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文档简介

ICSxx山东土木建筑学会标准P22T/SDCEAS1000X-2024Technicalstandardforlongspiralreplacementcementsoilpiles(征求意见稿)2024-XX-XX发布2024-XX-XX实施山东土木建筑学会发布山东土木建筑学会标准Technicalstandardforlongspiralreplacementcementsoilpiles主编单位:山东建筑大学济南城市建设集团有限公司批准部门:山东土木建筑学会实施日期:2024年月日前言根据山东土木建筑学会《关于公布2022年第三批山东土木建筑学会标准制订计划项目的通知》(鲁土建学字〔2023〕2号)的要求,编制组经深入调查研究,认真总结近年来长螺旋置换法水泥土桩工程实践经验,参考国家和行业相关标准、规范,并在广泛征求意见的基础上,制定了本标准。本标准主要技术内容包括:1.总则;2.术语和符号;3.基本规定;4.设计;5.施工及6.检测验收。本标准的某些内容可能直接或间接涉及专利,本标准的发布机构不承担识别相关专利的责任。本标准由山东土木建筑学会负责管理,由山东建筑大学、济南城市建设集团有限公司负责具体内容的解释。在执行过程中如有意见和建议,请反馈至山东建筑大学(地址:山东省济南市历城区凤鸣路1000号;邮政编码:250101;电话电子邮箱:zhouchong21@)。主编单位:山东建筑大学济南城市建设集团有限公司参编单位:山东省机械施工有限公司济南国际机场建设有限公司济南轨道交通集团有限公司中铁二院北方勘察设计有限责任公司山东省交通规化设计院集团有限公司济南万融产业发展集团有限公司山东金衢设计咨询集团有限公司济南地基基础检测有限公司主要起草人员:周冲郭静张思峰路林海董道卫任丛杰李贺丁磊丁德利范芳闫循军厉超杨强贾栋袁报朱标刘建明严士海武朝军舒晓锐李帅张栋曹正龙王兆军周广泉李志刚宗世晓卢留英韩松郝国栋潘振泉王明健朱振海吕晓磊马强何鹏秦建宋建财孙振川杨东刘冠军孙宝钢赵静强王银飞刘硕田亮孙圣秋主要审查人员:施工5.1一般规定5.1.1施工前准备工作应包含下列内容:1应具备岩土工程勘察报告、设计图纸等相关技术资料。组织编制施工组织设计或施工方案,向施工人员进行技术、质量安全交底。2对施工场地和周边环境进行调查,查明场区内地上、地下建(构)筑物和各种地下管线的位置及埋深等,并清除地上和地下的所有障碍物;3施工前应平整场地,根据施工图和坐标、测量放出施工轴线,确定桩号、定位,并依据基准点测量桩顶、地面高程。5.1.2施工前应完成水泥土浆的试配工作,并进行成孔、成桩试验,数量不得少于3根,应对工艺性试桩的成桩质量和预拌水泥土浆强度进行检验。5.1.3钻机应支平垫稳,用全站仪测量钻机导杆的垂直度。钻杆对准孔位、钻进过程中应保证钻杆垂直,垂直度偏差不得大于1%。5.1.4长螺旋钻孔的施工应符合《建筑地基处理技术规范》JGJ79的规定;垂直度、孔深、孔径和桩位偏差等应符合《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202的规定。5.1.5施工停浆面的控制应高于桩顶设计标高500mm。开挖基坑时,应将设计桩顶高程以上质量较差的桩段采取人工挖除。用作支护工程块状加固时,相邻桩的施工时间间隔应大于水泥土的初凝时间,但不宜超过12h。5.1.6施工过程中应随时检查施工和计量记录。5.2主要施工设备机具5.2.1水泥土置换桩宜采用长螺旋钻机施工,钻机的型号及性能应满足成孔深度和桩径的要求。标配混凝土输送泵的压力、流量应能满足长螺旋钻机的输浆需求。还应考虑配备清理弃土和供应搅拌土料用的挖掘机和翻斗车等设备机具。