CN111424613A - 一种碾压混凝土大坝贯穿性裂缝处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水工建筑物混凝土缺陷处理领域,涉及一种碾压混凝土大坝贯穿性裂缝处理方法,包括裂缝表面封堵,裂缝灌浆钻孔,裂缝灌浆等步骤,本发明采取灌浆材料对裂缝进行封堵,防止大坝蓄水后在坝前水头的作用下水库内蓄水由裂缝进入碾压混凝土层间缝产生坝体渗漏而使坝体渗漏量超过设计标准,并防止层间缝漏水降低碾压混凝土层间摩阻力而使坝体存在产生位移的可能,按照接缝灌浆系统补救原则及出浆盒布置控制浆液扩散面积进行计算布置灌浆系统,自下而上布置灌浆回路,以下层灌浆回路进浆,上一层灌浆回路作为回浆和排气,依次形成两条灌浆回路间的接缝灌浆系统直至自下而上完成裂缝区域整体灌浆,保证了裂缝面灌浆时浆液扩散均匀且有利于排气。
Description
技术领域
本发明涉及水工建筑物混凝土缺陷处理领域,具体涉及一种碾压混凝土大坝贯穿性裂缝处理方法。
背景技术
在混凝土工程出现裂缝,是一个普遍存在并且难以避免的问题。但构筑物裂缝对工程的影响举足轻重,严重的会影响构筑质量,甚至会引发质量事故。因此,在施工中遇到混凝土裂缝要进行科学分析,并提出相应的处理原则和具体的措施方法,常见的裂缝处理方法主要有如下几种:
表面修补法,表面修补法在实际中运用和广泛,但是这种方法也有着很大的缺陷,它可能会掩饰掉一些原因不明的裂缝对延伸的裂缝无法追踪其变化;其二这种处理方法无法深入到裂缝的内部,可能会留下隐患。所以在运用这种看似简单方法的时候也要经过科学的论证。
结构加固法,结构加固法牵涉到对结构的形态和受力方式的改变,因此,运用时应该先跟设计及监理进行沟通,找出原因,通过受力计算后提出解决方案,在经过综合论证认为可行后才付诸实施。
混凝土置换法,混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,运用混凝土置换法时要注意置换的部位对结构的受力影响,进行操作的过程中对结构物整体性的影响,有可能要对置换区域进行临时性的加固。
在实际施工中,如白龙潭水库枢纽工程包括挡水建筑物、泄洪建筑物及输水建筑物等。挡水建筑物为碾压混凝土重力坝,建基面230.0m,坝顶高程294.2m,最大坝高55m,坝顶长186m,坝顶宽5m。坝体分为左岸非溢流坝段、右岸非溢流坝段和河床溢流坝段,左岸非溢流坝段长58m,右岸非溢流坝段长88m,河床溢流坝段长40.0m。
大坝坝体施工完成后,挡水坝段发现3贯穿性裂缝,裂缝贯通坝体上下游坝面,其深度由坝顶延伸至建基面,裂缝分别位于桩号0+030、0+112.2及0+139.9处,坝体表面外露裂缝宽度在0.5-4mm之间。
通过对裂缝成因分析,碾压混凝土施工期间因资金及征迁原因坝体未能连续上升,碾压混凝土上升至岸坡部位后存在长间歇,致使岸坡碾压混凝土由岸坡开挖台阶与混凝土结合部裂开,其上部混凝土浇筑时又未对该裂缝进行拼缝处理,致使上部混凝土形成反射裂缝并与下部混凝土裂缝贯通。因此,该贯通性裂缝处理具有如下特点:
1)裂缝宽度大,2019年3月监测裂缝最大宽度达4mm,其宽度比同期混凝土横缝张开度大,已远超出接缝灌浆要求的接缝张开度指标。
2)贯穿裂缝起止高程在库区水位线以下,如坝前裂缝内渗入水后,渗水将由此通道进入碾压混凝土层间缝,从而引起坝体渗漏水。
