D四川武都水库左右岸基础处理工程灌浆施工组织设计BID.docx

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D四川武都水库左右岸基础处理工程灌浆施工组织设计BID

四川武都水库左右岸基础处理工程

灌浆施工组织设计

（WD/ZT-Ⅴ、Ⅵ）

四川准达岩土工程公司

2005年3月

批准：

审查：

校核：

编写：

1概况

1.1工程简介

四川省武都引水工程是四川省“西水东调”总体规划中确定的大型综合利用水利工程。

工程共分二期建设，第二期工程包括武都水库、西涪灌区（灌溉101.53万亩）渠系和金峰囤蓄水库等。

武都水库坝址地处四川省绵阳市江油武都镇以北约4km的涪江干流上。

武都水库总库容5.72亿m³，电站装机3×50MW。

主要建筑物包括碾压砼重力坝1座，坝身泄洪冲砂底孔3个，表孔2个，左岸坝后式电站1座，表底孔在平面上间隔布置。

本工程坝体设计为RCC碾压砼重力坝，坝顶高程660.14m，坝顶长度727.0m，建基面最低高程541.0m，最大坝高119.14m。

基础处理工程包括：

灌浆平洞、帷幕灌浆、排水孔、坝基固结（接触）灌浆和断层处理（此项已另招标）、排水系统工程、岩溶系统处理、斜井及施工支洞等工作内容。

工程设计于左右岸设有2～3层灌浆平洞，坝体内设3层廊道与灌浆平洞连接。

本工程的帷幕灌浆主要在灌浆平洞、坝体廊道及地表进行施工；岩溶系统处理主要包括溶蚀带、落水洞以及溶洞洞穴等的处理，主要通过施工支洞及灌浆平洞创造作业面然后采用清、堵、灌、排、导等方式进行处理。

1.2水文气象及工程地质条件

1.2.1水文气象资料

武都水库坝址气象特征值，据江油气象站历年资料统计，多年平均气温15.9℃，多年最高月平均气温（7月）为25.7℃，最低月平均气温（1月）为4.9℃。

此气温能够满足灌浆浆液温度保持在5℃～40℃的要求。

武都水库地处龙门山暴雨区，暴雨量集中，强度大，汇流时间短，流速大。

洪水由暴雨形成，峰高量大，主要发生在6～9月，7、8月最集中。

6～9月为主汛期，5月、10月为过渡期，11月～次年4月为枯水期。

1.2.2工程地质条件

右岸坝线上游为志留系上中统罗惹坪群～沙帽群（S2-3）砂、页岩地层；左岸坝线下游为泥盆系下统平驿铺（D1pn）之砂页岩地层；大坝座落在泥盆系中统白石铺群观雾山组（D2gn）碳酸盐岩地层上。

