西安曲江新区二期雁翔路北段 （南三环—雁曲五路）市政工程
顶 管 施 工 方 案
西安市政建设（集团）有限公司
雁翔路北段工程项目部 二O一一年四月二十日
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目 录
一、工程概况 ..................................................................................... 3 二、主要工程量 .................................................................................... 3 三、主要工程措施及控制要点 ............................................................. 3 3.1工作坑及顶进中的测量 .................................................................. 3 3.2工作坑、接收坑施工 ...................................................................... 4 3.3顶管方法 .......................................................................................... 8 3.4顶管推力计算 .............................................................................. 8 3.5护铁及顶铁 ...................................................................................... 8 3.6基坑基础及导轨 .............................................................................. 8 3.7后背墙 .............................................................................................. 9 3.8平台及起重架 ................................................................................ 10 3.9汽车吊车下管 ................................................................................ 10 3.10工具管 .......................................................................................... 10 3.11顶管洞门的开启 .......................................................................... 11 3.12管道顶进施工 .............................................................................. 11 四、施工质量保证措施 ...................................................................... 13 五、施工现场安全管理措施 .............................................................. 17 六、文明施工及环保措施 .................................................................. 18
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七、应急预案 ...................................................................................... 19
八、附图表 ................................................................................................. 19
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一、工程概况：
本工程为曲江新区二期雁翔路北段（南三环—雁曲五路）市政工程排水顶管工程。
雨水设置位于设计道路下中线东5.0m，分两段。A段雨水管道起于南三环，北至岳家寨一路，设计管径采用d1650mm钢筋混凝土钢承口圆管，管长度588.26m，采用顶管施工；B段起于岳家寨一路终点接入雁翔路下游已设计的d1000mm的雨水管道，设计管径采用d1000mm钢筋混凝土钢承口圆管，采用顶管施工，管长度611.47m，管道埋深5－9米。
污水管道设置位于设计道路下中线西9.0m，分两段。A段污水管道起于南三环，北至岳家寨一路，设计管径采用d800mm-d1000mm钢筋混凝土钢承口圆管，管长度596.98m，采用顶管施工；B段起于岳家寨一路终点接入雁翔路下游已设计的d600mm的污水管道，设计管径采用d800mm钢筋混凝土钢承口圆管，采用顶管施工，管长度594.43m，埋深5－10米。 2、根据地质情况为硬塑性黄土，为保证工作坑的稳定性，对于工作坑坑壁采用木板圆木支撑支护。