3)仅管碾压混凝土坝体温度已降至20℃以下,但与坝体稳定温度仍有一定差距,现阶段裂缝灌浆封闭后,如气温和坝体温度低于现有温度,已灌浆裂缝将产生收缩变形,因此,对该裂缝的处理应按“活缝”采取必要措施。
4)该裂缝为碾压混凝土坝体横向贯穿性裂缝,且位于坝体上部10-12m范围,不影响结构挡水安全及稳定,存在与坝体接缝灌浆采取同等灌浆方式的条件。
因此,对该贯穿性的裂缝处理应针对上述问题进行综合分析,专门制定科学的处理方案,在保证工程质量的前提下,节约工程成本。
发明内容
为解决现有技术的问题,本发明提供了一种碾压混凝土大坝贯穿性裂缝处理方法。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:一种碾压混凝土大坝贯穿性裂缝处理方法,包括如下步骤:
步骤一、裂缝表面封堵:
1)采用切割机沿裂缝的缝长方向切割两道深3-5cm的槽,两道槽间距3-5cm,采用人工配合手钎将两道槽内的混凝土凿除,沿缝长方向形成宽*深=3-5cm*3-5cm的“U”型槽,“U”型槽中心线与裂缝中心线重合;
2)用高压风枪将步骤1)中的“U”型槽内的灰尘及杂物冲洗干净;
3)环氧沥青膨胀胶凝材料配制:按照环氧浆材:沥青膏浆:石棉粉=100:50:300-600配制膏状胶凝材料,环氧浆材由环氧树脂:稀释剂:固化剂=10:30-40:20-30配比而成,固化剂采用采用T-31,稀释剂采用丙酮,石棉粉填料作干燥处理;
4)“U”型槽表面干燥后,在“U”型槽内壁涂刷界面剂涂料,界面剂采用步骤3)中的环氧浆材,沿“U”型槽内壁涂刷均匀;
5)环氧浆材用手压产生拔丝现象时,将预先拌好的步骤3)中的环氧沥青膨胀胶凝材料用抹刀压入“U”型槽内,压实抹平后完成嵌缝施工;
6)在裂缝两侧各10cm处对嵌缝材料表面进行封闭,每粘接一层玻璃丝布前,先涂一层环氧基液,并对最外侧玻璃丝布表层涂一层基液进行封闭,玻璃纤维布涂刷宽度20-30cm,均布于裂缝两侧;
步骤二、裂缝灌浆钻孔:
7)裂缝灌浆孔钻孔前,先测量并绘制裂缝横断面图,图上标明裂缝底起止桩号及高程,计算裂缝面积;
8)根据裂缝面积确定钻孔数量,按单孔控制灌浆面积4-6m2计算与缝面斜交钻孔的总数量,并在图中标注钻孔与缝面交汇处的高程及桩号;
9)按照图中标注的钻孔与缝面交汇点以及钻孔位置的高程及桩号、钻孔角度计算各钻孔深度;钻孔与缝面斜交,钻孔按超深50cm进行控制;
10)钻孔按次序进行,钻孔完成后,进行钻孔清洗;
11)钻孔清洗完成后,在钻孔孔口处安装填压式灌浆塞;
12)采用0.3MPa风压进行通风试漏检查,由1个孔压风,检查相邻孔漏风情况,并将各孔串风情况在图上标明;
13)按照孔深由低向高进行排序编组,并由上游向下游遂孔编号图进行通风检查;
14)所有钻孔布置完成后,按编号将同排钻孔用灌浆管和三通形成一条灌浆回路,采用一端连接灌浆泵进浆管,另一端连接回浆管至水泥浆搅拌槽;
步骤三、裂缝灌浆:
15)灌浆前,采用布置的灌浆回路对裂缝缝面进行清洗,清洗由下向上遂排进行清洗水压力采用0.3MPa,清洗结束标准为回水澄清10min,每条回路冲洗时间不小于30min;
16)缝面清洗完成后,在缝内注水保持24h浸润缝面;
17)灌浆前采用高压风将缝内积水吹出;
18)灌浆时,由第1灌浆回路开始灌浆,第2灌浆回路作回浆或排气。
19)灌浆水灰比采用2:1;1:1和0.5:1三级,开灌水灰比采用2:1;