泥盆系中统白石铺群观雾山组地层，以白云岩与灰岩互层为主，其间夹薄层泥灰岩或微层泥灰岩、沥青质白云岩、砾状灰岩的碳酸岩地层，总厚度242～505m。

F5逆冲断层（F5-C），结构面为压性兼扭性，呈北东向展布，断层产状N55～60E/NW77。

上盘S2-3地层逆冲于D2地层之上，断层呈舒缓波状，破碎带宽95～123m，由角砾岩、糜棱岩、断层泥、块状岩、片理化岩石组成。

分布右岸帷幕防渗地段。

坝址区处于F5～F11断层之间的D2gn可溶岩地层，发育溶蚀洼地、溶蚀冲沟等地表岩溶形态，以及落水洞、溶洞、暗河、溶穴、溶蚀孔洞等地下岩溶形态。

1.3灌浆主要项目

为减小岩体渗流量或降低扬压力、提高岩体的整体性和抗变形能力以及增强洞室围岩或结构的密实性，设计帷幕灌浆、回填灌浆、固结灌浆进行处理。

灌浆的部位、型式、间排距、孔深等参见设计图纸。

灌浆主要项目见表1.3-1、表1.3-2。

表1.3-1左岸灌浆主要项目

工程部位

项目名称

单位

工程量

备注

左岸

灌浆平洞工程

钻砼孔

m

185

固结灌浆孔钻/灌

m

2330/2330

孔深3.5m

固结灌浆孔钻/灌

m

1230/1230

孔深10m

顶拱回填灌浆

m²

3505

左岸

帷幕灌浆工程

钻砼孔

m

4599

帷幕灌浆孔钻/灌

m

30685/30685

574m灌浆平洞

帷幕灌浆孔钻/灌

m

13689/13689

623m灌浆平洞

帷幕灌浆孔钻/灌

m

6135/4935

660m灌浆平洞

帷幕灌浆孔钻/灌

m

16875/16875

574m以下基础廊道

帷幕灌浆孔钻/灌

m

6284/5484

623m～574m基础廊道

帷幕灌浆孔钻/灌

m

2112/2112

660m～623m基础廊道

帷幕灌浆孔钻/灌

m

3740/3740

抽排帷幕

帷幕搭接灌浆孔钻/灌

m

7332/7332

搭接灌浆

超细水泥灌浆

m

2000

化学灌浆

m

1090

甲凝

帷幕灌浆检查孔

m

5072

钻排水孔

m

14935

抬动变形观测孔

m

1100

孔深20m

左岸

排水洞工程

钻排水孔（Ф=15cm）

m

4040

钻砼孔

m

45

固结灌浆孔钻/灌

m

1145/1145

顶拱回填灌浆

m²

2110

左岸

岩溶系统处理工程

钻固结孔（孔深15m）

m

510

溶蚀带岩石

钻固结孔（孔深20m）

m

530

钻固结孔（孔深30m）

m

620

钻固结孔（孔深15m）

m

1500

溶蚀带土夹石

钻固结孔（孔深20m）

m

2000

钻固结孔（孔深30m）

m

2500

固结灌浆（孔深15m）

m

1500

溶蚀带

固结灌浆（孔深20m）

m

2000

固结灌浆（孔深30m）

m

2500

钻/灌固结孔（孔深15m）

m

2200/2000

落水洞（地面）

钻/灌固结孔（孔深20m）

m

2000/1900

钻/灌固结孔（孔深30m）

m

2200/2050

钻/灌固结孔（孔深15m）

m

3100/3000

落水洞（地下）

钻/灌固结孔（孔深20m）

m

2500/2400

钻/灌固结孔（孔深30m）

m

2750/2200

顶拱回填灌浆

m²

1807

钻孔（Φ200）

m

1500

地表落水洞

C15灌注砼

m³

4500

钻孔（Φ200）

m

1200

地下落水洞

C15灌注砼

m³

3000

钻孔（Φ150）

m

750

导气孔

镀锌钢管（Φ120,=5mm）

m

600

表1.3-2右岸灌浆主要项目

工程部位

项目名称

单位

工程量

备注

右岸

灌浆平洞工程

钻砼孔

m

75

钻/灌固结灌浆孔

m

5140/5140

孔深3.5m

钻/灌固结灌浆孔

m

800/800

孔深10m

顶拱回填灌浆

m²

3370

顶拱回填灌浆

m²

426

临时灌浆平洞

右岸

帷幕灌浆工程

纯钻孔

m

1976

钻砼孔

m

4748

钻/灌帷幕孔

m

30954/30954

574m灌浆平洞

钻/灌帷幕孔

m

12680/12680

623m灌浆平洞

钻/灌帷幕孔

m

2106/2106

660m灌浆平洞

钻/灌帷幕孔

m

7742/7742

574m以下基础廊道

钻/灌帷幕孔

m

3470/3470

623m～574m基础廊道

钻/灌帷幕孔

m

3467/3467

660m～623m基础廊道

钻/灌帷幕孔

m

980/980

抽排帷幕

钻帷幕孔/超细水泥灌浆

m

6731/6731

574m以下F5断层破碎带

