十堰至天水国家高速公路甘肃段 徽县(大石碑)至天水公路ST02合同段
(吕家岩洛河特箱梁张拉方案)
编制: 审核: 审批:
中铁十七局第一工程有限公司 十天高速公路ST02合同段项目经理部
年 月
吕家岩洛河特大桥箱梁张拉方案
一、编制依据
⑴十堰至天水国家高速公路甘肃段徽县(大石碑)至天水公路ST02合同段施工图。
⑵十堰至天水国家高速公路甘肃段徽县(大石碑)至天水公路工程《招标文件》、《施工承包合同》。
⑶ 国家和交通部现行的公路工程施工技术规范(JTG/T F50-2011)、质量检验评定标准(JTG F80/1-2004)、工程预算定额(JTG/T B06-02-2007)。
⑷国家、地方有关安全生产、水保、文物的法律法规。 ⑸我单位对现场踏勘、调查所获得的相关资料。
⑹我单位拥有的国家级、省部级工法、科技成果和长期从事高等级公路施工建设所积累的施工经验。
⑺我单位为完成本标段工程拟投入的管理人员、专业技术人员、机械设备等资源。
⑻中铁十七局集团经认证中心认证的ISO9001:2000《质量手册》和《程序文件》以及《环境管理体系》(GB/T24001-2004)和《职业健康安全管理体系》(GB/T28001-2001)。
二、工程概况
1、工程简介
洛河特大桥共有箱梁472片,其中右幅箱梁梁长33.75米16片,梁长31.75米8片,左幅箱梁梁长35.5米8片,梁长40米216片,其中中梁全部为40m梁,其余三种类型梁均为边梁,因此40m梁中梁和边梁都要验算引伸量,其它三种梁只需要验算边梁的引伸量就可以。在计算时还要加上
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钢绞线的工作长度650mm。
预应力钢绞线均采用技术性能符合国际《预应力混凝土钢绞线》(GB/T5224-2003)中ASTM416-97高强度低松弛钢绞线的规定和要求。单根钢绞线公称直径15.2毫米,抗拉强度标准值f【pk】=1860MPa,钢绞线面积A=140mm²,弹性模量1.95×105MPa。 三、施工准备
1、技术及施工现场准备
⑴箱梁混凝土强度达到设计强度的90%;临时支座安装后,接头混凝土达到设计强度的90%。
⑵对钢绞线理论伸长值进行计算,并制成表格,指导预应力张拉。 ⑶张拉设备已经标定完毕,同时提供油表读数与张拉力的曲线及回归方程,并根据曲线确定0.1F、0.2F 、0.5F、F相应张拉力对应的油表读数。
⑷组建专业预应力张拉队伍,选择具有丰富张拉施工经验的人员进行张拉施工。
2、原材
⑴预应力管道质量:大中桥预应力管道必须采用塑料波纹管,塑料波纹管的制作材料(高密度聚乙烯或聚丙烯)和管道性能符合《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》(JG/T529-2004)的要求。
⑴预应力筋采用预埋成品塑料波纹套管成孔,确保K值和μ值分别小于0.0015和0.155。本设计底、腹板采用SBG-50Y波纹管,顶板采用SBG-72B波纹管。波纹管接口必须牢固,用塑料胶带进行缠裹,保证混凝土浇筑期间波纹管内不发生漏浆现象。
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⑵钢绞线的表面不得有润滑剂、锈蚀现象,更不得有肉眼可见的麻坑。 ⑶检查合格钢绞线,应对其进行取样试验,具体试验项目及方法符合规范要求。
⑷预应力材料为直径φs15.2低松驰预应力钢绞线,标准抗拉强度为1860Mpa,钢绞线试验不合格不得使用。
⑸锚具夹片的表面应无砂眼,裂缝和小坑等现象。对锚环或锚板应进行几何尺寸和锥度检验,并应仔细查看锥孔面是否光滑,有无毛刺及小坑等不平的现象,若发现此现象应进行处理或不得使用。同时要做硬度检验。
⑹对锚具按5%频率进行现场抽检。
⑺凡属下列情况之一者应重新进行配套标定: ①工程开工之前、标定超过6个月或张拉200次; ②用新千斤顶或新压力表;
③张拉预应力筋时连续发生断丝现象; ④实测预应力筋的伸长值与计算值超标; ⑤千斤顶严重漏油,重新更换油封者; ⑥压力表指针不回零。 3、机械购置及标定:
我标段根据施工需要采用型号/规格为CYCW150B的千斤顶作为我标段张拉的千斤顶,并已通过国家计量机构认证(后附相关证书)。
四、张拉施工工艺
㈠波纹管的辅设与锚垫板的安装
A、波纹管铺设:
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1、波纹管采用成品塑料波纹管,在安装前,波纹管环刚度试验,试验合格后使用,使用前逐根进行外观检查。
2、波纹管的铺设要严格按设计给定位置控制,箱梁边腹板纵向预应力刚束竖向坐标标注数值均为沿腹板斜长方向尺寸。波纹管定位筋,以能保证波纹管位置为宜。直线段采取50cm一道,曲线段进行适当加密。
3、管道铺设中要确保管道内无杂物,管口处用塑料胶布封堵。 4、波纹管连接时,采用专用接头,旋入后接头要严,两接头处用塑料胶布缠裹严密,防止漏浆,波纹管接头处的毛刺要磨平。
5、波纹管与普通钢筋有矛盾时,可适当挪移普通钢筋,但不可任意切断,实需切断时,在浇筑该部分混凝土时钢筋必须恢复。
6、施工中波纹管要重点保护,施工人员不得对其进行踩踏或用工具敲击波纹管,若发现波纹管局部被砸扁,要进行更换处理,用钢锯将该处割掉、更换,并用塑料胶布缠严密,防止漏浆。
7、箱梁安装后,两片梁顶板内的波纹管口位置、方向、高度相一致,防止张拉时出现弯曲。
B、锚垫板安装:
1、锚垫板安装前要检查锚垫板几何尺寸是否符合要求。
2、锚垫板要牢固地安装在钢筋网片上,锚垫板定位螺栓要拧紧,锚垫板要与孔道严格对中并与孔道端部垂直。
3、锚垫板上的注浆孔要采取封堵措施,采用发泡胶封堵,严防混凝土浇注时混凝土浆漏入孔道或将注浆孔堵死,给施工造成困难。
㈡钢铰线下料、编束
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1、钢绞线束下料长度:
正弯矩钢绞线根据实际预留0.65m作为锚固端工作长度,负弯矩钢绞线预留0.3m作为锚固端工作长度.
2、钢绞线下料场应平坦,下垫方木或彩条布,不得将钢绞线直接接触土地以免生锈,也不得在混凝土地面上生拉硬拖,磨伤钢绞线。
3、钢铰线的盘重大、盘卷小,弹力大,为防止在下料过程中钢绞线紊乱并弹出,事先用钢管制作一个简易的铁笼。下料时,将钢绞线在铁笼内抽出,较为安全。
4、钢铰线下料采用砂轮锯切割,不得采用电焊切割。
5、预应力筋端部在与工作锚、工具锚接触的部位,应清除浮锈,防止张拉时打滑,如果预应力筋表面已经形成降低强度与延伸率的腐蚀坑,则不能用。
6、整束预应力筋中,每根预应力筋应互相平行,不得缠绕,每1.0~1.5m绑扎一道,然后再根据图纸要求注明钢号钢束编号。
㈢穿束:
管的接口极易破损,所以要缓慢进行,束的前端应扎紧并裹胶布,以减少对波纹管接口的冲击,以便钢绞线顺利通过孔道,并表示用油漆区别以免钢束发生缠绕情况。
㈣锚具、千斤顶的安装 A、安装顺序:
完成张拉机具的检验工作安装工作锚板 安装工作锚夹具安装限位板安装千斤顶安装工具锚安装工具锚夹片。
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B、安装技术要求:
1、为确保张拉时张拉槽口混凝土不内陷,箱梁钢筋绑扎时按设计要求设置锚下螺旋筋及锚下承压钢筋网。由于此处钢筋较密,预应力钢束与普通钢筋相互交错,浇筑箱梁砼时普通振捣棒难以插入,采用细振捣棒仔细振捣,并防止振捣棒损坏波纹管。
2、钢束外伸部分要保持干净,不得有油污、泥沙等杂物,施工人员不得随意踩踏。
3、锚环及夹片使用前要用煤油或柴油清洗干净,不得有油污、铁屑、泥沙等杂物。
4、工作锚必须准确放在锚垫板定位槽内,并与孔道对中。
5、工作锚和工具锚孔中分别装入夹片,可用长约30厘米的铁管穿入钢铰线向前轻轻将夹片顶齐,注意不可用力过猛,夹片间隙要均匀。
6、夹片安装完后,其外露长度一般为4-5mm,并均匀一致,若外露太多,要对所用夹具及锚环孔尺寸及锥度进行检查,若发现有不合格者则要进行更换。
7、安装千斤顶时不要推拉油管及接头,油管要顺直,不得扭结成团。 8、工具锚安装前,钢束穿入工具锚时,位置要与工作锚钢束位置一一对应,不得交叉扭结。
