无锡800顶管工程施工方案.docx

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无锡800顶管工程施工方案

南环路(锡澄路~石新路)新建工程

①800污水管顶管工程

编制单位:

上海浦东路桥建设股份有限公司

编制日期:

00五年十月十日

一、工程概况

二、工程地质、水文情况

三、工程主要施工方法及技术措施

(一)施工准备

(二)顶管施工

四、主要机械设备及劳动力配置

五、施工进度及计划

六、顶管工程施工质量保证措施

七、顶管施工安全用电规定

八、安全及文明施工措施

工程概况

本顶管工程为①800污水管95M工程位于无锡惠山区南环路与锡澄路交叉口处,敷设的污水管道穿越锡澄路,埋深7~8M左右。

工作井及接收井施工工艺为钻孔桩围护加旋喷桩止水。

管材选用①800F型钢筋砼平口管,楔型橡胶密封。

1、施工现场情况

设计污水管管道中心线位于南环路南侧,下穿锡澄路,工作井位于锡澄路西

侧绿化带内,接收井位于南环路南侧绿化带内

2、工程内容

①800顶管1顶95米。

序号

顶程

进洞管底标咼

出洞管底标咼

地面标咼

长度

(m

坡度

(%o)

工作井尺寸(mm

接收井尺寸(mm

HT(m)

管顶覆土

管径

1

1#〜2#

-2.70

-2.643

5.0

95

0.5

7500*4000

①4500

6.8

①800

3、质量指标:

六项指标的保证

项目

允许偏差(mm

检验频率

检验方法

三100m

>100m

范围

点数

1

中线位移

50

100

每段

1

经纬仪测血

2

管道内底

咼程D(mm

<01500

+30-40

+60-80

每段

1

水准仪测血

三①1500

+40-50

+80-100

每段

1

水准仪测血

3

相邻管节错口

三15

每节、管

1

钢尺量

4

内腰箍

不渗漏

每节、管

1

外观检查

5

橡胶止水圈

不脱出

每节、管

1

外观检查

6

工作坑后座墙

长度与高度偏差5%

每座

2

钢尺量

4、管材

顶管管材①800采用F型钢筋砼平口管,接缝止水采用的楔型橡胶圈,衬垫

材料为整体多层胶合板。

每节管材长为2830mm设计许用压力2800KN

所供管材及附件如下:

名称

规格

数量(只)

管材

①800

22

管材(带注浆孔)

①800

12

止水橡胶带(楔型)