5.2.2水泥土浆应采用高速搅拌机拌制,搅拌机的生产能力和设备性能应满足作业要求;高速搅拌机宜具备水泥、水、土料等材料的计量和配料功能。原材料的计量仪器应定期进行校准。5.2.3辅助设备机具应满足下列要求:1水泥上料应采用专用提升机或搅笼。当工程规模较大时,宜采用散装水泥罐。2应采用挖掘机或装载机上土料,斗容积不宜低于1m3;3土料中碎石含量及粒径较大时,现场应配备筛分设备,其筛分能力不宜低于当日水泥浆的产量。5.3水泥土浆制备5.3.1制备水泥土浆应采用逐罐搅拌法,施工步骤应满足下列要求:1先将经计量的水放入高速搅拌机内,启动高速搅拌机后加入水泥搅拌成水泥浆;2水与水泥充分搅拌形成水泥浆之后再分次加入土料拌和;3每罐的搅拌时间应根据土料中黏土含量确定,搅拌时间不宜低于3min。5.3.2每罐的搅拌时间应根据土料中黏土含量和坍落度大小确定,搅拌时间为3min~6min;当土料中的黏土成分偏多时,宜加入砂土、石屑、固废等粗颗粒材料;水泥土浆搅拌完成后,其中残余黏土块的粒径不宜大于10mm。5.3.3制备水泥土浆过程中土料种类、含水量等变化较大时,应及时调整配合比或重新试验;当现场的土料不符合本标准4.2节的有关规定时,不得采用。5.3.4水泥土浆的水固比应通过现场试拌的坍落度和扩展度确定,制备好的水泥土浆应具有良好的流动性,应能满足泵送、溜槽及场外罐送运输的要求。当水泥土浆的指标性能不满足设计使用要求时,应分析原因,并调整参数、重新拌合。5.4成桩施工方法长螺旋置换法水泥土桩应包括下列主要步骤:1平整场地、施放桩位;2钻机就位、调整桩架垂直度,启动动力头电机,使长螺旋钻杆钻进入土;同时制备水泥土浆;3钻到设计桩底高程时,启动混凝土泵向输浆管道供应水泥土浆,一边提升钻杆、一边供浆直至达到设计桩顶高程以上0.5m后关闭混凝土泵;4将钻杆提离孔口,清除孔口的弃土,钻机转移至下一桩位。5.5施工安全技术措施5.5.1施工前应对施工管理人员及操作工人进行安全技术交底和培训,学习并遵守长螺旋钻机施工的安全操作规程,加强施工作业中的安全检查,施工人员进现场必须戴安全帽,高空作业人员必须系好安全带。5.5.2长螺旋钻机进场前应先对场区及周边环境做出详细调查。在机架高度的长度范围内不得建有职工宿舍、办公室、重要供电设施、钢筋加工场等。5.5.3长螺旋钻机施工场地必须平整、坚实,承载力必须满足钻机的接地压力要求。当地下水位较高、表层土软弱时,必须采取铺设垫层或钢板的措施。严禁盲目施工、冒险作业。5.5.4钻机的安装使用应符合《建筑机械使用安全技术规定》JGJ33的规定和有关操作规程。启动前应检查并确认钻机各部件连接是否牢固,并应作空运转试验,检查仪表、传动、制动等动作正常后方可作业。5.5.5施钻时,应先将钻杆缓慢放下,使钻头对准孔位,当电流表指针偏向无负荷状态时即可下钻。在施钻过程中,当电流表超过额定电流时,应放慢下钻速度。5.5.6钻孔中卡钻时,应立即切断电源,停止下钻。未查明原因前,不得强行启动。作业中,当需改变钻杆转动方向时,应待钻杆完全停转后再进行;当机架出现摇晃、移动、偏斜或钻头内发出有节奏的响声时,应立即停钻,经排除故障处理后,方可继续施钻;应防止电缆线被缠入钻杆中或被台车碾压,必须有专人看护。5.5.7提升钻杆时,应随时清除粘附在钻杆上的泥土。5.5.8更换桩位支腿作业时应先支两前腿、后支两后腿;收腿时相反。同时速度要慢、前后均衡、严禁猛收猛放支腿油缸。支腿脚板离地宜控制在约15cm,使支腿快速发挥支撑作用。5.5.9钻机出入基坑时,两前支腿应处在上坡位置,上下坡角必须小于钻机的允许爬坡角度,坡道宽度必须大于钻机宽度2m以上,并保证坡道道面强度。5.5.10钻机长距离行走和出入基坑时,应拆除钻杆。同时应在钻机四周设专人观察,并统一指挥。指定专人拖曳电缆。另外要求在钻机架高长度范围内全部清场、停止作业避险。