9、为了能使工具锚顺利退下,应在工具锚的夹片光滑面或工具锚的锚孔中涂润滑剂,润滑剂采用石腊。
10、工具锚的夹片要与工作锚的夹片分开放置,若发现夹片破损,应及时更换以防张拉中滑丝、断丝、飞片。
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五、张拉理论伸长值控制
㈠张拉计算所用常量:
预应力钢材弹性模量 Ep=1.95×105Mpa=1.95×105N/mm2 预应力单数钢材截面面积 Ap=140mm2 预应力钢材标准强度 fpk=1860Mpa
孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数 k=0.0015 预应力钢材与孔道壁的摩擦系数 μ=0.155
设计图纸要求:锚下张拉控制应力0.75×fpk=1395Mpa 圆周率3.1415,常数e2.71828
㈡计算所用公式:
1、P的计算:
P=0.75×fpk·Ap
式中:p------预应力起点拉力(N)。
2、p的计算:
p(1e(kl)p=)kl(KN)
式中:P------预应力钢筋张拉端的拉力(N);
l------预应力钢筋分段长度(m);
------从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之(Rad)k------孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数; μ
------
预应力钢材与孔道壁的摩擦系数。
3、终点拉应力的计算:
Pa=Pe(kl)
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;
4、预应力钢材张拉时理论伸长值的计算:
ΔL=
pl ApEp式中:p------预应力钢材的平均张拉力(N);
l------预应力钢材分段长度(cm);
Ep------预应力钢材弹性模量。
㈢计算过程
A、40m中跨中梁
1、N1钢绞线分段长度计算
中跨中梁采用对称布筋,只需计算一半即可。 (1)、斜线段:
4.00.06977(rad) 180(1750530)400000.0697716094(mm)倾斜长度:
sin4.02弯起角度:4.0(2)、圆弧(R=40000mm):
mm0.069772790.8(mm) 弧长:40000(3)、1/2水平段:
长度:882mm
2、N2钢绞线分段长度计算 (1)斜线段:
4.00.06977(rad) 180(1500420)550000.0697713563.(8mm)倾斜长度:
sin4.02弯起角度:4.0(2)圆弧(R=55000mm):
mm0.069773837.4(mm) 弧长:55000第 8 页 共 20 页
(3)1/2水平段:
(mm) 长度:23783、N3、钢绞线分段长度计算 (1)、斜线段:
4.00.06977(rad) 180(1250310)550000.0697711556.(8mm)倾斜长度:
sin4.02弯起角度:4.0(2)圆弧(R=55000mm):
mm0.069773837.4(mm) 弧长:55000(3)、1/2水平段:
长度:4397(mm) 4、N4钢绞线分段长度计算 (1)、斜线段:
4.00.069813(rad) 180(1000200)550000.069779549.(8mm)倾斜长度:
sin4.02弯起角度:4.0(2)、圆弧(R=55000mm):
mm0.069773837.4(mm) 弧长:55000(3)、1/2水平段:
长度:6417mm
5、N5钢绞线分段长度计算 (1)斜线段:
4.00.069813(rad) 180(75090)550000.069777256.(1mm)倾斜长度:
sin4.02弯起角度:4.0第 9 页 共 20 页
(2)圆弧(R=55000mm):
mm0.069773837.4(mm) 弧长:55000(3)1/2水平段:
长度:8436mm 6、N6钢绞线分段长度计算 (1)斜线段:
1.00.01744(rad) 180(16090)300000.017443749.(3mm)倾斜长度:
sin1.02弯起角度:1.0(2)圆弧(R=30000mm):
mm0.01744523.2(mm) 弧长:30000(3)1/2水平段:
长度:15428mm 因此长度统计见下表。
40m中跨梁钢绞线长度
钢绞线编号 N1 N2 N3 N4 N5 N6 工作长度(mm) 650 650 650 650 650 650 斜线段 圆弧段 直线段 圆弧段 斜线段 工作长度(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 16094 2790.8 882*2 2790.8 16094 13563.8 3837.4 2378*2 3837.4 13563.8 11556.8 3837.4 4397*2 3837.4 11556.8 9549.8 3837.4 6417*2 3837.4 9549.8 7256.1 3837.4 8436*2 3837.4 7256.1 3749.3 523.2 15428*2 523.2 3749.3 (mm) 650 650 650 650 650 650 5、ΔL的计算:
(1)N1钢绞线伸长量的计算
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P=0.75×1860×140=195300(N) a、N1-1斜线部分的计算
195300[1ep(1e(kl))p1=n·=3×
0.001516752.717kl1000(0.001516752.717)1000]=578599.71(N)
ΔL=
pl578599.7116094118.35(mm)
nApEp3139195000(0.001516752.717)1000(kl)3195300ePa=Pe564241.2(N)
b、N1-2圆弧部分的计算
p1=
564241.2[1e]p(1e)=3×=560029.85(N)
0.00152790.8kl0.1550.069771000(kl)(0.00152790.80.1550.06977)1000ΔL=
pl560029.852790.719.085(mm) ApEp3139195000(kl)551690.87(N) Pa=Pec、N2-3直线部分的计算
p1=
.87[1ep(1e)551690=
0.00150.882kl1000(kl)(0.0015882)1000]=561690.87(N)
ΔL=
pl561690.8717645.941(mm) ApEp3139195000N1钢绞线理论伸长量合计:
ΔL=(118.35+19.085+5.941)×2=286.76(㎜) 同理可得: N2钢绞线伸长量:
ΔL=(100.66+26.37+3.21)×2=286.2(㎜) N3钢绞线伸长量:
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ΔL=(86.5772+26.491+29.85)×2=285.8(㎜) N4钢绞线伸长量:
ΔL=(72.45+26.75+44.5)×2=287.4(㎜) N5钢绞线伸长量:
ΔL=(58.28+26.73+57.8)×2=285.6(㎜) N6钢绞线伸长量:
ΔL=(31.4+3.7+108.7)×2=287.6(㎜)
编号 N1 N2 N3 N4 N5 N6 图纸设计(mm) 278 278 278 277 277 276 个人计算(mm) 286.8 286.2 285.8 287.4 285.6 287.6 备注 B、40m边跨边梁(连续端→非连续端)
根据十天高度(ST02合同段)两阶段施工图S4-3-4预应力波纹管道的布置位置,边跨的跨径中心线两侧不对称布置,因此力值取圆弧节点处的平均值。并且根据统计两场数据其余三种梁长没有中跨梁,都是边跨梁。因此就算时只需要计算边跨量伸长量即可。
伸长值计算见附表1;
编号 N1 N2 N3 N4 图纸设计(mm) 278 278 277 277 第 12 页 共 20 页
个人计算(mm) 286.6 286 285.6 287.3 备注