①800

34

木衬垫

①800

34

二、工程地质、水文情况

1、地层、地貌特征本地区地貌属古芙蓉湖沉积地貌,地形平坦开阔,地貌类型单一。

2、地层情况及物理力学指标江苏苏州地质工程勘察院勘察报告,顶管段穿越的地基土主要为2-3层粘

质砂质粉土。

3、工程地质条件

根据地质资料,顶管顶进段地层处于02-1淤泥质亚粘土层范围内。

该土层灰色,流塑,含有机质,含云母碎片,夹亚砂土。

4、水文情况

4.1地下水类型及埋藏条件场地浅部地下水主要为赋存于第四系全新统中的孔隙潜水,其水位主要受大气降水及地表水影响。

4.2地下水对砼的腐蚀性

场地地下水及浅部土体对砼无腐蚀性。

三、工程主要施工方法及技术措施

(一)施工准备

1、组织全体技术管理人员熟悉图纸,了解工程特点及总体进度计划、质量要求,熟悉施工方案、工艺流程等。

2、了解施工区域范围内的电力电缆、市话线路、上水管线、天然气输配管线及相邻构筑物情况,以便采取监控保护措施。

3、了解现场情况,做好堆料场、施工通道及排水布置工作。

4、落实好施工用水和用电。

5、施工前做好计划准备,施工交底、安全交底,人工、材料、机具充分落实。

机具使用前认真做好检查,确保随时满足工程需要,特殊材料及设备尽早落实加工准备。

6、测量放样准备工作

6.1测量仪器采用J-2级经纬仪一台及S2水准仪一台,使用前均作检查标

6.2、测量放样做到依据清楚,图示清晰,准确无误。

6.3、测量放样均有放必复,对导线点及水准点做好复检记录,对新放样的点及标高经技术负责人复核无误后,再请监理复核,复核无误后进行施工,有误找出原因及时改正。

6.4、测量放样采用坐标法,根据坐标确定各井中心点、中心轴线,顶管中心轴线,并用里程距离复验。

(二)、顶管施工方法及技术措施

1、机型选择

根据本工程沿线水文、地质及施工条件,同时考虑管径小,出渣处理量少的特点,为确保顶管施工质量和进度,采用TM800泥水平衡顶管机。

该类型顶管机是目前世界上在软土底层中能自动平衡切削面土体压力、有效控制地面沉降、操作安全可靠、施工速度快的最好机型之一。

本阶段工作主要有:

(1)测量控制网建立,顶进轴线测量;

(2)施工场地平面布置,泥水沉淀池砌筑及泥水管道敷设,坑内道轨安装,主顶装置后靠背砼浇筑,操作平台搭建,工作井安全护拦搭置等;

(3)泥水系统布置,压浆系统安装布置,储水箱及水泵安装;

(4)材料准备:

采用①800F型钢筋砼管,楔型橡胶圈。

管节进场验收堆放,顶管辅助材料进场验收。

(5)顶管机及后方顶设备下井拼装、调试,系统调试。

(6)触变泥浆配置;

(7)施工人员安全技术交底;

(8)顶管设备、辅助设备的安装按设备安装有关程序及标准执行。

导轨安装偏差:

高程为土3mm轴线位置偏差为土2mm主顶油缸及后座安装牢固,其水平和垂直误差小于10mm起吊设备为16t汽车吊。

2、顶进施工阶段

顶进施工阶段的主要程序,一是顶管工作井内安放砼管程序。

二是顶进程序

二者循环进行

(1)顶管工作井安放砼管程序:

安放关节程序,以拆、安管节内水泥管、注浆管、油管、电缆等的工作最为

繁杂和耗费人力、时间,是顶管进尺的关键之一。

这一过程中以安放橡胶圈、T

型钢套环、环型顶铁配合为技术要点,应注意检查各个环节。

开顶前,凿除洞口封堵砖墙,机头顶入洞口,为确保机头出洞时直线度,防止机头“漂移”,拟在工具管后3节砼管内预埋螺栓吊紧,工具筒与后三节砼管可用螺栓从上部吊紧,使机头与后三节砼管连成一体,快速通过洞口外10m进尺。

需要纠偏时再割断。

(2)顶进程序

按TM顶管机操作程序进行(略)

由于该机型在顶进中基本采取以土压控制方式,即通过调整顶进速度,控制

机头正面土压,防止顶进面倒塌,故必须充分注意土压情况。

顶进时机头正面土压力的设定不准大于机头正面的被动土压力,也不准小于机头正面的主动土压力。

在软土地基顶进时,有时即使以相当快的速度顶进也还是达不到适当的土压,这时可通过间断停止刀盘旋转(即闷顶)的方法顶进,以获得适当的土压,同时还能减小偏移。

泥水仓的泥水相对密度应控制在1.1左右,以保证泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜,阻止泥水向挖掘面里渗透。

泥水系统的设定水压力一般比地下水压高0.05-0.1kg/c卅,用以平衡地下

水压力。

在顶进开始时,为防止顶管机偏移,转距值先设定在30%左右,待顶管机与

80%^100%

土体的相互作用力充分取得平衡后,再根据具体情况将转距调整到

4、泥水的二次处理

采用泥水平衡式顶管机必须要解决泥水二次处理问题。

通常的做法是采取自然沉淀方式来进行泥水处理。

具体做法是建造三个泥水处理池(箱),它们的总体积在100m3左右,而且高度一个比一个高,最低的一个沉淀池内安装进水泵。

排出的渣土泥水先送到最高一只池(箱)子里,让其自然沉淀,经过沉淀后多余的泥水通过溢口流向第二只池(箱)子里,再溢流到第三只池(箱)子里。

最后,经过三次自然沉淀后的泥水只要其比重不大于1.30,则可继续利用。

如果比重大于1.30时,则需加水稀释即可。

5、成品管和接口

管材内径800毫米,壁厚85毫米。

该种管材为F型平口式钢筋砼管,楔形橡胶圈,胶合板衬垫材料,管长每节2830mm。

顶进前应对管成品,橡胶密封圈和软木衬垫材料从尺寸,规格,性能,数量等均作详细检查,必须符合标准设计图的要求,顶进前还必须在现场作预安装,对不合格的砼成品予以剔除。