5.5.11施工临时用电应符合《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46的规定。施工现场所有供电系统均采用三相五线制并安装漏电保护装置,作业场地距电源变压器或供电主干线距离应在200m以内,启动时电压降不得超过额定电压的10%。电动机和控制箱应有良好的接地装置。5.5.12雨期施工配电箱必须按规定加防雨棚或防雨罩。夜间施工有足够的照明。非机电人员严禁操作机电设备,非电工不得维修电气设备。6检验与验收6.1质量检测6.1.1水泥土置换桩施工质量检验标准应符合《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202、《建筑地基处理技术规范》JGJ79及本标准附录A的规定。6.1.2水泥土置换桩的施工质量检验可在成桩7d后,开挖浅部桩头进行检查,开挖深度宜为2m,检查搅拌的均匀性,测量成桩直径,检查数量不少于总桩数的2.0%。静载荷试验宜在成桩28d后进行。6.1.3复合地基承载力检验,应采用复合地基静载试验和单桩静载试验。两者的试验数量均不少于3点;验收检验点的数量不少于总桩数的1%。6.1.4对变形有严格要求的工程,应在成桩28d后,采用双管单动取样器钻取芯样作水泥土抗压强度试验,试验数量为施工总桩数的0.5%,且不少于6点。6.1.5基槽开挖后,应检验桩位、桩数与桩顶桩身质量,如不符合设计要求,应采取有效补强措施。检测点位置应结合建筑物轮廓线、轴线、中心线等均匀、对称布置。6.2工程验收6.2.1施工资料应符合山东省工程建设标准《建筑工程施工资料管理规程》DB37/T5072有关规定。6.2.2竣工资料应至少包括以下内容:1开工通知单或开工报告;2技术、质量、安全交底记录;3测量放线方案;4施工组织设计或施工方案;5测量放线记录;6施工记录;施工日志及工程照片;7设计变更记录表;8工程事故处理记录及有关文件;9工程质量评定表;10竣工平面图;11工程竣工验收证明单;12竣工报告等。附录A水泥土桩施工质量检验标准表A水泥土桩施工质量检验标准表项序检查项目允许偏差允许值检查方法单位数值主控项目1水泥及外加剂符合出厂要求查产品合格证书或抽样送检2水泥用量2%查看计量表3水泥土试块强度设计要求压试块及桩位钻芯取样方法4完整性检验设计要求浅部开挖、钻芯取样。

一般项目1深度(桩长)mm≤50用钢尺量测钻杆长度2垂直度%≤1.0经纬仪测钻杆垂直度或开挖实测3成桩直径mm≤50开挖后用钢尺量4桩中心允许偏差mm

≤50开挖后在桩顶处用钢尺量附录B水泥土浆施工记录(一)表B水泥土浆施工记录表(一)水泥土搅拌质量验收记录(一)资料编号单位工程名称分部工程名称分项工程名称验收部位施工单位项目经理分包单位分包项目经理施工执行标准名称及编号水泥土搅拌质量验收标准的规定施工单位检查记录监理验收记录主控项目1土2水泥3水4配合比5每罐搅拌时间6泵送时间施工单位检查结果专业工长(施工员)施工组长项目专业质量检查员:年月日监理(建设)单位验收结论专业监理工程师:(建设单位项目专业技术负责人):年月日注:本表出施工单位写。附录C水泥土浆施工记录(二)表c水泥土浆施工记录表(二)水泥土搅拌质量验收记录(二)资料编号工程名称分部工程名称分项名称验收部位施工单位项目经理分包单位分包项目经理施工执行标准名称及编号水泥土施工质量验收标准的规定施工单位检查记录监理(建设)单位验收记录主控项目1水泥土强度2水泥土养护一般项目1水泥土浆坍落度(扩展度)2水固配合比施工单位检查结果专业工长(施工员)施工组长项目专业质量检查员:年月日监理(建设)单位验收结论专业监理工程师:(建设单位项目专业技术负责人):年月日注:本表由施工单位填写。