20)当下部回路灌浆时,相邻上一级灌浆回路出浆后,改变水灰比为1:1的浆液进行灌浆;
21)灌浆过程中相邻灌浆回路出现回浆现象时,采取每10min放浆一次,并测量回浆比重,当回浆比重接近1:1时,可换成水灰比为0.5:1的浆液灌注,当回浆比重达到0.5:1时,关闭下一级灌浆回路,改用上一级灌浆回路进行灌浆,依次灌浆至坝顶高程的灌浆回路,直至灌浆结束;
22)当坝顶灌浆回路进浆和回浆管口比级均接近0.5:1时,且管口压力达到0.3MPa时,注入率不大于0.4L/min时,灌浆即可结束;
23)灌浆结束时,先关闭各回路灌浆管口阀门再停止灌浆泵作业,闭浆时间不少于8h。
与现有技术相比,发明的有益效果是:对坝体外露的裂缝表面采取环氧沥青胶凝材料与玻璃丝面进行嵌缝处理和表面封闭,利用该材料的弹性变形能力强消除该裂缝还可能存在收缩变形的影响,确保裂缝表面封堵止水效果;按照接缝灌浆系统补救原则及出浆盒布置控制浆液扩散面积进行计算布置灌浆系统,自下而上布置灌浆回路,以下层灌浆回路进浆,上一层灌浆回路作为回浆和排气,依次形成两条灌浆回路间的接缝灌浆系统直至自下而上完成裂缝区域整体灌浆,保证了裂缝面灌浆时浆液扩散均匀且有利于排气;灌浆原则上按照接缝灌浆的技术条款组织,便于施工控制和检查;在水泥浆液中添加微膨胀剂,削弱了温度变形可能对浆液结石体与缝面结合粘结力的影响。从灌浆效果来看,裂缝形成的接缝面积仅50m2,但灌浆耗灰量分别为4300kg;2700Kg和2100kg,在灌浆区封闭情况下远大于接缝灌浆单位耗灰量,不仅如此,灌浆现场可见碾压混凝土层间隙缝存在灌浆痕迹;对裂缝灌浆进行钻孔压水检查,一次通过验收。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明中碾压混凝土坝裂缝灌浆钻孔立面示意图。
图2是本发明中碾压混凝土坝裂缝剖面灌浆孔布孔结构示意图。
图中的附图标记:1-坝顶高程面,2-建基面,3-裂缝,4-钻孔、 41-第一排钻孔、42-第二排钻孔、43-第三排钻孔、44-第四排钻孔。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明,实施例仅用来说明本发明,并不限制本发明的范围。
请参阅图1-2所示的一种碾压混凝土大坝贯穿性裂缝处理方法,包括如下步骤:
步骤一、裂缝3表面封堵:
1)采用切割机沿裂缝3的缝长方向切割两道深3-5cm的槽,两道槽间距3-5cm,采用人工配合手钎将两道槽内的混凝土凿除,即沿缝长方向形成宽*深=3-5cm*3-5cm的“U”型槽,“U”型槽中心线与裂缝中心线基本重合;
2)用高压风枪将步骤1)中的“U”型槽内的灰尘及杂物冲洗干净,达到表面无尘、无水和污染;
3)环氧沥青膨胀胶凝材料配制:按照环氧浆材:沥青膏浆:石棉粉=100:50:300-600配制膏状胶凝材料,环氧浆材由环氧树脂:稀释剂:固化剂=10:30-40:20-30配比而成,固化剂采用采用T-31,稀释剂采用丙酮,石棉粉填料作干燥处理;
4)“U”型槽表面干燥后,在“U”型槽内壁涂刷界面剂涂料,界面剂采用步骤3)中的环氧浆材,沿“U”型槽内壁涂刷均匀;
5)环氧浆材用手压产生拔丝现象时,将预先拌好的步骤3)中的环氧沥青膨胀胶凝材料用抹刀压入“U”型槽内,压实抹平后完成嵌缝施工;
