CN109403314B - 一种抗拔桩钢筋笼以及抗拔桩的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了抗拔桩钢筋笼,包括扩大头钢筋笼、锚杆和限制筒;扩大头钢筋笼具有筒状钢筋笼和抗拔部,每个抗拔部包括若干根抗拔筋;抗拔筋由弹性钢制作而成,在外力的作用下,倾斜杆的自由端能够朝筒状钢筋笼靠近,在撤销外力后,抗拔筋能够恢复其自由状态;限制筒套设在扩大头钢筋笼上;当限制筒上下移动时,能够限制或释放抗拔筋。抗拔桩的施工方法,步骤为:(1)制作抗拔桩钢筋笼;(2)用钻孔机向地下钻孔,形成包括相通的主孔和扩张部的桩孔;(3)将抗拔桩钢筋笼下放到桩孔内,释放抗拔筋;(4)在桩孔内浇筑混凝土,形成抗拔桩,抗拔桩的桩体在扩张部形成扩大部。该钢筋笼及施工方法在下放到相应的桩孔中后,抗拔筋能够依照设计弯曲舒展,混凝土形成一个整体,保证扩大头与主桩体之间的强度。
Description
技术领域
本发明属于建筑领域的地下施工领域,具体涉及一种抗拔桩钢筋笼以及抗拔桩的施工方法。
背景技术
抗拔桩主要用于增强建筑物的抗浮能力,以避免由于地下水向上产生的浮力过大而引起建筑底板向上隆起或者建筑物整体上浮,影响建筑物的正常使用。为了增强抗拔桩的抗浮能力,人们普通的混凝土桩的下端设置了扩大头,以增强与地下土体的摩擦力,目前的扩大头的制作一般采用夯扩法、囊式锚杆法制作扩大头,为进一步增强扩大头与主桩体之间的连接强度,采用扩张法或伞筋在扩大头中布置一定量的钢筋,但扩张法是使桩底的钢筋在夯砸的作用下向外弯曲,弯曲的钢筋具有向内收缩的内应力,且无法准确控制钢筋向外弯曲的长度及弧度,使得扩大头与主体桩之间的强度难于掌握。采用伞筋的方法时,伞筋在向下转动的过程中易于发生卡顿现象,使伞筋不能完全下落到位,从而影响扩大头与主体桩之间的连接强度。
发明内容
本发明的目的首先在于提供一种抗拔桩钢筋笼,该钢筋笼在下方到相应的桩孔中后,其中的用于扩大钢筋笼与混凝土接触面积的抗拔筋能够依照设计弯曲舒展,能够与随后浇注的混凝土形成一个整体,保证扩大头与主桩体之间的强度,具体的技术方案是:
一种抗拔桩钢筋笼,其包括扩大头钢筋笼和锚杆;所述扩大头钢筋笼具有由相互连接的纵筋和箍筋所构成的筒状钢筋笼,筒状钢筋笼的轴线沿竖直方向延伸,所述扩大头钢筋笼还包括至少一个抗拔部,每个抗拔部包括若干根环绕筒状钢筋笼布置的抗拔筋;抗拔筋由弹性钢制作而成,该抗拔筋包括一端固定连接在筒状钢筋笼上的竖直杆、由竖直杆的另一端延伸形成的弹性弯曲部、以及一端连接在弹性弯曲部上的倾斜杆,该倾斜杆的远离弹性弯曲部的一端形成为自由端;
在自由状态下,竖直杆沿上下方向延伸,弹性弯曲部布置在竖直杆的下端,倾斜杆与竖直杆呈钝角状布置,且倾斜杆的自由端倾斜向下并向远离筒状钢筋笼的方向延伸;在外力的作用下,倾斜杆的自由端能够朝筒状钢筋笼靠近,在撤销外力后,抗拔筋能够恢复其自由状态;
锚杆的下端固定连接在筒状钢筋笼上;
该抗拔桩钢筋笼还包括限制筒,该限制筒呈上下开口的筒状,限制筒活动套设在扩大头钢筋笼上、并能够沿扩大头钢筋笼上下移动;当限制筒从上向下移动时,能够使抗拔筋的倾斜杆的自由端朝向筒状钢筋笼靠近并抵靠在限制筒的内壁上,当将限制筒撤离扩大头钢筋笼时,抗拔筋能够恢复其自由状态。