本标准用词说明1为便于在执行本标准条文时区别对待,对于要求严格程度不同的用词说明如下:1)表示很严格,非这样做不可的:正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”;3)表示允许稍有选择,在条件许可时,首先应这样做的:正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。2条文中指明应按其它有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。引用标准名录1《建筑地基基础设计规范》GB500072《岩土工程勘察规范》GB500213《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB502024《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T500815《建筑施工组织设计规范》GB/T505026《建筑机械使用安全技术规定》JGJ337《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ468《混凝土拌合用水标准》JGJ639《建筑地基处理技术规范》JGJ7910《建筑工程施工资料管理规程》DB37/T5072

山东土木建筑学会标准条文说明2024济南

目次3基本规定 294设计 324.1一般规定 324.2水泥土浆的配合比设计 334.3复合地基承载力设计 344.4单桩承载力计算 355施工 365.1一般规定 365.2主要施工设备机具 365.3水泥土浆制备 376检验及验收 396.1质量检验 396.2工程验收 403基本规定3.0.1传统的深层搅拌水泥土桩是通过机械搅拌的方式将水泥浆与原位土搅拌。这种桩在工艺上存在着明显的不足和缺陷:首先,由于土层在竖向上的性质存在差异,在施工参数及输浆量相同条件下,桩身水泥土强度沿桩长不同,常因某一土层的性质太差导致桩身强度偏低甚至断桩。其次,在塑性指数较大的黏土层中,大量黏泥糊在搅拌叶片上、包裹住叶片使其失去搅拌功能,水泥浆很难掺入土层,沿搅拌杆冒出地面,导致大量水泥浆流失、土泥土桩身质量无保证。导致很多(路基)工程发生了严重的质量事故,不得不采用造价很高的PHC管桩或CFG桩复合地基。水泥土置换桩是利用长螺旋钻机排出的弃土,通过设于地面的专用高速搅拌机,将土料、水泥与水搅拌成水泥土浆,再通过混凝土和钻杆泵入孔中成桩,形成一种新型的水泥土置换桩,该桩型具有以下突出优点:(1)高速搅拌机的双轴搅拌杆转数为90r/min,搅拌叶片数56枚,远远超过传统的深层搅拌桩机4个搅拌叶片、30r/min的搅拌频率,可使整个水泥土桩的强度均匀一致,桩身质量得到保障。解决了原位搅拌工法随地层土质变化桩身强度不均及在高塑性黏土层中不成桩的问题。(2)与传统的原位搅拌桩相比,采用预拌水泥土浆无水泥浆流失问题,在水泥土设计强度相同条件下,可降低水泥的掺入量,节省水泥。(3)可利用现有的长螺旋钻孔设备成孔成桩。该设备社会存量大、对土层适用性强,成孔成桩速度快、施工效率远高于传统搅拌桩工法。水泥土置换桩施工工法,从根本上解决了原位搅拌桩的施工质量通病,具有广阔的推广应用前景。3.0.2土料中的PH值、塑性指数、有机质含量等情况,对水泥土的强度影响较大,当进行水泥土配比试验时,查明地基土层情况,确定现场的钻孔弃土能不能利用。当地下水在粗颗粒土层中有流动时,容易将水泥颗粒带走、降低水泥土的强度,所以要求查明以上的各种情况。3.0.3在水泥掺入量相同条件下,对于不同性质的土料,其水泥土强度是不同的,原位搅拌的水泥土桩只能按最弱的土层考虑水泥土的强度。虽然置换法水泥土桩是将各种不同性质的土,在设于地面的高速搅拌机中充分混合,不存在原位搅拌桩竖向强度不同的问题,但水泥土的强度与水泥掺入量的大小关系密切,在工程前进行水泥土强度配合比是必要的。