N5 N6 277 277 285.3 288 C、35.5m张拉计算见附表2(连续端→非连续端);
编号 N1 N2 N3 N4 N5 N6 图纸设计(mm) 250 250 250 250 250 249 个人计算(mm) 备注 D、33.75m张拉计算见附表3(连续端→非连续端);
编号 N1 N2 N3 N4 N5 N6 图纸设计(mm) 238 238 238 238 238 223 个人计算(mm) 备注 E、31.75m张拉计算见附表4(连续端→非连续端)。
编号 N1 N2 N3 N4 N5 N6 图纸设计(mm) 224 224 223 223 223 223 个人计算(mm) 备注
F、顶板张拉计算
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a、T1的计算
p1=
[1ep(1e)195300=
0.00158600kl1000(kl)(0.00158600)1000]=194045.714(N)
ΔL=
pl194045.714860061.1(mm) ApEp140195000b、T2的计算
[1ep(1e(kl))195300p1==
0.001511600kl1000(0.001511600)1000]=193610.174(N)
ΔL=
pl194045.7141160082.3(mm) ApEp140195000c、T3的计算
p1=
[1ep(1e)195300=
0.001517600kl1000(kl)(0.001517600)1000]=192744.6(N)
ΔL=
pl194045.71417600124.3(mm) ApEp140195000编号 T1 T2 T3 图纸设计 57 78 121 个人计算 61.1 82.3 124.3 备注 六、预应力张拉油标控制
检查管道轴心线是否与锚垫板垂直,不垂直的加楔形垫调整垂直;垫板下的砼是否密实,不密实的要及时处理,把不密实的部分凿掉,用环氧树脂砂浆补强;检查管道是否畅通,堵塞处立即凿除,使其畅通,以供穿束。
对力筋施加预应力前,应对构件进行检验,外观和尺寸应符合质量标
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准要求,灌浆孔应满足施工要求,并检查千斤顶、油泵的油量是否充足。张拉时,构件的混凝土强度应符合设计和规范要求。
预应力钢束张拉时采用双控,即以控制拉力为主,以钢束实际伸长值进行校核,实测伸长值与理论伸长值的相对误差不得超过±6%,否则应停止张拉分析原因。
㈠张拉顺序
张拉施工流程
钢束采用梁段端对称张拉张拉顺序为N4、N2、N3、N5、N6、N1号钢束。
操作程序:安装工作锚板→安装夹板→安装限拉板→安装千斤顶→安装工具锚→张拉→锚固
张拉加荷程序:0→初应力(采用张拉控制应力的σ
con
10%)→
σ
con
20%→σ
con
(持荷2min锚固)
千斤顶于油压表的关系已经经江西省计量所标定。 对于千斤顶CYCW150B(编号为:120506A)其关系方程式为: Y=0.034187F-0.31 ( F:荷载:Y:压力 )
对于千斤顶CYCW150B(编号为:120506B)其关系方程式为: Y=0.033511F-0.21 ( F:荷载:Y:压力 ) 计算数据见附表表1、表2、表3、表4。
2、在下述情况下,应对油表、千斤顶进行配套校验。
油泵、千斤顶、油表之中有一件是进场后修复过,第一次使用的。 使用超过六个月或连续张拉200次以后。 在运输和张拉操作中出现异常时。
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㈡张拉过程控制
1、张拉应缓慢进行,逐级加荷,稳步上升,千万不能操之过急给油不要忽快忽慢,防止发生事故。
2、张拉有专人记录,专人测量伸长值,对张拉应力进行校核,防止发生由于压力表出故障造成拉力不足等现象。
3、张拉至设计油压值后,按张拉程序持荷2min测量伸长值,即可将张拉油压缓慢降至零,活塞回程夹片自动跟进锚固。
