到到个位数。

Pb结合试件的抗折强度，MPa。

P0基准混凝土试件的抗折强度，MPa。

附录C

（规范性附录）

微膨胀注浆料与RPC管结合试验

C.1主要仪具和设备

C.1.1烘箱。

C.1.2切割机。

C.2试验步骤

C.2.1取注浆用的RPC管两根，底部塞上密封塞，约2-3cm深度，并用修补砂浆封闭严实。

C.2.2将搅拌好的微膨胀注浆料缓慢倒入RPC管内，并在四周敲击，赶出其中气泡，每根管注浆完成时间不超过3min。

C.2.3注满后表面包覆塑料膜并用胶带固定，直立放置，放在实验室。

C.2.4放置7天后，用切割机将注有微膨胀注浆料的RPC管，两端各去掉8cm，按照上、中、下三个区域，分别选取3±0.3cm的小段，两根管共选取6段。

C.2.5