3、计划工期，从进场日期起60天，施工用电就近引线。 二、主要工程量
1、雨水设计管径d1650mm钢筋混凝土钢承口圆管，管长度588.26m。
管径d1000mm钢筋混凝土钢承口圆管，管长度611.47m。
2、污水设计管径采用d800mm-d1000mm钢筋混凝土钢承口圆管，管长度596.98m。管径采用d800mm钢筋混凝土钢承口圆管，管长度594.43m。
3、污水工作坑12座，雨水工作坑14座。
三、主要工程措施及控制要点
3.1工作坑及顶进中的测量
3.1.1 施工前须将管线的中线点及水准点引至工作坑附近，并作上标记。工作坑施工完成后，将地面管道中心桩用经纬仪（标称精度不低于
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6″）引入工作坑两侧坑壁上或支撑上，作为顶管中心的测量基线。
3.1.2将地面的临时水准点用水准仪（精度指标不低于3mm）引入工作坑的底部，每一个工作坑须设置三个水准点，选择不易碰撞及不遮挡测量的地方设置。
3.1.3工作坑的中心桩与水准点设置必须牢固可靠，要经常校对并保证准确。
3.1.4对中心桩设置可靠的延长桩，延长桩设置时采用2″经纬仪用正倒镜实施，结果采用归化法确定。管道中心桩位置，要考虑到后背或基础变形影响。
3.1.5检查、校对各种测量仪器及工具均经权威坚定部门检测，切在检测期内使用，凡不符和精度标准且过了检测期的绝对不许使用。
3.1.6每镐顶近300mm，每顶进一镐用经纬仪测设管中心线位置、水准仪测量流水面高程一次。下完一根管后用经纬仪及水准仪核测一次中心及管高程。每天做好现况地面沉降施测，早晚一次做好测量记录。
3.1.7全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的高差。 3.2工作坑、接收坑施工
根据管径大小确定顶管坑尺寸：
污水工作坑布置在设计道路中线以西9米处，雨水工作坑布置在中线以东5米处。
1． 工作坑尺寸的核算
工作坑尺寸的设计由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。
a、工作坑的宽度
计算公式 B =D+2b+2c 式中：B——工作坑宽度；
D——顶进管节的外径尺寸；
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b——工作坑内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧1.3m；
c——护壁厚度，本工程采用0.2m。
本工程的顶管直径为D1000，因此，工作坑的宽度尺寸为 4000mm；
顶管直径为D1650， 因此，工作坑的宽度尺寸为5000mm。 b、工作坑底的长度 ： L=L1+L2+L3+L4+L5
式中： L——工作坑底部开挖长度 L1—— 管节长度 取2m L2——顶镐机长度 取1.1m
L3——出土工作长度， 取1.3m； L4——后背墙的厚度，取0.4m；
L5——已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m。
因此，确定本工程工作坑的底度尺寸为 L=2+1.1+1.3+0.4+0.3=5.1m。
c、接收坑底部开挖尺寸： 4m×4m；
d、工作坑边坡坡度按1：0.33施工，深度由设计高程和基础底板的厚度决定。
工作坑施工方法
根据工程地质报告所揭示的地质情况，以及现场的实际情况，并根据
工作坑的中心座标定出中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。
工作坑采用挖掘机挖土，用自卸汽车运土。为不影响道路交通，应随挖随随装随运。
修建工作基础的目的是防止地基下沉，导致管子顶进位置产生偏移。因此本工程采用C20混凝土基础,基础底板厚度200㎜
由于本工程的管道埋设较深，沿线大多数的井深为5～10m，土质情
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况较好，沿途过往社会车辆较多，不能放大坡。因此，本工程拟对工作坑采用圆木木板井字撑支护结构（另附板撑支护方案需经专家论证后实施）。工作坑的开挖按照“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖和严禁超挖”的原则进行，一般每挖1.5m深度，支护板撑一次。
3.3顶管方法
顶管采用人工顶管施工方法 3.4顶管推力计算
1. 设计管线管径为D=1000m，顶进距离最长为40m。 计算总顶力：P=n×G×L=3×2.18×40=262T P－计算总顶力
G－管子单位长度管自重（T） L－顶进总长度 n－土质系数，取3
所以，根据计算和管子受力均匀两方面考虑，选用1台QYS320型的顶镐，其推力为320T。 3.5护铁及顶铁
由于顶进长度较大，护口铁根据顶进情况选择U型或圆形护铁，以确保管体安全，保护管子端面，使端面受力均匀。顶铁选用矩形端面顶铁，结构为槽钢和工字钢焊接成的型钢。根据具体情况，可选用U型，钢制顶柱，顶柱均被可靠固定在U型顶铁支架上，有效防止崩铁。在顶进过程中，顶铁与镐的行程长度配合传递顶力，在顶镐与管子之间陆续安放。
3.6、基坑基础及导轨