砼管接头的槽口尺寸必须正确,光洁平整,无气泡。

橡胶圈的外观和任何断面都必须致密均匀,无裂缝,孔隙或凹痕等缺陷,橡胶圈应保持清洁,无油污,不得在阳光高温下直晒。

衬垫板其厚度按设计顶力大小确定,贴粘时,凹凸口对中,环间间隙符合要求。

管节采用汽车吊机吊入工作井内导轨上就位待安装。

橡胶圈插入安装前滑动部位可均匀涂薄层硅油等润滑材料,对橡胶无侵蚀性,减少摩阻。

承插时外力必须均匀,橡胶圈不移位,不反转,不露出管外,否则应拔出重插。

顶管结束后,可按要求在管内接口间隙嵌以微膨胀水泥嵌填,要求与两管口抹平,然后覆盖防腐材料。

管材必须选用具有ISO9002质量体系认证证书厂家产品,这样才能保证管子制作质量。

6、测量

测量工作是顶管施工中保证工程质量的重要环节。

顶进中工具管的高程、中心轴线的测量是最重要的,正常顶进时,根据激光在光靶上的位置随时测量,确定纠偏方向和时机,并对机头前10m后20m的地面沉降监测点作一测量,以便当班施工人员能及时采取相应措施,控制沉降幅度。

每次测量均应做好详细记录。

并据此绘制管道顶进轨迹图。

发现误差纠偏时,每顶进500-1000mm测量一次,根据测量数据,绘制工具管走向轨道曲线,进一步指导纠偏工作。

工作井内设置由地面水准点引入的临时水准点,为保证测量准确,每班交接班时对仪器进行校对与调整,并对工作井的位移进行监测,方法是对井内设置的几个基准点进行一次测量。

调整仪器后必须复测管道中心轴线与高程,并记录。

顶进管道在距接收井35m左右时应对管道轴线进行一次全面复测,使工具管进洞有纠偏的余量,顶程结束后,必须全线复测。

7、压浆与补浆

由于工具管外径与管道外径不同而形成的管道外周环形空隙;工具管纠偏而形成的开挖孔道椭圆形偏差;工具管及管道外周因缺少泥浆润滑而形成一层外壳,造成管道外周空隙。

上述诸因素均可能引起地面沉降,必须精心压注触变泥浆,有效地予以填充,以减少地层损失。

另外,压注触变泥浆可减少顶进阻力60流右。

本顶程采用机头注浆,后续管节补浆方案,即在机头后三节砼管节内均设置3—4个注浆孔,同步压浆,以形成原始浆套,以后每隔二节设置一节管节有注浆孔,以补充管道不直形成的沿线浆套缺损。

根据沉降测量反馈数据,对沉降过大处进行补偿性压浆,以支撑地表。

在顶管施工时,要做好压浆量、点的记录,确保压浆工作到位,以降低外壁摩擦阻力,填充扰动土中的空隙,减少地面沉降,提高顶管质量。

地面沉降设专人巡视,防止压浆打穿地层,造成浆套损坏。

配制的触变泥浆要求粘滞度高,失水量小,稳定性好,又要求静切力低以满足较长距离输送,理论要求

比重为1.06-1.10,粘度为20-30S

静切力80-130mg/cm2,含砂率<4%

胶体率>90-95%,失水率<14ml/30min

为方便施工,拟采用压、补浆液配比(重量比)

配方

膨润土

纯碱

CMC

漏斗粘

度(秒)

视粘度

CP

失水量

ml

比重

终切力达因

/mm2

20%左右

10%

适量、由实验

确定

塞流

-36"

20-45

12-15

1.1左右

160左右

配制时,膨润土、CM(需水浸12小时以上

注浆压力基本维持在管顶上覆土压力的2.5倍,即P=2.5rh。

顶进时还需根据地面形变,地下水位等因素适当调整压力和注浆量,每天的注浆量应作记录,作为分析地层损失的依据之一。

顶管贯通后如需要可利用补浆孔进行换浆固化。

换浆量略大于触变泥浆量,压力根据地面隆起情况定,换浆用普通325#水泥,水灰比0.6。

8、纠偏

顶管允许偏差值为中线位移100mm

高程:

+60,-80(mm)

设置报警线:

中线土50mn,高程+30mm-40mm

顶管中,由于周围顶进土层的变化,顶力的不均匀,管道联接的误差等因

素,均可能造成顶管中线偏离设计中线位置,当管道偏差>10mm寸,需采取纠偏

措施。

在主顶油泵后靠背前设置一牢固的测量支架平台,测量平台与导轨分离,避免导轨位移影响测量精度。

平台高度与顶管轴线标高相匹配,并可作少量调节,激光经纬仪安置在平台上,调整激光的方向、高度与设计轴线一致。

在机头后壳体圆心处有一激光靶,从激光在光靶上的位置即可读出机头尾部的实际偏差,现场结合机头前后壳体间折角、机头滚动角,二维倾斜仪读数,即可算出机头的现存偏差及发展趋势。

从而确定纠偏动作的方向、大小及寸机。

纠偏动作是借助于机头前后壳体间产生一定量的折角,在顶进寸,机头即沿此方向纠偏。

每次纠偏操作的执行均需仔细考虑记录在册,并密切观察其后反应。

当班人员须将工具管的偏差量以曲线图形式绘出,以利操作控制。

为了消除由于顶进寸工作井受力而使激光经纬仪基座产生移动和变形,在顶进过程中定寸对测量仪基座进行复测,如果仪座发生微小位移,应及寸对轴线和标高进行调整。

机头进洞前35m处,对机头的偏差进行一次精确的测量,确定纠偏控制措施,以确保机头以尽可能小的偏差进洞,避免洞口钢筋砼井壁的敲凿。

纠偏的指导思想是“减缓发展,稳慢回归,平行找顺,纠偏一半,反曲靠线,主动微调”。

发现误差寸,不能急于归位,找出原因,减缓误差发展。

第一步是对误差大的一面进行纠偏工作,纠偏千斤顶在原基础上的伸出量不超过2-4mm这时误

差虽仍在增加,但已有回归趋势。

第二步经过一段顶程后(3m左右)出现顶进轴线与设计中线平行时,可多顶一段距离(5m-10m),管体在顶进中会接顺一些已弯曲的土洞。

第三步向设计中心靠拢,仍将千斤顶继续伸出2mn左右,本着稳慢原则,每顶2-3m可向设计中线靠近5mm当总误差已较正1/2时,反向纠偏千斤顶开始伸出(2mm),由于惯性,此时的工具头虽仍向设计中心靠拢,但其轨迹可能已向反方向演变,故称“反曲靠线”,只有这样才可避免“矫枉过正”,轨迹忽左、忽右。

纠偏工作操作要点:

(1)纠偏前,要根据工具管本身已存在的斜率和轨迹,综合分析,确定校正方向及纠偏千斤顶的伸出量。

⑵顶管纠偏坚持勤测、勤调、微动的原则,纠偏角应保持在10'-20'严

格控制在0.5°以内,以控制顶进纠偏引起的土层损失和扰动。

(3)纠偏操作必须在顶进中进行,严禁在停止时纠偏。

(4)当进行主动纠偏时,应会同技术人员共同研究进行。

9、工具管进出洞土体加固措施顶管井在制作过程中,不可避免地会扰动井周围土体,造成水土流失后的

空隙和应力状态分布不均匀,因此工具管进出洞口时,再次扰动土体,非常容易造成洞口处水、土坍塌,所以对工作井洞口砖封堵拆除时,应注意提前一天左右时间先在桩墙上打孔,让井周边回填土中聚集的地下水流淌出来。

当机头到达预定出洞位置后,即可安排凿除封门,凿除墙时应分层进行,先凿除第一层墙,当机头顶到砖墙后,然后从上往下凿除第二层墙,逐渐扩孔,直至完全凿除。

若第二层墙上部扩孔后,土体流失严重,无法继续扩孔,将机头快速顶入洞口,防止土体大量流失,影响施工安全,此时还应在机外旁通前加装沉渣箱。

若井周边土质非常差,可对洞口前土体进行压密注浆加固。

10、地面沉降控制

(1)、做好地质和环境调查工作:

做好地质和环境调查工作。

详细了解的顶管线路上的地质纵剖面图,特别

要注意暗浜或地下障碍物;了解土层变化情况,了解并提出顶管沿线施工影响范围内的公用设施的功能、构造型式、以及其与顶管管线在平面和深度上的相对位置。

此外对已提供的地下管线标高应进行复测。

(2)、合理选择工具管型式及施工方法:

机型选择:

针对本顶管工程的土质情况及施工环境,为确保顶管施工质量及进度,最大限度地降低顶管施工对地面及管线的影响,决定采用伊势机公司的TM800泥水平衡顶管机。

该机型的特点是由顶进速度控制平衡正面土体的土压力,同时通过对泥水室进行泥水加压,能平衡地下水压力以有效地控制顶进面地表沉降。

此外本机还装有主顶速度检测仪、倾斜仪等可对顶进速度、机头旋转、水平倾角自动进行测量。

(3)、采取减少地层移动的施工技术措施

a、采用机械式泥水平衡顶管机进行顶管施工中,要在开始顶进段中对地面

沉降和地层移动进行监测,根据测量反馈资料,调整和选定某段顶进中刀盘的土压力值,一般此土压力宜为正面土体静止土压力的1.0——1.1倍,此土压力选

定得当,可使正面土体处于良好的平衡状态而减少机头正面地层移动。

顶进中稳定地保持正面土体的平衡状态,可以采取自动控制或人工控制的手段,选择合适的推进速度、顶管推力等施工参数。

b、在土体分层面中顶进时要根据上下层土软硬程度的不同,控制纠偏方向,在特别软的土质或地下暗浜中顶进时,可能会找不到纠偏反力,此时可适当采取“闷顶”的操作形式进行突破

(4)、控制顶管顶力的偏心度

顶进中应使顶推合力尽可能与管道的轴线相接近,这对减少地表沉降有三个主要好处:

1)减少管道由于局部挠曲而增加对管周地层的扰动;2)可使管节之间接缝紧密接合,避免由于接缝张开引起管外周泥浆套和土体流失。

从而减少地表沉降;3)可使管节中都均匀地承受压力,既不会使接头因集中压应力而被压损,也不会使管节中间产生拉应力而引起环向裂缝,这就能保证管节不会因开裂引起水土流失和地表沉降。

因此,从导轨后方顶安装到顶进纠偏都应精心调整,尽可能确保顶推合力与管道轴线相一致。

(5)、采取严密的防止泥水流入管道的密封措施。

由于管道内任何泥水漏点都会引起管道外周起支承、润滑作用的泥浆会流失,从而引起管周水土流失,因此要严格采取严密的密封措施,从工具管尾端的环型橡胶密封圈到各管节的T型钢套环、齿型橡胶圈直到砼管本身等密封环节都要认真严格检查。

11、泥浆的处理

根据现场实际情况,施工中的泥浆采用泥浆车外运

12顶管工艺流程网络

四、主要机械设备及劳动力配置

1、机械设备

名称

型号规格

数量

泥水平衡掘进机

TM800

1台

基坑导轨

1副

环型顶铁

1只

弧型顶铁

1只

主顶油缸主顶油缸架

200T

1套

主顶油泵

1台

后靠背

1块

拌浆设备

1套

注浆泵

1台

汽车吊

:

15T

1辆

激光经纬仪

J2

1台

水准仪

S2

1台

客货车(2T)

1台

2、人员配备

技术员(兼质量员,机头作业操作手,测量

吊机司机

施工员(兼主顶油泵操作手,注浆

机电工

顶管施工普工

1名

)1名

1名

10名

五、施工进度计划

1、施工程序

预计顶管施工

2•施工进度:

根据顶管施工情况及井位施工情况进行调整,工期为施工工期为10天。

六、顶管工程施工的质量保证措施

1、所有顶管设备,必须经过维修保养,在进入工作井安装时必须进行单机和整机联动调试,在顶进中必须贯彻执行保养制度。

2、在顶进施工过程中,必须合理安排施工人员,确保24小时日夜连续施工。

3、所有管节、钢套环、橡胶圈、衬垫等材料必须符合规定质量要求,运到现场应附有产品的合格证明,并逐一进行外观检查。

不合格的不能使用。

4、管节在运输装卸过程中,要文明装卸,管口要加以保护,轻起轻落,严禁接口碰撞。

5、建立完整的施工管理质量检查体系,进行定期和不定期的质量检查,每月二次定期召开质量会议,并做好记录。

6、在拆除封门前必须检查洞口止水圈与机头外壳的环形间隙是否密封。

7、测量纠偏是顶进中的控制关键,必须贯彻勤测微纠的原则,一是对应测量两组纠偏千斤顶行程的差值不能大于50毫米,二是经常检查机头内的仪器仪表,以确保机头顶进的轴线符合设计轨迹。

8、工作井内应设置由地面水准点引入的临时水准点,在交接班时进行仪器高程的校对与调整。

顶进轴线由设计管道中心通过激光经纬仪发射出的激光束在机头内光靶上的偏移情况,由地面操作台上的电视屏幕、仪表进行控制调整。

9、在顶进注浆过程中,认真做好压入量、压浆压力和压浆点位的原始记录。

交接班时应交清本班的测量记录,仪器对中,并交清管道轨迹的纠偏趋向。

每个顶程结束后必须全面复测、绘制管道顶进轨迹图(含高程、方向、顶力曲线),并由施工质检人员检查复核。

10、测量与方向控制顶进测量与方向控制是采用激光经纬仪辅以水准仪的测量方式,并通过油缸进行纠偏,纠偏遵循先纠上下后纠左右的原则,具体操作上应按下列几条:

10.1、根据控制桩,放出本工程的平面控制点和临时水准点,经三级放复制度规定的复测和复核后方可使用。

10.2、做好测量手簿的原始记录,以备查考。

10.3、测量仪器及器材要爱护和保管好,定期由计量员送检。

10.4、在布设工作井后方的测量仪基座时,必须避免由于顶进受力而使得基

座移位和变形,必须定时复测并及时对轴线和标高进行调整。

10.5、采用激光经纬仪控制轴线方向,标高的控制则通过水准仪测量控制。

10.6、顶进纠偏须勤测量,多微调,纠偏角度应保持在10'—20'不得大

于1°。

11、顶管初始阶段控制

11.1、由于土层较软,顶管机头较重,在机头出洞后容易产生叩头现象,因此采用延伸导轨并将前三节管子与机头做成刚性联接,以防止此现象产生。

11.2、在井洞口外段4—6m范围内,对土体进行框式注浆加固,中间机头通过部分不需注浆。

11.3、由于在初始推进阶段,机头的方向主要是通过主顶油缸进行控制,因此,一方面要减慢主顶推进速度,另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。

11.4、在每一顶程开始前,必须制定坡度计划,可对设计坡度线加以调整,以方便施工和最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

12、顶管顶力控制。

顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力,而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。

注浆使管周外壁形成泥浆润滑套,从而降低了顶进时的摩阻力,在注浆时应做到以下几点:

12.1、选择优质的触变泥浆材料,对膨润土取样测试。

主要指标是造浆率、失水量和动塑比。

12.2、膨润土的储藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间,听取供应商的建议和监理的意见。

12.3、在管子上予埋压浆孔,压浆孔的设置要有利于浆套的形成。

12.4、压浆方式以同步注浆为主,补浆为辅。

在顶进过程中,要经常检查各推进阶段的浆液形成情况。

12.5、注浆设备和管路要可靠,具有足够的耐压和良好的密封性能。

12.6、由于本标段土软、砂性土质,如果停止注浆以后,管外周的土和浆液极有可能沿注浆管倒流,造成注浆管堵塞或造成通过注浆管的浆液压力不均匀,而影响注浆效果,因此在注浆管的出口部分设置一个单向阀。

12.7、注浆操作方法上采用主顶油缸顶进之前先注浆,顶进时继续注浆,顶进停止后继续注浆,时间控制在一分钟左右,使先前浆液流失的部分得到补偿和

使浆套保持完好

12.8、注浆泵选用脉动小的螺杆泵,压出的浆液比较均匀,能较好地形成浆套,流量与顶进速度相匹配。

12.9、注浆工艺由专人负责,质量员定期检查。

七、顶管施工安全用

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