优选地,倾斜杆与竖直杆之间的夹角为110-150°。
该抗拔桩钢筋笼的主体结构以筒状钢筋笼为基础,在筒状钢筋笼的基础上增加抗拔筋形成扩大头钢筋笼,筒状钢筋笼可以采用现有成熟技术进行制作,无需增加新的加工设备,以减少加工费用。其中抗拔部的主体为抗拔筋,抗拔筋环绕在筒状钢筋笼的周围,在作为抗拔桩的钢筋结构时,可与桩体的混凝土充分并均匀地接触,使所制成的抗拔桩能够承受较大的抗浮力。
由于本发明中抗拔筋采用弹性钢制作而成,使抗拔筋在失去外力约束下能够恢复原状,利用该性能,当将限制筒脱离扩大头钢筋笼时,抗拔筋在内力的作用下恢复原状,使抗拔筋的倾斜杆恢复到倾斜向下并向远离筒状钢筋笼的方向延伸,使抗拔桩钢筋笼的结构件能够最大限度地在桩孔内扩展,以与桩孔内的混凝土充分接触。
当抗拔筋处于自由状态时,抗拔筋的自由端向斜下方倾斜,当扩大部整体受到向下的力时,伞筋所受到的应力为拉应力,由此可使外部应力通过抗拔筋传递到筒状钢筋笼,再传递到锚杆上,使整个抗拔桩成为一个整体,以够承受更大的拉应力。
当该抗拔桩钢筋笼被浇注在混凝土中形成抗拔桩后,抗拔筋所在部分会相应的形成一个扩大部,在受到地下水体的浮力后,抗拔桩的桩体会受到向上的浮力,由于扩大部相较于桩体的其它部分向外凸出,扩大部的向外凸出部分的上表面会受到土体向下的阻力,使扩大部整体受到向下的力。
进一步,为准确掌握限制筒的上移距离,在锚杆上设置有限位部,该限位部与筒状钢筋笼具有距离,在锚杆上设置有活动套环,限制筒的上部固定连接在活动套环上,当限制筒向上移动时,活动套环能够抵靠在限位部上,当活动套环抵靠在限位部上时,限制筒的下端面向上超过筒状钢筋笼的上端面。在向上拉到限制筒的过程中,当限制筒触碰到限位部时,说明限制筒已完全脱离扩大头钢筋笼,抗拔筋已全部打开恢复到原状,不必采用其它方式来检查抗拔筋的展开状态。使抗拔桩钢筋笼的安装更加方便。
进一步,筒状钢筋笼还包括固定筋,该固定筋呈环状并与抗拔部一一对应,在每个固定筋的下方均设置有一抵抗筋,该抵抗筋呈环状且与固定筋同轴设置,抵抗筋的外径小于固定筋的内径;抗拔筋的竖直杆的上端部焊接在固定筋的内侧面上,且竖直杆位于抵抗筋的外侧,当倾斜杆的自由端在外力作用下靠近筒状钢筋笼时,竖直杆能够抵靠在抵抗筋上。
在将倾斜杆的自由端向筒状钢筋笼靠拢时,抗拔筋会以其与筒状钢筋笼的固定点为中心进行旋转,使抗拔筋与筒状钢筋笼之间的连接具有裂开的趋势,使抗拔筋易于从筒状钢筋笼上脱离下来,设置固定筋和抵抗筋后,抗拔筋固定在固定筋上,在倾斜杆向筒状钢筋笼靠拢使,竖直杆将抵靠在抵抗筋上,限制抗拔筋的继续旋转,保证抗拔筋与筒状钢筋笼之间连接的稳定性,避免抗拔筋从筒状钢筋笼上脱落下来。
优选地,所述抗拔筋由同一根弹性钢杆整体压制而成。采用同一根弹性钢杆整体压制成抗拔筋,可以使抗拔筋具有相对一致的弹性,避免采用多段钢杆形成同一根抗拔筋,还可以避免由于采用焊接或其它连接方式形成一根抗拔筋时,会对抗拔筋的弹性造成不利影响,减少抗拔筋不能恢复原状的可能性。
进一步,在限制筒上安装有用于向上拉动限制筒的拉脱件。