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基坑基础采用150mm×150mm×3000mm枕木,间距600mm， 坡度与设计管道坡度一致。基坑导轨起导向作用，钢轨宜采用QU80的导轨，其高度为130mm，上顶宽度80mm。
两轨间距按下式计算：
导轨采用铁导轨，用重型铁轨铺设。 导轨净间距的计算公式：
A=2 D1（h—cˊ）—（h—cˊ）² 式中
A——两轨净间距M D1=D+2t 管外径M h——钢导轨高度M，取0.13m
cˊ——管外壁与基础之间的缝隙M，取导轨间距计算图： A K c
A0
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cˊ=10mm
3.7后背墙
后背形式：人工后背（如下图）
图中：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1. 撑板；2.方木；3.撑杠；4.后背方木；5.立铁；6.横铁；7.木板；8.护木；9.导轨；10.轨枕
3.7.1后背受力面积
根据总顶力，核算后背的受力面积，应使土壁单位面积上受力大小不大于土壤的允许承载力。（Mpa）
顶管现场土为湿陷性黄土其承载力为0.15Mpa。 3.7.2后背受力宽度
根据顶管需要的总顶力，核算后背宽度，使土壁单位宽度上受力不大于土壤的总被动压力。后背每米宽度上土壤的被动压力（T/M）按下式计算：
P=1/2 r h²tg²（45°+φ/2）+2c h tg（45°+φ/2）
式中：
r——土容重T/m³取1.62。 h——天然土壁后背的高度取10m。
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Φ——土壤的内摩擦角（度）取15。
C——土壤的粘聚力 Mpa 取C=0.01。
P=137T/M 3.7.3后背的长度
计算公式： L= P/B+l
式中：L——后背长度M P——顶管需要的总顶力T
B——后背受力宽度M，取3.8米。
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L——附加安全长度M，取l=1米。
计算结果：(以D1000的管为例，计算顶进长度为40米)
计算项目 工作坑底标高m 工作坑宽度m 工作坑长度m 导轨净间距mm 基坑灰土基础厚度m 计算顶力T 后背受力面积m² 后背受力宽度m 后背长度m 后背被动土压力T/M 土壁单位宽度所受压力T/M 4 5 720 0.3 262 >1.3 3.8 8.36 137 68.9 计算结果 结论：后背被动土压力大于土壁单位宽度所受压力，故满足施工要求
3.8平台及起重架
出土采用卷扬机，设2t卷扬机6台。安装平台作业时按照安全交底的要求选用材料。工作平台主梁采用40号工字钢，次梁采用30号工字钢，平台口尺寸为3.5m×2.0m，其余位置满铺方木及大板，主梁两端与工作井侧墙接地长度不少于2m。平台设不低于1米的防护栏，作业人员出入口设不低于1.2米的护身栏。起重采用4根φ159mm钢管组成，钢管壁厚12mm，长度7米，顶部穿杠采用70mm圆钢连接，圆钢两端，连接
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必须锁紧。支架做四道横拉杆。起重架底部焊接在平台横向放置的30号槽钢上，起重架底部支脚加肋焊接。 3.9采用汽车式起重机进行下管 下管注意事项：
（1）机械下管时，起重机距基坑边应间隔不小于1m 的距离，以避免沟壁塌方；
（2）吊车不得在架空输电线路下作业，在架空线路附近作业时，其安全距离符合当地电业管理部门的规定；
（3）机械下管由指挥人员专门指挥。指挥人员熟悉机械吊装的有关安全操作规程和指挥信号，驾驶员听从信号进行操作；
（4）绑管子找好重心，平吊轻放，禁止忽快忽慢和突然制动。 （5）起吊及搬运管材、配件时，对于管材承插口工作面采用保护措施，以防损坏。
（6）在起吊作业区内，任何人不得在吊钩或被吊起的重物下面通过或站立。 3.10工具管
工具管用12mm钢板制成圆弧形，长度1m，套在首节管前上方与管节固定在一起，工具管外焊 Φ25mm钢筋，前端制成尖形，间距5cm，出工具管长30cm。工具管内用12mm钢板焊肋，间距20cm,长度和工具管相等。
3.11顶管洞门的开启
根据管道中心、和高程，确定洞口的位置，先进行对管顶上方180°范围内的土壤加固（超前小导管），防止在开启洞门时管上顶塌方。洞口
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开启完成后，工具管顶入洞口。 3.12管道顶进施工 (1)、顶管施工工艺流程
测量控制 工作井施工 顶管设备安装 始顶 管道顶进 顶至终点处 回填加注水泥浆 设备拆除
a．检查起重设备：起重设备经常检查、试吊，确认安全、可靠方可下管。下管时工作坑内严禁站人。当距导轨小于50厘米时，操作人员方可进前操作。
b．下管就位：第一节管子下到导轨上，测量管子中心及前端与后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进施工。第一节管有工具管的作用，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。
(2)、管前挖土与顶进：管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业，是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。因此，管前挖土与顶进须严格按照以下规程操作：
a．
管前挖土的长度：在一般顶管地段，土质良好，可超过管端30~50厘米，并随挖随顶。
b．