6)在裂缝3两侧各10cm处对嵌缝材料表面进行封闭,每粘接一层玻璃丝布前,先涂一层环氧基液,并对最外侧玻璃丝布表层涂一层基液进行封闭,形成“二布三液”玻璃钢覆盖,玻璃纤维布涂刷宽度20-30cm,均布于裂缝3两侧;
步骤二、裂缝3灌浆钻孔,包括如下步骤:
7)裂缝灌浆孔钻孔前,先测量并绘制裂缝横断面图,图上标明裂缝底起止桩号及高程,计算裂缝面积;
8)根据裂缝面积确定钻孔数量,按单孔控制灌浆面积4-6 m2计算与缝面斜交钻孔的总数量,并在图中标注钻孔与缝面交汇处的高程及桩号;
9)按照图中标注的钻孔与缝面交汇点以及钻孔位置的高程及桩号、钻孔角度计算各钻孔深度;钻孔与缝面斜交,钻孔按超深50cm进行控制;为确保钻孔与缝面斜交,钻孔按超深50cm控制。
10)钻孔4按次序进行,钻孔4完成后,进行钻孔4清洗;钻孔分2序进行施工,先施工1序孔,1序孔完成后,进行钻孔清洗;其中钻孔4自下而上编号,41-第一排、42-第二排、43-第三排、44-第四排。
11)钻孔4清洗完成后,在钻孔4孔口处安装填压式灌浆塞;
12)采用0.3MPa风压进行通风试漏检查,由1个孔压风,检查相邻孔漏风情况,并将各孔串风情况在图上标明;
13)按照孔深由低向高进行排序编组,并由上游向下游遂孔编号图进行通风检查,相邻2孔未串通时,补打2序孔加密孔,相邻两个1序孔串通时,可去掉一个2序加密孔,以此形成最终钻孔布置图。如最低层钻孔由上游至下游分别编号为1-1;1-2;1-3;……,次低层孔由上游至下游分别编号2-1;2-2;2-3;……,并以此类推完成全部钻孔编号,编号中前一个数字表示由低向高排序的排号;后一个数字表示由上游至下游的孔号。
14)所有钻孔布置完成后,按编号(排号)将同排钻孔用灌浆管和三通形成一条灌浆回路,采用一端连接灌浆泵进浆管,另一端连接回浆管至水泥浆搅拌槽;
步骤三、裂缝灌浆:
15)灌浆前,采用布置的灌浆回路对裂缝缝面进行清洗,清洗由下向上遂排进行清洗水压力采用0.3MPa,清洗结束标准为回水澄清10min,每条回路冲洗时间不小于30min;
16)缝面清洗完成后,在缝内注水保持24h浸润缝面;
17)灌浆前采用高压风将缝内积水吹出;
18)灌浆时,由第1灌浆回路开始灌浆,第2灌浆回路作回浆或排气。
19)灌浆水灰比采用2:1;1:1和0.5:1三级,开灌水灰比采用2:1;
20)当下部回路灌浆时,相邻上一级灌浆回路出浆后,改变水灰比为1:1的浆液进行灌浆。
21)灌浆过程中相邻灌浆回路出现回浆现象时,采取每10min放浆一次,并测量回浆比重,当回浆比重接近1:1时,可换成水灰比为0.5:1的浆液灌注,当回浆比重达到0.5:1时,关闭下一级灌浆回路,改用上一级灌浆回路进行灌浆,依次灌浆至坝顶高程的灌浆回路,直至灌浆结束;
22)当坝顶灌浆回路进浆和回浆管口比级均接近0.5:1时,且管口压力达到0.3MPa时,注入率不大于0.4L/min时,灌浆即可结束;
23)灌浆结束时,先关闭各回路灌浆管口阀门再停止灌浆泵作业,闭浆时间不少于8h。
工作原理
根据碾压混凝土大坝裂缝产生的部位、成因以及裂缝宽度和深度情况,比照接缝灌浆施工条件进行裂缝灌浆处理,为防止水泥灌浆结石体因温度变化影响其与裂缝壁面的结合,在水泥中外掺3-5%铝粉微膨胀剂,使裂缝内结石体具有微膨胀的“柔性”效应,抵消温度变化在裂缝内产生的收缩变形影响;为进一步加强裂缝破坏部位的防水效果,采用柔性嵌缝材料对裂缝表面进行封堵。
达到的目的:
1)采取灌浆材料对裂缝进行封堵,防止大坝蓄水后在坝前水头的作用下水库内蓄水由裂缝进入碾压混凝土层间缝产生坝体渗漏而使坝体渗漏量超过设计标准,并防止层间缝漏水降低碾压混凝土层间摩阻力而使坝体存在产生位移的可能。
2)根据坝体横向贯穿裂缝宽度已远超接缝缝面张开度的实际,对裂缝灌浆采用与接通缝灌浆相同材料进行,即利用水泥基灌浆材料代替化学灌浆材料,达到降低工程成本的目的。
3)在水泥浆中外掺微膨胀剂,使灌浆材料固化结石具有微膨胀效果,满足水泥浆结石与裂缝壁面结合紧密,从而达到坝体整体挡水受力效果,避免该裂缝因温度变化存在“活缝”现象而引起的结合部脱开风险。
4)在混凝土外露的裂缝表面采取柔性防水材料封堵,进一步加强防止水流进入裂缝的可能,提高裂缝处的防水能力。
实施案例
白龙潭水库位于海河流域卫河支流纸坊沟上云台山镇附近河段,距离焦作市及修武县城约20公里,是马鞍石灌区的补源工程,其主要任务是拦蓄上游马鞍石水库弃水及红石峡景观用水,解决灌区范围内0.3万人和600头牲畜的用水问题、并为1.8万亩耕地提供灌溉水源。
白龙潭水库挡水建筑物为碾压混凝土重力坝,建基面230.0m,坝顶高程294.2m,最大坝高64.2m,坝顶长186m,坝顶宽5m。坝体分为左岸非溢流坝段、右岸非溢流坝段和河床溢流坝段,左岸非溢流坝段长58m,右岸非溢流坝段长88m,河床溢流坝段长40.0m。大坝下游坝坡1:0.7,折坡点高程289.8m;上游243m~258m高程坝坡为1:0.2,258m高程~坝顶高程294.2m坝坡面垂直。
大坝坝体施工完成后,在坝体发现3条横向裂缝,分别位于桩号0+030、0+112.2及0+139.9处,为贯穿裂缝。根据对混凝土面裂缝检查情况,结合裂缝分布位置、发育程度、气候条件及现场施工工艺等,对裂缝产生的原因进行了初步的分析:大坝在2018年9月施工至坝顶高程,未发现裂缝。2018年11月底,在坝顶处开始出现浅表性裂缝,裂缝高程在280m高程以上,该部位坝体混凝土于2018年5月底~9月施工完成,气温较高,而11月时气温骤降,混凝土内外温差过大成为诱发裂缝的原因;裂缝位于岩基与混凝土基础突变处,基础高程相差较大的坝块未采取相应拼缝处理措施,也是诱发裂缝的主要原因;碾压混凝土上升至岸坡部位后长间歇,致使岸坡碾压混凝土由岸坡开挖台阶与混凝土结合部裂开,其上部混凝土浇筑时又未对该裂缝进行拼缝处理,致使上部混凝土形成反射裂缝并与下部混凝土裂缝贯通。
针对上述横向裂缝张开宽度大、且与横缝平行的特点,白龙潭水库挡水坝段裂缝处理按照上述5.2施工操作要点:对坝体外露的裂缝表面采取环氧沥青胶凝材料与玻璃丝面进行嵌缝处理和表面封闭;按照接缝灌浆系统补救原则及出浆盒布置控制浆液扩散面积进行计算布置灌浆系统,自下而上布置灌浆回路,以下层灌浆回路进浆,上一层灌浆回路作为回浆和排气,依次形成两条灌浆回路间的接缝灌浆系统直至自下而上完成裂缝区域整体灌浆;在水泥浆液中添加微膨胀剂,方便水泥结石微膨胀。现场统计每条裂缝形成的接缝面积为50m2,在灌浆区封闭良好的前提下,灌浆耗灰量分别为4300kg;2700Kg和2100kg,且灌浆现场可发现碾压混凝土层间隙均存在灌浆的痕迹;接缝灌浆进行钻孔压水检查,一次通过验收。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (1)
1.一种碾压混凝土大坝贯穿性裂缝处理方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一、裂缝表面封堵:
1)采用切割机沿裂缝的缝长方向切割两道深3-5cm的槽,两道槽间距3-5cm,采用人工配合手钎将两道槽内的混凝土凿除,沿缝长方向形成宽*深=3-5cm*3-5cm的“U”型槽,“U”型槽中心线与裂缝中心线重合;
2)用高压风枪将步骤1)中的“U”型槽内的灰尘及杂物冲洗干净;
3)环氧沥青膨胀胶凝材料配制:按照环氧浆材:沥青膏浆:石棉粉=100:50:300-600配制膏状胶凝材料,环氧浆材由环氧树脂:稀释剂:固化剂=10:30-40:20-30配比而成,固化剂采用采用T-31,稀释剂采用丙酮,石棉粉填料作干燥处理;
4)“U”型槽表面干燥后,在“U”型槽内壁涂刷界面剂涂料,界面剂采用步骤3)中的环氧浆材,沿“U”型槽内壁涂刷均匀;
5)环氧浆材用手压产生拔丝现象时,将预先拌好的步骤3)中的环氧沥青膨胀胶凝材料用抹刀压入“U”型槽内,压实抹平后完成嵌缝施工;
6)在裂缝两侧各10cm处对嵌缝材料表面进行封闭,每粘接一层玻璃丝布前,先涂一层环氧基液,并对最外侧玻璃丝布表层涂一层基液进行封闭,玻璃纤维布涂刷宽度20-30cm,均布于裂缝两侧;
步骤二、裂缝灌浆钻孔:
7)裂缝灌浆孔钻孔前,先测量并绘制裂缝横断面图,图上标明裂缝底起止桩号及高程,计算裂缝面积;
8)根据裂缝面积确定钻孔数量,按单孔控制灌浆面积4-6m2计算与缝面斜交钻孔的总数量,并在图中标注钻孔与缝面交汇处的高程及桩号;
9)按照图中标注的钻孔与缝面交汇点以及钻孔位置的高程及桩号、钻孔角度计算各钻孔深度;钻孔与缝面斜交,钻孔按超深50cm进行控制;
10)钻孔按次序进行,钻孔完成后,进行钻孔清洗;
11)钻孔清洗完成后,在钻孔孔口处安装填压式灌浆塞;
12)采用0.3MPa风压进行通风试漏检查,由1个孔压风,检查相邻孔漏风情况,并将各孔串风情况在图上标明;
13)按照孔深由低向高进行排序编组,并由上游向下游遂孔编号图进行通风检查;
14)所有钻孔布置完成后,按编号将同排钻孔用灌浆管和三通形成一条灌浆回路,采用一端连接灌浆泵进浆管,另一端连接回浆管至水泥浆搅拌槽;
步骤三、裂缝灌浆:
15)灌浆前,采用布置的灌浆回路对裂缝缝面进行清洗,清洗由下向上遂排进行清洗水压力采用0.3MPa,清洗结束标准为回水澄清10min,每条回路冲洗时间不小于30min;
16)缝面清洗完成后,在缝内注水保持24h浸润缝面;
17)灌浆前采用高压风将缝内积水吹出;
18)灌浆时,由第1灌浆回路开始灌浆,第2灌浆回路作回浆或排气;
19)灌浆水灰比采用2:1;1:1和0.5:1三级,开灌水灰比采用2:1;
20)当下部回路灌浆时,相邻上一级灌浆回路出浆后,改变水灰比为1:1的浆液进行灌浆;
21)灌浆过程中相邻灌浆回路出现回浆现象时,采取每10min放浆一次,并测量回浆比重,当回浆比重接近1:1时,可换成水灰比为0.5:1的浆液灌注,当回浆比重达到0.5:1时,关闭下一级灌浆回路,改用上一级灌浆回路进行灌浆,依次灌浆至坝顶高程的灌浆回路,直至灌浆结束;
22)当坝顶灌浆回路进浆和回浆管口比级均接近0.5:1时,且管口压力达到0.3MPa时,注入率不大于0.4L/min时,灌浆即可结束;
23)灌浆结束时,先关闭各回路灌浆管口阀门再停止灌浆泵作业,闭浆时间不少于8h。
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