具体地,所述拉脱件为软质的绳状物或硬质的杆状物;当拉脱件为软质的绳状物时,该拉脱件的远离限制筒的一端固定在锚杆的顶部,当该抗拔桩钢筋笼在被放置到相应的桩孔内后,锚杆的顶部向上超出地面;当拉脱件为硬质的杆状物时,当该抗拔桩钢筋笼在被放置到相应的桩孔内后,拉脱件的顶部向上超出地面。软质的绳状物具体可以采用尼龙绳、麻绳、链条等制作。硬质的杆状物可以根据施工区域具体的物料进行制作,例如钢筋、角钢、钢管等。当然拉脱件最好采用钢件来制作,这些拉脱件会被留置在桩孔内,成为抗拔桩的钢结构部分。设置拉脱件后,可以在地面较为方便地将限制筒向上拉到,使限制筒向上脱离筒状钢筋笼以及扩大头钢筋笼。
其次,本发明的目的还在于提供一种抗拔桩的施工方法,在该施工方法中,使用上述技术方案中的抗拔桩钢筋笼,该施工方法的具体包括如下步骤:
(1)完成所述抗拔桩钢筋笼的制作,并使限制筒套设在扩大头钢筋笼上,使抗拔筋的倾斜杆的自由端朝向筒状钢筋笼靠近并抵靠在限制筒的内壁上;
(2)用钻孔机向地下钻孔,形成桩孔,桩孔包括用于连通地面的主孔和连接在主孔下端的扩张部,扩张部用于容纳抗拔桩钢筋笼的扩大头钢筋笼;
(3)将抗拔桩钢筋笼下放到桩孔内,使扩大头钢筋笼容纳到扩张部内,向上移动限制筒,使限制筒的下端面向上超过筒状钢筋笼的上端面,释放抗拔筋,使抗拔筋恢复原状,即使抗拔筋的倾斜杆的自由端倾斜向下并向远离筒状钢筋笼的方向延伸;
(4)在桩孔内浇筑混凝土,形成抗拔桩,抗拔桩的桩体在扩张部形成扩大部。
采用本施工方法时,尽需按照传统的施工完成桩孔的挖掘后,将上述的抗拔桩钢筋笼放入到桩孔中,并使扩大头钢筋笼位于用于形成扩大头的扩张部内,然后向上拉动限制筒,使限制筒脱离筒状钢筋笼,释放抗拔筋,使抗拔筋的倾斜杆朝向下并朝远离筒状钢筋笼的方向延伸,以伸入到随后浇注到扩张部内的混凝土中,从而使扩大头与上部的桩身的主体形成较为稳定的连接。由于抗拔筋采用了弹性钢制作,在失去限制筒的约束后,会在内力的作用下恢复原状,避免了现有技术中,采用转动连接时,部分用于伸入到扩大头内的伞筋由于卡在其它部件或由于摩擦力过大而无法移动到设定位置,而影响扩大头与桩身主体之间的连接强度。
进一步,在限制筒上安装有用于向上拉动限制筒的拉脱件;在将抗拔桩钢筋笼下放到桩孔内后,向上拉动拉托件,使限制筒向上移动。具体地,所述拉脱件为软质的绳状物或硬质的杆状物;当拉脱件为软质的绳状物时,该拉脱件的远离限制筒的一端固定在锚杆的顶部,当该抗拔桩钢筋笼在被放置到相应的桩孔内后,锚杆的顶部向上超出地面;当拉脱件为硬质的杆状物时,当该抗拔桩钢筋笼在被放置到相应的桩孔内后,拉脱件的顶部向上超出地面。
软质的绳状物具体可以采用尼龙绳、麻绳、链条等制作。硬质的杆状物可以根据施工区域具体的物料进行制作,例如钢筋、角钢、钢管等。当然拉脱件最好采用钢件来制作,这些拉脱件会被留置在桩孔内,成为抗拔桩的钢结构部分。设置拉脱件后,可以在地面较为方便地将限制筒向上拉到,使限制筒向上脱离筒状钢筋笼以及扩大头钢筋笼。
附图说明
图1是抗拔桩钢筋笼的一种实施例的结构示意图,其中的抗拔筋呈自由状态。
图2是图1所示抗拔桩钢筋笼在需要放置到桩孔中的示意图,其中的抗拔筋被约束在限制筒内。
图3是抗拔桩施工时,形成桩孔后的示意图。
图4是抗拔桩施工时,将抗拔桩钢筋笼放入桩孔内的示意图。
图5是抗拔桩施工时,抗拔桩钢筋笼的限制筒向上移动,使抗拔筋恢复原状后的示意图。
图6是抗拔桩施工时,完成混凝土浇注,形成抗拔桩后的示意图。
具体实施方式