顶进施工：顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常施工速度顶进。顶进中发现油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。挖出的土要及时外运，及时顶进，使顶力在较小的范围内。
(3)、测量与校正
a．在顶第一节管时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不能超过30
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厘米，保证管道入土的位置正确；管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不能超过100厘米。
b．高程测量：用水准仪及小塔尺，根据工作坑内设置的水准点标高，测头一节管前端与后端管内底高程，以掌握头一节管子的走向趋势，测量后与工作坑内另一水准点闭合。
c．全段顶完后，在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，测出错口高差，做好记录。
d．顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓缓进行，使管子逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果。
四、施工质量保证措施
1、竣工测量测出各管口高程及水平位置的数据，入竣工资料。顶管施工外观质量标准检查项目规定如下：
（1）、目测直顺、无反坡、清洁、不积水、管节无裂缝。
（2）、顶管施工如遇塌方或超挖，土壁与管壁之间的空隙必须进行压浆、补实处理。
2、建立健全由项目经理统一管理的技术、质量、安全管理体系； 3、落实岗位责任制，在施工过程中做到各负其责，达到以工作质量保证工程质量的目的；
4、严格控制材料进货渠道，进场材料都必须有合格证，重要材料进场时施工、技术、质量负责人必须全部亲自到场检验，确定合格才可入场使用；
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5、顶进施工时，顶进记录必须真实、清晰、完整。建立健全交制度。当交时，当班负责人必须向负责人交清记录，并说明在顶进操作中所出现、发现的问题及处理情况。
6、提高施工及操作人员的素质，加强在顶管施工中的动态管理。顶进施工必须认真执行施工方案及有关规定。
7、严格按设计要求与施工规范施工，及时收集施工资料。施工资料要做到真实、准确、及时。 附表一
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顶管允许偏差 序 项 目 号 1 2 3 4 5 6 管 内 底 高 程 允许偏差 （mm） 中线 L＜300M ≤50 检验频率 检验方法 范围 每节管 点数 1 测量并检查记录 位移 D≥1500 D＜1500 D≥1500 ≤50 +30 -40 每节管 +40 -50 1 水准仪测量 相邻 管间 错口 D＜1500 D≥1500 ≤20 每个接口 ≤20 1 用尺量 7 对顶时管节错口
≤50 对顶接口 1 用尺量 附表二
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顶管工作坑允许偏差
检 验 频 序项 目 名 称 号 允 许 偏 差 范 围 工作坑每侧宽度、长不小于设计规1 度 垂直度 后2 背 的偏差 高程 导3 轨 中线位移 8.质量目标
工程质量保证达到设计要求，达到合格标准。 9. 工作坑拆除
9.1 拆除工作坑时按安全技术交底要求进行。拆除工作坑支撑时设专人指挥，自下而上逐层进行，并按安全技术交底要求及时回填。在下层完成填土前严禁拆除上一层支撑。
9.2 拆除工作坑支撑作业中，无关人员不得在坑内。
左3，右3 1 测 用经纬仪+3，0 水平线与中心线0.1%L 每座 用水平仪1 测 1 角尺 定 0.1%H 1 用垂线与2 尺量 点 数 挂中线用法 率 检 验 方
五、施工现场安全管理措施
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1、安全生产目标：不发生重大事故，不倒塌、不中毒，认真贯彻“安全第一，预防为主”的原则，坚持管生产必须管安全的原则。
2、安全保证体系：施工现场的项目经理为安全生产的责任人，建立以项目经理为主，包括施工人员、安全员、技术员、班组长参加的现场安全管理小组，检查施工现场及班组安全制度的贯彻执行，并对违反人员进行处罚。
3、进场后，对工人进行安全教育，特殊工种和安全员须持证上岗。 4、施工现场的安全设施，必须齐全有效，不得随意拆除和改动。 5、施工区、生活区建立消防责任制度，要备足消防器具。
6、严格用民管理，电工持证上岗，现场采用三相五线制，供电系统，严格执行一机一闸一保护，各类电器必须安装漏电保护装置。
7、上下工作坑必须走安全梯，安全梯固定在支撑上，并设置扶手或护圈。严禁运输料斗乘人。
8、顶管作业必须执行交制度。 9、非机电人员不得从事机械、电气作业。 10、作业中必须明确联络信号及报警方法。
11、作业中传递工具、材料必须轻拿轻放，稳妥传递，严禁从坑上向下或者从坑下向下抛扔。
12、在顶管作业过程中必须按安全技术交底要求保护地下管线和构筑物，作业人员不得踩踏被保护的地下管线和构筑物。
13、作业面遇不明构筑物（管道）时立即停止作业，报告施工技术管理人员，经处理确认安全后方可继续作业。
六、文明施工及环保措施：
1、严格执行施工现场文明施工和环卫保护的管理制度。