钻帷幕孔/超细水泥灌浆

m

6660/6660

623m~574mF5断层破碎带

钻帷幕孔/超细水泥灌浆

m

5148/5148

660m~623mF5断层破碎带

钻/灌帷幕搭接孔

m

10022/10022

搭接灌浆

化学灌浆

m

1265

甲凝

帷幕灌浆检查孔

m

3825

钻排水孔（Ф=15cm）

m

10620

抬动变形观测孔

m

460

孔深20m

右岸

排水洞工程

钻排水孔（Ф=15cm）

m

5045

钻砼孔

m

50

钻/灌固结灌浆孔

m

1155/1155

顶拱回填灌浆

m²

2630

右岸

岩溶系统处理工程

钻固结孔（孔深15m）

m

1100

溶蚀带岩石

钻固结孔（孔深20m）

m

1050

钻固结孔（孔深30m）

m

1200

钻固结孔（孔深15m）

m

1400

溶蚀带土夹石

钻固结孔（孔深20m）

m

2100

钻固结孔（孔深30m）

m

2400

固结灌浆（孔深15m）

m

1400

溶蚀带

固结灌浆（孔深20m）

m

2100

固结灌浆（孔深30m）

m

2400

钻/灌固结孔（孔深15m）

m

2300/2100

落水洞（地面）

钻/灌固结孔（孔深20m）

m

1900/1800

钻/灌固结孔（孔深30m）

m

2000/1900

钻/灌固结孔（孔深15m）

m

3200/3100

落水洞（地下）

钻/灌固结孔（孔深20m）

m

2400/2300

钻/灌固结孔（孔深30m）

m

2600/2500

顶拱回填灌浆

m²

2367

钻孔（Φ200）

m

1200

地表落水洞

C15灌注砼

m³

4000

钻孔（Φ200）

m

1000

地下落水洞

C15灌注砼

m³

2800

钻孔（Φ150）

m

550

导气孔

镀锌钢管（Φ120,=5mm）

m

800

1.4施工组织编制依据及适用范围

本施工组织设计依据招标文件、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94等进行编制，适用于本合同工程的钻孔和灌浆施工。

1.5施工方案概述

1.5.1钻孔和灌浆施工特点分析

本合同工程的钻孔和灌浆部分的重难点在帷幕灌浆。

帷幕灌浆情况如下：

主防渗帷幕线在坝基部分与坝轴线平行，在左岸穿过观涪洞主洞K108及其支洞K108-3、5、7支洞并穿过F11断层与隔水层D12泥质粉砂岩和粉砂质泥岩夹石英状砂岩岩层；右岸沿坝轴线延伸后转折垂直穿过F5挤压断层，插入S2-3页岩隔水层。

河床段幕底高程为425m，在左右岸逐步抬高。

左岸坝横0+400.00～0+133.00m段，底界高程425.0m～475.0m，坝横0+133.00～0-073.50m段，底界高程475.0m～519.0m；右岸坝横0+400.00～0+705.6.0m段，底界高程425m～509m，坝横0+700.00～0+896.00m段，底界高程为509.0m～530.0m。

主防渗帷幕采用多层灌浆平洞与斜井相结合、溶洞封堵与基岩帷幕灌浆相结合的综合立体方案。

①左岸坝肩设灌浆平洞3层，高程分别是：

660.14m、623.0m、574.0m，断面分别是：

3.0m×3.5m、3.0m×3.5m、3.0m×3.5m，城门洞形，每层平洞之间的高差分别是：

37.14m、49m，平洞总长716m。

②右岸坝肩设灌浆平洞2层，高程分别是：

623.0m、574.0m，断面分别是：

3.0m×3.5m、3.5m×3.5m的城门洞形，平洞之间的高差为49m，平洞总长777m；623.0m高程以上部分的帷幕灌浆是通过地表进行施工的。

灌浆左、右岸灌浆平洞分层示意见图1.5.1-1。

③在各层灌浆平洞之间还设置有上下连接斜井，以便于平洞之间的交通与连接。

斜井主要解决交通问题，断面为2m×2.5m的城门洞形。

图1.5.1-1灌浆平洞分层示意图

河床段帷幕在坝内基础廊道（574m以下基础廊道）内施灌，左右坝肩两岸则在灌浆平洞和坝体廊道（660m～623m基础廊道、623m～574m基础廊道）内分层施灌，灌浆平洞的层间接头部位利用浅孔灌浆加密、形成连续防渗帷幕。

帷幕灌浆要求采用自上而下分段的孔口封闭高压灌浆施工方法（设计最大灌浆压力≥5MPa），防渗帷幕设计标准为透水率≤1Lu。

武都水库碾压砼大坝坝基和两岸的防渗采用水泥帷幕灌浆，防渗帷幕线全长1091m，按前述原则并据帷幕灌浆试验结果确定设计参数。

一般采用双排帷幕，孔距为2m，排距采用1.8m；在大坝右岸的底层灌浆平洞（高程574.0m）的桩号坝横0+400.00～0+774.00m部分，采用加密1排为3排，孔距2.0m，排距为1.25m。

