CN110722678B - 一种预制桩泵送布料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种预制桩泵送布料方法,包括:泵送控制程序建立步骤;桩模具准备步骤;泵机设定步骤;备料步骤;以及混凝土泵送步骤,控制系统基于泵送控制程序启动泵机经由泵管向桩模具内输送混凝土,且输送装置经延时预定时间后以泵送控制程序给定的桩模具移动速度向远离泵机的方向输送桩模具直至布料完成,本发明的控制系统基于存料斗内混凝土质量的减少速度控制桩模具的实际移动速度,使得桩模具每移动该单位长度所布的混凝土质量等于该单位长度所需的混凝土质量,实现混凝土在桩模具内精确均匀布料。
Description
技术领域
本发明涉及预制桩技术领域,具体涉及一种预制桩泵送布料方法。
背景技术
现有技术中,预制桩生产工艺中存在以下的步骤,将制作预制桩的桩模具放置到输送装置上,输送装置的上方固定设置有一存储混凝土料的存料斗,人工通过遥控器打开或关闭存料斗的布料口,将混凝土浇筑到下方的桩模具内,输送装置带动桩模具移动,使混凝土充满整个桩模具,该步骤中主要由人工控制布料的量和速度,存料斗布料的量和速度与操作人员的水平直接相关,混凝土在桩模具内存在少料或者多料的现象,而少料影响预制桩的质量,多料会造成混凝土浪费,如何精确布料是尚未解决的技术难题。
针对上述问题,急需设计一款可以解决该技术问题的方法。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种布料均匀且精准的预制桩泵送布料方法。
为解决以上技术问题,本发明提供一种预制桩泵送布料方法,包括步骤:
泵送控制程序建立步骤,控制系统根据不同尺寸规格的桩模具预先确定该桩模具所需的混凝土质量和该桩模具单位长度所需的混凝土质量,并建立对应桩模具的泵送控制程序;
桩模具准备步骤,采用输送装置将所需布料的桩模具输送至靠近泵机的泵送起始位置,使得泵管经由桩模具的近端伸入并抵近桩模具的远端;
泵机设定步骤,控制系统根据所需布料的桩模具调用相应的泵送控制程序;
备料步骤,向泵机的存料斗内添加混凝土并确保存料斗内的混凝土总质量大于或等于该规格的桩模具所需的混凝土总质量;
以及混凝土泵送步骤,控制系统基于泵送控制程序启动泵机经由泵管向桩模具内输送混凝土,且输送装置经延时预定时间后以泵送控制程序给定的桩模具移动速度向远离泵机的方向输送桩模具直至布料完成;
在所述混凝土输送步骤中,控制系统基于存料斗内混凝土质量减少速度和桩模具单位长度所需的混凝土质量控制桩模具的理论移动速度,存料斗内混凝土质量减少速度即为泵管出料的速度。
优选的,在所述存料斗顶部设有测距机构,测距机构与控制系统通讯连接,该测距机构实时检测存料斗内混凝土顶部至测距机构之间的高度差并计算单位时间内存料斗中的混凝土下降高度,生成相应的混凝土顶部高度下降量信息并发送给控制系统,控制系统计时计算出存料斗内混凝土质量的减少速度。
优选的,所述控制系统根据存料斗的体型、单位时间内混凝土顶部高度下降量信息和混凝土密度确定存料斗内混凝土质量减少速度。
优选的,所述输送装置具有:由电机驱动且可往复搬运桩模具的模具装载车,以及实时检测所述电机转速并向控制系统发送电机转速信号的旋转编码器,其中,所述电机、所述旋转编码器分别与控制系统通讯连接。
泵送控制程序基于所述控制系统接收的电机转速信号计算出桩模具的实际移动速度,且泵送控制程序基于存料斗内混凝土质量减少速度和桩模具单位长度所需的混凝土质量计算出桩模具的理论移动速度;
泵送控制程序基于桩模具的实际移动速度和理论移动速度的差值调整电机的实际转速。
优选的,还包括位于混凝土泵送步骤的停机步骤;