水泥土的强度随龄期的增长而增大,在龄期超过28d后强度仍有明显增长,从抗压强度试验得知,在其他条件相同时,不同龄期水泥土抗压强度间关系大致呈线性关系。当龄期超过3个月后,水泥土强度增长缓慢。180d的水泥土强度为90d的1.25倍,而180d后水泥土强度增长仍未终止。《建筑地基处理技术规范》JGJ79深层搅拌水泥土桩取90d为标准龄期强度。但在实际工程中,对土泥土强度试配周期不允许耗时90d以上,因此本标准建议水泥土强度可取28d龄期为标准龄期。后期增长的强度作为安全储备。3.0.4水泥土浆坍落度过小、稠度大、流动性差,影响其泵送性能,过大则导致水泥土强度降低,对于竖向承重的水泥土桩来说,在能够满足泵送条件下,其坍落度尽量减小。3.0.5设置褥垫层后,水泥土桩可以向上刺入,有利于发挥桩间土的作用,调整桩土应力比。本条对复合地基所用材料的种类和质量提出了要求。3.0.7当水泥土桩的桩顶标高在地面以下时,应控制其高程不大于300mm~500mm,如果留得太多,开挖土方时容易将桩头挖断,形成浅部断桩。3.0.8本条规定了竣工后成品保护和季节施工的一般要求。4设计4.1一般规定4.1.1对于软土地基,地基处理的主要任务是解决地基的变形问题,即是在满足强度的基础上以控制变形为主。因此,水泥土置换桩的桩长应通过变形计算来确定。实践证明,若水泥土桩能穿透软弱土层达到强度相对较高的持力层,则沉降量较小。对于水泥土桩来说,桩身强度是有限的,单桩承载力在一定程度上并不随桩长的增加而增加。但当软弱土层较厚,从减少地基变形量方面考虑,桩长应穿透软弱土层,到达下卧强度较高之土层。在深厚淤泥及淤泥质土层中应避免采用悬浮桩设计。4.1.2水泥土立方体抗压强度与水泥掺入量成正比关系,当承载力一定,水泥土强度越高,面积置换率越小。由于高速搅拌机能确保搅拌水泥土浆的均匀性,而且在搅拌过程中没有水泥浆流失问题,所以本条规定水泥土强度为2.0MPa~3.0MPa。4.1.3对于筏板基础基本是满堂布桩;对于条形基础或独立基础可布置在基础底面内;因水泥土属于半刚性的桩,无须像碎石桩那样在基础外布置护桩。因此要求水泥土桩不超出基础边缘。块状、格栅状等加固形式,多用在荷载比较大或是深基坑的重力式挡墙工程中。4.1.4桩顶设置扩大直径的桩帽之后,由于降低了桩土应力比,能有效降低复合地基的沉降量,经计算复合地基的沉降量满足要求后可不设置褥垫层。4.2水泥土浆的配合比设计4.2.2因为水泥土置换桩是采用长螺旋钻机钻出的弃土搅拌水泥土浆的,当土料中有机质含量大于5%或者PH值小于4的酸性土,水泥在上述土层中有可能不凝固或者发生后期崩解。因此,当施工场区地层含有上述不良土质时不得采用,应当另行选择土料。4.2.3水泥强度直接影响水泥土的强度,水泥强度提高10MPa,水泥土强度大约增加20%~30%。对于承重的水泥土桩应选用不低于425级的水泥。外掺剂对水泥土强度有着不同的影响。掺入与水泥等量的粉煤灰后,水泥土强度可提高10%左右。掺入土壤固化剂后,水泥土强度亦有一定的提高。掺入比例一般为水泥重量的0.05%。4.2.4由于施工现场受水源条件的影响,有可能就地取材,使用的地下水、沟渠水、中水等,不一定符合《混凝土用水标准》JGJ63的规定,因此水质会对水泥土固结产生不利影响。应对其进行必要的水质分析,并根据水质分析报告,采用添加外加剂等方法予以相应处理,并通过试验确定可行性。为保证水泥土强度满足使用要求,预拌水泥土浆不得使用污染水、海水。4.2.5采用水泥作为固化剂材料,土质相同、水泥掺入比不同时水泥土强度将不同,为了保证水泥土的抗压强度达到使用要求,置换水泥土桩的水泥掺入量要求不低于15%。用于支护工程的块状加固对水泥土的强度要求不高,因此为了节省水泥、降低造价,可选用7%的水泥掺入量。