为保证防渗帷幕与坝下断层破碎带相交部位的密实性，并结合F5断层的可灌性，对该部位的帷幕灌浆采用超细水泥灌浆。

根据需要亦采用化学灌浆，适用范围为基岩及地下洞室特殊部位的加强和防渗灌浆等。

化学灌浆材料为甲凝（甲基丙烯酸甲酯类浆液）。

抽排帷幕：

在11#～20#坝段下游及两侧设置防渗帷幕，形成封闭区域，保证抽排效果，降低坝底扬压力。

抽排帷幕为单排，孔距1.5m，孔深15m～20m。

根据以上情况分析，帷幕灌浆的钻孔和灌浆具有以下主要特点：

1）高压灌浆，设计最大灌浆压力≥5MPa。

2）深孔帷幕灌浆，最大孔深约150m。

3）灌浆类型多，有水泥灌浆、超细水泥灌浆、化学灌浆（甲凝）。

4）帷幕灌浆主要在洞内以及灌浆廊道斜坡灌浆（图1.5.1-2），施工空间相对较小。

图1.5.1-2灌浆廊道斜坡灌浆示意图

以上主要特点对灌浆施工进度、质量、安全、环境保护的影响不容忽视。

我单位具有洞内灌浆、5~7MPa高压灌浆、160m深孔灌浆、超细水泥灌浆、化学灌浆的施工经验，针对本灌浆工程特点，将采用300型XY-2钻机（浅孔采用150型XY-2PC钻机）、锥度钻杆、高压孔口封闭器、高压球阀、高压钢丝编织管、3SNS高压灌浆泵（12MPa）、高速搅拌机、专用化学灌浆泵与密封管路系统、灌浆记录仪等设备器具以满足施工需要。

洞内灌浆采用短立轴、短钻杆。

灌浆廊道斜坡搭设管架平台进行灌浆作业。

1.5.2一般规定

1）灌浆施工程序为：

现场工业性灌浆试验—→灌浆施工—→灌浆工程质量检查及验收。

2）在进行帷幕灌浆施工前，该部位的回填灌浆、固结灌浆、地质缺陷等已先期进行处理。

3）洞内混凝土衬砌段的灌浆，按先回填灌浆后固结灌浆的顺序进行。

回填灌浆在衬砌混凝土达70%设计强度后进行，固结灌浆在该部位的回填灌浆结束7d后进行。

4）洞内的帷幕灌浆在平洞的支护（锚杆、混凝土衬砌、混凝土底板等）作业完成后进行。

5）在设有抬动观测设备的灌区，待抬动观测仪器安装完毕，并完成灌浆前测试工作后，进行灌浆作业，抬动观测孔深度初拟为深入基岩20m。

在灌浆过程中均进行抬动变形观测并将成果报送监理工程师，当抬动变形值超过规定值（抬动允许值≤200m）时，采取降低灌浆压力或停止灌浆，报告工程师，并按照工程师指示进行。

6）除监理工程师批准外，在排水孔周边30m范围内（或监理工程师指定的范围内）的灌浆孔尚未灌浆之前不钻进排水孔。

7）洞内灌浆时密切监视衬砌混凝土的变形，按监理工程师指示安设变形监测装置的灌区，待变形观测仪器安装完毕，并完成灌浆前测试工作后，进行灌浆作业。

8）溶洞、溶穴中充填物的处理原则：

①对于可以通过施工支洞创造作业面进行施工的溶洞及溶穴，宜采用开挖、回填砼的方式处理；②对于不能通过施工支洞创造作业面施工的溶洞及溶穴，宜采用钻灌方式进行施工，通过灌注水泥浆、水泥砂浆、级配砼等方式处理，然后再进行帷幕灌浆施工；③对于溶洞及溶穴中有充填物时，应先进行高喷灌浆后，再进行帷幕灌浆施工。