2、施工范围要严格控制，不在范围以外，搭设、临设、停放机具、材
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料等。
3、施工范围内的土方要苫盖，施工作业面用硬式围挡搭建，围挡上策安装红色警示灯。
4、现场施工人员一律佩戴安全帽，非施工人员一律不得进入施工现场。
5、严格禁止生产、生活污水乱到乱放，防止污染施工环境和附近居民、
单位的环境。 6、 防止粉尘
（1）施工现场道路实施撒水防尘措施，以确保道路不扬尘。 （2）粉尘材料采取封闭措施，运输时防止遗撒，飞扬。
（3）运输车辆不能装载过满，车帮顶部拍实，并覆盖苫布，以免沿路遗撒，进出场地设专人清洁车轮。 7、 防止噪音
采取降噪措施：空压机等采用防护棚隔离；夜间严格控制强噪音施工。
8、 交通安全
（1）施工现场设围栏，做到施工现场与社会严格区分，确保施工与社会的安全。施工时，做好道路交通疏导。
（2）施工道路沿线各出入口畅通，并设明显的标志，防止发生任何交通事故。
（3）施工人员穿越马路，注意来往车辆。 七、排水措施 (1) 雨季施工措施
施工过程中随时掌握天气的变化情况，合理地组织进行施工，做好施工现场的防护工作，如遇大风、暴雨，应做好防台、防汛工作。施工
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时采取如下几方面的措施，确保工程和财产不受到损失。
1）、顶管工作坑四周砖砌30cm高挡水墙，外侧设置排水沟，挖沟土方弃于沟两侧并筑成连续土坝，雨季内土坝积水顺沟排到现状路上排走。每个基坑配备抽水机1台，并在基坑内设置集水坑，以便将基坑内积水抽走。
2）、雨季对施工用的各种材料妥善保存，避免遭受雨淋。顶管不得在雨天施工，当施工中遇雨时立即停止施工，同时切实作好基坑周围的排水工作，雨停迅速排除表面积水，恢复施工。 3）、顶管施工雨季准备工作： ①掌握气象信息并安排好值班人员；
②为确保工程施工时免遭水淹，必须了解工程周围情况，对施工需要重点保护的部位，事先应采取防护措施；
③住地及施工场地周围的排水设施，应完整通畅，保证积水能及时排干；
④材料堆放应分类堆放整齐，保证材料清洁和减少浪费；
⑤雨季施工一定要充分做好防雨措施，确保雨季施工的工程质量，备足彩条布等防雨材料。
⑥固定电箱必须离地1.2米，并要有接地装置，流动电箱必须使用标准安全电箱，保护装置必须有效、可靠，并在每天使用前检查电源和电器设备是否符合安全要求，并要有记录；
⑦过路电线必须架空或埋入地面下30cm，不能有接头。 ⑧事先备好检修用设备，并做好防污排涝工作。
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(2)高温施工措施
1、。施工时应事先充分做好各种准备，保证水、电、材料的连续供应，特别要保证人员连续作业，安排好换班和替班的人员。
2、高温季节施工要做好暴雨的突然袭击预防工作，根据雨季施工规定，做好防范工作。
3、后勤人员备好防暑降温药物，宣传“预防中暑”和“中暑急救”的科学知识，防止中暑发生。
4、高温天气采取避开烈日施工，增加夜间施工。
5、搞好饮食卫生和食堂卫生，防止食物中毒及传染病发生。 6、改善职工伙食，做好后勤保障工作。
八、应急预案
针对工地实际情况，可能发生高空坠落、土方塌方、触电、擦伤等伤情，现场成立安全事故应急救援小组，小组由组长赵国庆负责，并配备常用药品指定好救护用车辆。一旦发生安全事故，立即保护事故现场，及时上报事故情况，并迅速将伤员送至就近的医院救护。
九、附图、表
（1）项目部组织机构图 （2）质量保证体系图
（3）文明施工、环保、安全保证体系图 （4）施工机具设备配备表
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附图1：项目部组织机构图
项目经理 任 波 项目技术负责 刘永红 项目生产经理 王 戈 预算部 袁武麒
测量部 冯磊 质检部 薛喜琴 工程部 张小龙 材料部 曹海平 施 工 工 长 施工作业队队长 22
附图2：项目部质量保证体系图
项目经理 任 波 项目技术负责 项目生产经理 刘永红 王 戈 综合部 骆雪莲 测量部 冯磊 质检部 薛喜琴 工程部 张小龙 材料部 曹海平
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施 工 工 长 施工作业队队长
附图3：项目部安全文明管理体系图
机械安全负责人 管线安全负责人 用电安全负责人 安全领导小组成员 项目部专职安全员 杨 昭 安全文明领导小组长 赵国庆 副组长 王文力 24
附图4：项目部文明施工管理体系图
项目经理 任 波 生产经理 综合部 骆雪莲 王 戈 测量部 冯磊 质检部 薛喜琴 工程部 张小龙 机械材料部 曹海平 施 工 工 长 施工作业队队长
主要施工机械设备配备计划：
机械设备配置计划见表1
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表1
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
测量仪器配置情况见表2
表2
序号 1 2 3 4 测量与监视装置名称 水准仪 塔 尺 全站仪 钢尺 型号 DZS3-1 5m 索佳 50m 机械设备名称 液压千斤顶 液压站 顶铁 吊车 挖掘机 汽车 电焊机 注浆泵 潜水泵 型号 200t 31.5MPa D2600 40T 1m3 10t 数 量 12只 1台 1套 1辆 1台 10辆 2台 2台 10台
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