实施例1
请参阅图1,抗拔桩钢筋笼200,其包括扩大头钢筋笼20和锚杆41;所述扩大头钢筋笼20具有由相互连接的纵筋11和箍筋12所构成的筒状钢筋笼10,筒状钢筋笼10的轴线100沿竖直方向延伸。在本实施例中,筒状钢筋笼10采用预应力混凝土用螺纹钢筋制作,以保证抗拔桩钢筋笼与混凝土的结合。
锚杆14的下端固定连接在筒状钢筋笼10上。具体在本实施例中,锚杆14采用螺纹钢制作。在筒状钢筋笼10的顶端和底端分别焊接有上连接件18和下连接件16,锚杆14穿过上联件件18和下连接件16,用上螺母17和下螺母15将锚杆固定在筒状钢筋笼上,其中上螺母17安装在上连接件的上下两侧,下螺母15安装在下连接件的上下两侧;锚杆14的轴线与筒状钢筋笼的轴线31重叠。上连接件18和下连接件16均采用钢板制成。
扩大头钢筋笼200还包括至少一个抗拔部,具体在本实施例中,设置了五个抗拔部,每个抗拔部包括八根环绕筒状钢筋笼布置的抗拔筋13;抗拔筋13由弹性钢制作而成,该抗拔筋13包括一端固定连接在筒状钢筋笼上的竖直杆131、由竖直杆131的另一端延伸形成的弹性弯曲部132、以及一端连接在弹性弯曲部132上的倾斜杆133,该倾斜杆133的远离弹性弯曲部的一端形成为自由端134。每根抗拔筋13由同一根弹性钢杆整体压制而成。
在自由状态下,竖直杆131沿上下方向延伸,弹性弯曲部132布置在竖直杆131的下端,倾斜杆133与竖直杆呈钝角状布置,且倾斜杆133的自由端134倾斜向下并向远离筒状钢筋笼10的方向延伸;在外力的作用下,倾斜杆133的自由端143能够朝筒状钢筋笼10靠近,在撤销外力后,抗拔筋13能够恢复其自由状态。
该抗拔桩钢筋笼还包括限制筒41,该限制筒41呈上下开口的筒状,限制筒活动套设在扩大头钢筋笼20上、并能够沿扩大头钢筋笼20上下移动。请参阅图2,当限制筒41从上向下移动时,能够使抗拔筋13的倾斜杆133的自由端134朝向筒状钢筋笼10靠近并抵靠在限制筒41的内壁上,当将限制筒41撤离扩大头钢筋笼20时,抗拔筋13能够恢复其自由状态。
为避免限制筒不能完全脱离扩大头钢筋笼,在锚杆14上设置有限位部44,该限位部44与筒状钢筋笼10具有距离,在锚杆41上设置有活动套环43,限制筒41的上部经直杆42固定连接在活动套环43上,当限制筒41向上移动时,活动套环43能够抵靠在限位部44上,当活动套环43抵靠在限位部44上时,限制筒41的下端面向上超过筒状钢筋笼的上端面。具体在本实施例中,限位部44呈圆环状,限位部44经中间的环孔固定套设在锚杆14上。
倾斜杆133与竖直杆131之间的夹角α为130°,可以理解,在其它实施例中,夹角α还可以为110°、120°、140°或150°。
为避免抗拔筋的自由端在向筒状钢筋笼10靠拢的过程中,由于其受到力矩而发生转动从其固定点脱落,在本实施例中,还设置了固定筋21和抵抗筋23。请继续参阅图1,固定筋21和抵抗筋23均呈环状且同轴设置,固定筋21经第一连接杆22固定在筒状钢筋笼10的纵筋11上,抵抗筋23经第二连接杆24固定在筒状钢筋笼10的纵筋11上。为便于制作,在本实施例中,固定筋21和抵抗筋23的轴线与筒状钢筋笼的轴线重叠。固定筋与抗拔部一一对应,在每个固定筋的下方均设置有一抵抗筋,抵抗筋的外径小于固定筋的内径;抗拔筋13的竖直杆131的上端部焊接在固定筋21的内侧面上,且竖直杆位于抵抗筋的外侧,当倾斜杆133的自由端134在外力作用下靠近筒状钢筋笼10时,竖直杆131能够抵靠在抵抗筋23上。