1.5.3造孔

1）回填灌浆孔采用YT28凿岩机钻进成孔。

2）固结灌浆孔造孔

①灌浆平洞内固结孔深3.5m，采用YT28凿岩机钻进成孔；孔深10m，采用YGZ100凿岩机钻进成孔。

②岩溶系统处理工程固结灌浆孔采用XY-2PC钻机配套CIR90冲击器钻进。

3）帷幕灌浆孔造孔

①洞内帷幕灌浆孔采用Ф75/Ф91金刚石钻头钻进，原则上深孔（>100m）采用XY-2钻机，浅孔采用XY-2PC钻机。

②洞内搭接帷幕灌浆孔呈放射状且孔较浅，采用XZ30型钻机配套CIR90冲击器钻进。

③洞外帷幕灌浆孔采用XY-2PC钻机配套CIR90冲击器钻进。

4）抬动变形观测孔采用XY-2PC或XY-2钻机配套CIR90冲击器钻进成孔。

5）排水孔Ф15cm造孔采用XY-2PC钻机配套CIR110冲击器及Ф150钎头钻进。

1.5.4洗孔

灌浆孔均进行钻孔冲洗，采用压力水或风水联合冲洗。

在岩溶、断层、大裂隙等地质条件较复杂的区域，其帷幕灌浆孔的裂隙冲洗，按监理工程师指示或通过现场试验确定的方法进行。

1.5.5压水试验

1）帷幕灌浆先导孔的压水试验采用“单点法”，其它各次序孔的各灌浆段，进行简易压水试验。

检查孔及帷幕幕体的耐久性压水试验采用“五点法”。

2）洞内固结灌浆孔先导孔做单点法压水试验，其余孔做简易压水试验。

固结灌浆检查孔做单点法压水试验。

1.5.6浆液的配制

采用“集中制原（浓）浆，灌浆点配浆”的方法。

超细水泥浆液使用高速搅拌机搅拌，并根据超细水泥品种情况掺加高效减水剂。

1.5.7灌浆方式方法

1）回填灌浆采用纯压式。

2）固结灌浆采用孔口封闭灌浆，根据现场实际情况采用孔内循环式或纯压式。

固结灌浆孔的基岩段长不大于6m时，可全孔一次灌浆。

洞内孔深10m的固结灌浆孔，亦可采用全孔一次灌浆。

3）帷幕灌浆孔的基岩段长不大于6m时，可全孔一次灌浆；大于6m时，采用自上而下分段的孔口封闭高压灌浆方法。

4）采用3SNS灌浆泵或100/3.5砂浆泵进行灌注。

1.5.8灌浆记录仪

灌浆过程中使用灌浆记录仪测记灌浆压力、注入率等参数。

1.5.9灌浆材料

1）水泥

新鲜大厂水泥，水泥品种根据施工图纸或监理工程师指示选用。

用于回填灌浆、固结灌浆和帷幕灌浆水泥的强度等级为P.O42.5。

帷幕灌浆的水泥细度要求通过80m方孔筛，其筛余量不大于5%。

采用超细水泥进行的灌浆，其水泥最大粒径在12m以下，平均粒径为3m～6m。

不使用受潮结块的水泥，水泥不存放过久，出厂期超过三个月的水泥不使用。

2）水

符合拌制水工砼用水。

水温不得高于40℃。

3）掺合料

经监理工程师批准，可在水泥浆液中掺入砂等掺合料。

各种掺合料质量符合《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）第2.1.6条规定，其掺入量通过试验确定，报监理工程师批准。

4）外加剂

经监理工程师批准，可在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及监理工程师指示或批准的其它外加剂。

各种外加剂的质量符合《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）第2.1.7条规定，其掺入量通过试验确定，报监理工程师批准。