水泥土浆液可加入土壤固化剂,早强、速凝剂或掺合料,所用种类和掺入量应通过室内或现场试验确定。4.2.6制备好的水泥土浆应具有较好的流动性和稠度、不得离析,泵送水泥土浆时应保持连续进行。拌制水泥浆的罐数、水泥和外掺剂用量以及泵送水泥土浆的时间均应记录;配合比试配前应对原材料进行检验,其中土料的检验内容应包括含水量、粒径、有机质含量等。制浆材料称量可采用质量或体积计量法,其误差应不大于5%;所用水泥每400t取样化验1次,检测水泥安定性和强度指标;不合格的水泥严禁使用。4.2.7~4.2.8该条明确了水泥土试块制作和养护的一般要求,大多数水泥土桩都处于地下水位以下,宜做同条件养护。4.3复合地基承载力设计4.3.1在估算水泥土桩复合地基承载力时,桩间土承载力折减系数β的取值,当基础下加固土层为淤泥、淤泥质土和流速状态软土时,考虑到上述土层固结程度较差,桩间土难以发挥承载作用,所以β取0.1~0.4,加固土层强度高或设置褥垫层时取高值,其他土层可取0.4~0.8,桩端承载力土层强度高时取低值。确定β值时还应考虑建筑物对沉降的要求以及桩端持力层土层的性质,当桩端持力层强度高或建筑物对沉降要求严格时β应取低值。4.4单桩承载力计算4.4.1桩周土层的侧阻力特征值qsi,对淤泥可取4kP~7kPa;对淤泥质土可取6kPa~12kPa;对软塑状态的粘性土可取10kPa~15kPa;对可塑状态的黏性土可取12kPa~18kPa;对稍密砂类土可取15kPa~20kPa;对中密砂类土可取20kPa~25kPa。桩端地基土未经修正的承载力特征值可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定确定。桩端端阻力发挥系数αp,可取0.40~0.60;桩端端阻力特征值qp可取桩端土未修正的地基承载力特征值。4.4.2对于传统的水泥土原位搅拌桩来说,由于各层地基土的性质、埋深差异较大。水泥土单桩承载力往往受控于最差的土层。因此取值是考虑了最不利的情况。但是对于本标准的水泥土浆来说,各种不同类型的土,在高速搅拌机里边都已搅拌均匀,所以它的水泥土的强度是比较均匀、可靠的。因此在取值的时候考虑了0.5的系数。安全是有保障的。应使由桩身材料强度确定的单桩承载力不小于由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。5施工5.1一般规定5.1.1施工组织设计或施工方案应根据《建筑施工组织设计规范》GBT50502和设计技术要求编制。向施工人员进行技术、质量交底的内容包括施工参数、技术要求、质量标准、施工步骤方法、关键工序控制、质量通病预防措施等。施工前应对施工场区内的地下构筑物和各种管线的位置、埋深,以及地下的坟坑、暗函等做详细的调查,必要时应采取探查措施,以免因施工对其造成损坏。参加施工的相关人员都必须接受相关培训,持证上岗。5.1.2成桩试验应选择有代表性的地段,并应根据设计要求,通过工艺性成桩试验确定施工工艺参数和适用性。5.1.5对于有负孔的项目,如果成桩后桩顶高程太高,开挖土方时容易将浅部桩头挖断形成Ⅲ类、Ⅳ类桩,要求不大于500mm,是防止断桩的有效措施。5.2主要施工设备机具5.2.2目前市场上预拌水泥浆的搅拌是采用搅拌站的流水作业方法,即连续上料和出料,土料在搅拌机中滞留的时较短,浆液的坍落度偏大、水泥土强度低,这种搅拌方式对于土料中含有大量黏土块时不能达到设计使用要求。因此,在本标准强调应采用专用的高速搅拌机和逐罐搅拌的方式,以增加对黏土的破碎能力和搅拌频率。本标准所采用的高速搅浆机采用双轴双动力(2×37kW)驱动,搅拌轴转速90r/min,叶片数量56枚,搅罐容积大于4m3。通过现场试验,可以在工程中参考

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