为便于向上提升限制筒41,具体在本实施例中,在限制筒41的顶部安装有用于向上拉动限制筒的软绳45,该软绳45成为用于向上拉动限制筒的拉脱件。软绳的上端固定在锚杆14的顶部,当该抗拔桩钢筋笼被放置到相应的桩孔内后锚杆的顶部向上超出地面。
可以理解,在其它实施例中,拉脱件还可以硬质的杆状物来制作,例如工地常用的钢筋等建筑材料。当采用硬质的杆状物来制作拉脱件时,当该抗拔桩钢筋笼在被放置到相应的桩孔内后,拉脱件的顶部向上超出地面。
为增强抗拔筋与混凝土之间的连接强度,可以在抗拔筋上设置倒刺、弯钩或加强换之类的爪钩类部件。
实施例2
以下对抗拔桩的施工方法进行说明,在本实施例中,具体采用实施例1所制作的抗拔钢筋笼200。施工方法的具体步骤如下:
(1)完成抗拔钢筋笼200的制作,并使限制筒41套设在扩大头钢筋笼上,使抗拔筋的倾斜杆的自由端朝向筒状钢筋笼靠近并抵靠在限制筒的内壁上,即使抗拔桩钢筋笼200处于图2所示的状态。
(2)请参阅图3,用钻孔机向地下钻孔,形成桩孔,桩孔包括用于连通地面的主孔51和连接在主孔51下端的扩张部52,扩张部52用于容纳抗拔桩钢筋笼200的扩大头钢筋笼20。主孔51与扩张部52之间采用圆弧段53过渡,圆弧段53的圆心位于扩张部52外。
(3)请同时参阅图4和图5,将抗拔桩钢筋笼200下放到桩孔内,使扩大头钢筋笼20容纳到扩张部52内,锚杆14的顶部向上超出地面500,软绳45的上端由于固定在锚杆的顶端,向上拉动软绳45,使限制筒41向上移动并抵靠在限位部44上,限制筒的下端面向上超过筒状钢筋笼10的上端面,释放抗拔筋13,使抗拔筋13恢复原状,抗拔筋的倾斜杆133的自由端143倾斜向下并向远离筒状钢筋笼的方向延伸。
(4)请参阅图6,在桩孔内浇筑混凝土,形成抗拔桩300。该抗拔桩300包括形成在主孔51内的呈圆柱状的主体301,以及连接在主体301的下端的形成在扩张部52的扩大头302。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员工来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润湿也应该视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种抗拔桩钢筋笼,其特征在于,包括扩大头钢筋笼和锚杆;所述扩大头钢筋笼具有由相互连接的纵筋和箍筋所构成的筒状钢筋笼,筒状钢筋笼的轴线沿竖直方向延伸,所述扩大头钢筋笼还包括至少一个抗拔部,每个抗拔部包括若干根环绕筒状钢筋笼布置的抗拔筋;抗拔筋由弹性钢制作而成,该抗拔筋包括一端固定连接在筒状钢筋笼上的竖直杆、由竖直杆的另一端延伸形成的弹性弯曲部、以及一端连接在弹性弯曲部上的倾斜杆,该倾斜杆的远离弹性弯曲部的一端形成为自由端;
在自由状态下,竖直杆沿上下方向延伸,弹性弯曲部布置在竖直杆的下端,倾斜杆与竖直杆呈钝角状布置,且倾斜杆的自由端倾斜向下并向远离筒状钢筋笼的方向延伸;在外力的作用下,倾斜杆的自由端能够朝筒状钢筋笼靠近,在撤销外力后,抗拔筋能够恢复其自由状态;