4、张拉完毕,卸下千斤顶及工具锚后,要检查工具锚处每根钢铰线的刻痕是否平齐,若不平齐说明有滑束现象,如遇有这种情况要对滑束进行补拉,使其达到控制应力。全梁断丝、滑丝总数不超过钢丝总数的1%,并不得位于梁体的同一侧,且一束内断丝不得超过一丝。
5、对预应力钢束张拉中发现异常情况,必须卸锚时,可使用卸锚器对已锚固的钢束进行卸锚,卸锚时千斤顶应预先伸出3—5cm,留有余量以便卸锚。
㈢孔道压浆 A、孔道的准备:
1、预应力筋张拉完毕后,应及时压浆(应尽量在48小时内完成)。 2、灌浆前应检查灌浆孔是否畅通,不允许发生堵孔现象 3、根据试验数据准备压浆材料。
B、水泥浆的强度满足设计、试验及规范要求,通常情况下:
1、灰浆水灰比宜采用0.40-0.45;
2、水泥浆泌水率在预先试验合格,其最大泌水率不超过3%,拌合后
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3小时泌水率控制在2%,24小时后泌水应全部被浆吸收;
3、试验合格,水泥浆稠度宜控制在14s-18s之间。
C、灌浆:
1、压浆采用活塞式压浆泵,压浆压力控制在0.3~0.4Mpa。 2、当孔道灌浆时气温低于5℃时,为了保证灌浆质量,采用热水拌制水泥浆。
3、水泥浆自调制到灌入孔道的延续时间一般不宜超过30-45min。水泥浆在使用前和灌浆过程中应经常进行搅拌,以保持稠度一致。
4、压浆应从排气孔压出与规定稠度相同水泥浆为止,为保证管道中充满灰浆,关闭出浆口时,应保持不小于0.5 Mpa的一个稳定期,稳压期不宜少于2min。如无水泥浆反溢现象,则拆卸压浆联接管。
5、压满浆的管道应进行保护,使在一天内不受震动。在压浆后两天内,应检查注入端及出气孔的水泥浆密实情况,必要时及时进行处理。
D、封锚:
1、封锚前,应先将已凿毛的混凝土面和锚具周围冲洗干净。 2、锚固完毕,经监理验收后即可用砂轮机切割端头多余的预应力筋,锚固后的外露长度不宜小于30mm。
3、注意封锚砼的养护。
4、进行顶板的注浆,然后将顶板开口进行恢复处理。
七、预应力张拉安全规定
㈠张拉时的安全要求:
1、张拉一般在高处进行,属于高空作业,因此操作人员必须穿防滑鞋,
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并遵守高空作业的有关规定,支搭千斤顶架子时应系安全带。
2、张拉施工中,要求施工人员严格按各项安全操作规程施工,保证张拉全过程安全施工。
3、张拉区应有明显标志,非工作人员禁止入内。
4、钢铰线开盘,应放在简易钢筋笼内,防止回弹伤人,操作时应站好位置,保证安全。
5、张拉中的预应力筋持有很大的能量,在任何情况下禁止作业人员不得正对预应力筋,同时在千斤顶的后面应设立防护装置。
6、操作千斤顶的人员,应站在千斤顶侧面进行操作,严格遵守操作工艺。
7、高压油泵连接必须牢固可靠,油泵操作人员要戴防护眼镜,防止油管破裂或油表连接处喷油伤眼。油泵开动过程中不得擅自离开工作岗位,正式张拉前要做满负荷试验,一切正常后方可使用。
8、张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中,以便张拉工作顺利进行,并不致增加孔道摩损。
9、千斤顶张拉缸进油时,回程缸必须处于回油状态。千斤顶回程缸进油时,张拉缸必须处于回油状态。千斤顶油压不得超过最大油压。
10、张拉过程中,若发现咔咔响声,或预应力断丝,飞片等现象,要停下来检查原因。
11、张拉后灌浆前,不得用重物去敲击锚头,不得随意碰撞锚头及钢铰线,以防止飞锚伤人。
12、千斤顶上吊钩丝扣要拧紧,严防滑扣脱钩掉落伤人,挂顶电缆要
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随时注意检查,防止破皮漏电伤人,不用时要关电闸。
㈡灌浆安全技术要求及注意事项
1、操作人员要穿雨鞋,带防护眼镜,操作人员要站在侧面或适当位置,谨防胶管喷头甩出伤人。
2、堵灌浆孔和出浆孔时,应站在孔的侧面,以防灰浆及夹片喷射伤人。
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