所有能溶于水的外加剂以水溶液状态加入。

1.5.10其它

化学灌浆施工见化学灌浆部分。

2施工进度计划及资源投入

2.1施工进度计划

在保证总工期的情况下，根据各工作面实际施工进度进行合理安排。

2.2资源投入

2.2.1人力资源

1）现场组织机构

图2.2.1-1现场组织机构

2）施工队伍

①工程技术管理人员50人。

②技术工人120人。

③普工200人。

2.2.2投入主要设备

根据施工进度计划及现场实际情况，本灌浆施工投入主要设备见表2.2.2-1。

表2.2.2-1灌浆施工投入主要设备

名称

型号

规格

数量

额定功率

性能

电动空压机

GA160-13

20.5m³/min1.3MPa

10

160KW

良好

液压回转钻机

XY-2PC

165H=150m

18

11KW

良好

液压回转钻机

XY-2

165H=300m

12

22KW

良好

地质钻机

XZ30

130H=50m

8

5KW

良好

凿岩机

YT28

Ф425m

12

良好

凿岩机

YGZ100

Ф8025m

18

良好

高速搅拌机

ZJ-400

400L

12

7.5KW

良好

砂浆泵

100/3.5

Q=100L/minP=3.5MPa

12

16.5KW

良好

灌浆泵

3SNS

Q=161L/minP=12MPa

30

11KW

良好

化灌泵

HGB-1

（2）

6

1.5KW

良好

灌浆记录仪

20

良好

双层搅拌桶

200L

30

5KW

良好

远距离输浆泵

6

良好

多级泵

20m³/h

4

10KW

良好

钻孔测斜仪

KXP-1

4

良好

无堵塞排污泵

18m³/h

10

良好

排污泵

ZBJ1

4

良好

潜水泵

6

1.1KW

良好

电焊机

BKX300

6

33KW

良好

车床

1

良好

钢筋切割机

40

4

5.5KW

良好

3现场施工布置

空压站、水泵站及水池、变电站、制浆站、施工现场值班室等根据现场实际情况进行合理布置。

4现场工业性灌浆试验

4.1说明

1）灌浆作业开工前56天，将详细的试验大纲报送监理工程师审批。

2）灌浆试验结束后，对试验成果进行分析，并将试验的详细记录和试验分析成果报送监理工程师。

4.2浆液试验

4.2.1浆液试验项目

按监理工程师指示对不同水灰比、不同掺合料和不同外加剂的浆液进行下列项目的试验：

1）浆液配制程序及拌制时间；

2）浆液密度或比重测定；

3）浆液流动性或流变参数；

4）浆液的沉淀稳定性；

5）浆液的凝结时间，包括初凝或终凝时间；

6）浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性；

7）监理工程师指示的其它试验内容。

4.2.2浆液配比推荐

用于现场灌浆试验的浆液水灰比以及掺合料、外加剂等的品种及其掺量通过浆液试验选择，并将试验成果报送监理工程师。

4.3现场灌浆试验

4.3.1现场工业性试验在《武都水库帷幕灌浆试验报告》的基础上进行，对一般岩溶地段（甲试验区）和F5断层破碎带（丙试验区）的试验成果进行优化，对岩溶发育强烈区域（乙试验区）进一步探索帷幕灌浆的施工工艺及施工措施。

根据工程的建筑物布置和地质条件，在不同地质条件地段分别在帷幕轴线上进行。

对于岩溶发育强烈区域，先进行岩溶系统处理后再进行帷幕灌浆施工。

4.3.2根据灌浆工程施工图纸的要求或按监理工程师指示选定试验孔布置方式、孔深、灌浆分段、灌浆压力等试验参数。

4.3.3在每一灌浆试验区内，按批准的灌浆试验大纲拟定的施工程序和方法进行灌浆试验并检查灌浆的效果，整理分析各序孔和检查孔的单位吸水率、单位耗灰量等试验资料，并将灌浆试验成果报送监理工程师。

5洞内回填灌浆

5.1回填灌浆工艺流程

回填灌浆工艺流程如下：

测放孔位→造孔→埋管→灌浆→封孔→检查

5.2单元划分

顶拱回填灌浆分区段（单元）进行，每区段（单元）长度不大于3个衬砌段，一般控制在50m以内。

5.3灌浆孔布置

1）回填灌浆孔深入基岩10cm。

2）灌浆孔分两个次序，后序孔中包括顶孔（图5.3-1）。

图5.3-1回填灌浆孔示意图

3）灌浆孔编号：

Hm-n-s

其中，H——回填灌浆；

m——单元号；

n——排号；

s——孔号。

编号示例：

H1-1-1表示回填1单元1排1孔，H1-1-2表示回填1单元1排2孔，H1-2-1表示回填1单元2排1孔）。

5.4测放孔位

在素混凝土衬砌中的回填灌浆孔，可采用直接钻孔的方