筒状钢筋笼还包括固定筋,该固定筋呈环状并与抗拔部一一对应,在每个固定筋的下方均设置有一抵抗筋,该抵抗筋呈环状且与固定筋同轴设置,抵抗筋的外径小于固定筋的内径;抗拔筋的竖直杆的上端部焊接在固定筋的内侧面上,且竖直杆位于抵抗筋的外侧,当倾斜杆的自由端在外力作用下靠近筒状钢筋笼时,竖直杆能够抵靠在抵抗筋上;
锚杆的下端固定连接在筒状钢筋笼上;
该抗拔桩钢筋笼还包括限制筒,该限制筒呈上下开口的筒状,限制筒活动套设在扩大头钢筋笼上、并能够沿扩大头钢筋笼上下移动;当限制筒从上向下移动时,能够使抗拔筋的倾斜杆的自由端朝向筒状钢筋笼靠近并抵靠在限制筒的内壁上,当将限制筒撤离扩大头钢筋笼时,抗拔筋能够恢复其自由状态;
在锚杆上设置有限位部,该限位部与筒状钢筋笼具有距离,在锚杆上设置有活动套环,限制筒的上部固定连接在活动套环上,当限制筒向上移动时,活动套环能够抵靠在限位部上,当活动套环抵靠在限位部上时,限制筒的下端面向上超过筒状钢筋笼的上端面。
2.根据权利要求1所述的抗拔桩钢筋笼,其特征在于,倾斜杆与竖直杆之间的夹角为110-150°。
3.根据权利要求1所述的抗拔桩钢筋笼,其特征在于,所述抗拔筋由同一根弹性钢杆整体压制而成。
4.根据权利要求1所述的抗拔桩钢筋笼,其特征在于,在限制筒上安装有用于向上拉动限制筒的拉脱件。
5.根据权利要求4所述的抗拔桩钢筋笼,其特征在于,所述拉脱件为软质的绳状物或硬质的杆状物;当拉脱件为软质的绳状物时,该拉脱件的远离限制筒的一端固定在锚杆的顶部,当该抗拔桩钢筋笼在被放置到相应的桩孔内后,锚杆的顶部向上超出地面;当拉脱件为硬质的杆状物时,当该抗拔桩钢筋笼在被放置到相应的桩孔内后,拉脱件的顶部向上超出地面。
6.一种抗拔桩的施工方法,其特征在于,使用权利要求1所述的抗拔桩钢筋笼,该施工方法包括如下步骤:
(1)完成所述抗拔桩钢筋笼的制作,并使限制筒套设在扩大头钢筋笼上,使抗拔筋的倾斜杆的自由端朝向筒状钢筋笼靠近并抵靠在限制筒的内壁上;
(2)用钻孔机向地下钻孔,形成桩孔,桩孔包括用于连通地面的主孔和连接在主孔下端的扩张部,扩张部用于容纳抗拔桩钢筋笼的扩大头钢筋笼;
(3)将抗拔桩钢筋笼下放到桩孔内,使扩大头钢筋笼容纳到扩张部内,向上移动限制筒,使限制筒向上移动并抵靠在限位部上,使限制筒的下端面向上超过筒状钢筋笼的上端面,释放抗拔筋,使抗拔筋恢复原状,即使抗拔筋的倾斜杆的自由端倾斜向下并向远离筒状钢筋笼的方向延伸;
(4)在桩孔内浇筑混凝土,形成抗拔桩,抗拔桩的桩体在扩张部形成扩大部。
7.根据权利要求6所述的施工方法,其特征在于,在限制筒上安装有用于向上拉动限制筒的拉脱件;在将抗拔桩钢筋笼下放到桩孔内后,向上拉动拉托件,使限制筒向上移动。
8.根据权利要求7所述的施工方法,其特征在于,所述拉脱件为软质的绳状物或硬质的杆状物;当拉脱件为软质的绳状物时,该拉脱件的远离限制筒的一端固定在锚杆的顶部,当该抗拔桩钢筋笼在被放置到相应的桩孔内后,锚杆的顶部向上超出地面;当拉脱件为硬质的杆状物时,当该抗拔桩钢筋笼在被放置到相应的桩孔内后,拉脱件的顶部向上超出地面。
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