在停机步骤中,当控制系统判断料存料斗减少的混凝土质量等于该规格桩模具所需的混凝土总质量时,控制系统关停泵机以停止混凝土输送,且桩模具回退至泵送终止位置以使泵管与桩模具脱离。
优选的,所述桩模具的准备步骤、泵机设定步骤和备料步骤同时进行;
或者,桩模具准备步骤、泵机设定步骤和备料步骤依次按顺序进行;
或者,桩模具准备步骤、备料步骤和泵机设定步骤依次按顺序进行;
或者,泵机设定步骤、桩模具准备步骤和备料步骤依次按顺序进行;
或者,泵机设定步骤、备料步骤和桩模具准备步骤依次按顺序进行;
或者,备料步骤、泵机设定步骤和桩模具准备步骤依次按顺序进行;
或者,备料步骤、桩模具准备步骤和泵机设定步骤依次按顺序进行;
所述存料斗的底部设有称重传感器,称重传感器与控制系统通讯连接;
该称重传感器实时检测存料斗内混凝土质量,生成相应的混凝土质量信息并发送给控制系统,控制系统计时计算出存料斗内混凝土质量的减少速度。
优选的,所述的延时预定时间指泵机将泵管内腔充满混凝土所需的时间。
优选的,所述的测距机构为测距传感器或超声波传感器。
优选的,在所述混凝土泵送步骤的末段,泵机向桩模具加速输送混凝土。
优选的,在所述停机步骤中,当桩模具与泵管相脱离时,采用柔性堵头临时性封堵桩模具的泵送进料口。
与现有技术相比,本发明提供的布料均匀且精准的混凝土自动泵送布料方法中,控制系统根据不同尺寸规格的桩模具预先确定该桩模具所需的总混凝土质量和该桩模具中单位长度所需的混凝土质量,并建立对应桩模具的泵送控制程序,控制系统根据所述布料的模具调用相应的泵送控制程序向桩模具内输送混凝土,基于存料斗内混凝土质量的减少速度控制桩模具的实际移动速度,使得桩模具每移动该单位长度所布的混凝土质量等于该单位长度所需的混凝土质量,实现混凝土在桩模具内精确均匀布料。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的流程图。
图中:1、混凝土泵送装置;101、泵管;102、泵机;103、存料斗;2、输送装置;3、桩模具;4、测距传感器;5、旋转编码器;6、集料斗;7、提升机构。
具体实施方式
为了便于理解本发明技术方案,以下结合附图与具体实施例进行详细说明。
实施例一
本实施例的测距机构可以但不限于测距传感器4和超声波传感器,本实施例中以测距传感器4为例。
参见图1和图2,图1为本发明的主视图,图2为本发明的俯视图,本实施例提供的预制桩泵送布料方法基于以下部件实现:固定的混凝土泵送装置1、输送装置2和桩模具3,混凝土泵送装置1包括泵管101、泵机102和存料斗103,泵管101的一端连接存料斗103的出料口,混凝土从泵管101的另一端输出,桩模具3放置在输送装置2上并通过输送装置2可实现桩模具3沿着桩模具3长度方向往复移动,泵管101用作往桩模具3的模腔内泵送混凝土。
以及控制系统,可用于接收信号、数据计算处理以及输出控制指令等功能,控制系统内可写入泵送控制程序。
测量不同长度、不同桩径的桩模具3所需的混凝土总质量和该桩模具3的长度,由此可得出该桩模具3单位长度所需的混凝土质量,例如15米桩模具3所需的混凝土总质量为7650公斤,当单位长度取值为0.1米时,公式7650÷150=51公斤/米,控制系统建立桩模具3每移动0.1米泵送51公斤的泵送控制程序,之后可以直接调用。当然,桩模具3的设计的单位长度可根据预制桩的成型质量、工艺等条件相应在0.01米~1米间任意取值,单位长度优选0.05米~0.5米。
在存料斗103顶部设有测距传感器4,测距传感器4与控制系统通讯连接,该测距传感器4包括信号收发端和信号处理端,信号收发端用于发出信号至混凝土顶部以及将该信号送回至信号收发端,信号处理端用于处理该信号并生成混凝土顶部高度下降量信息,该测距传感器4实时检测存料斗103内混凝土顶部至测距机构之间的高度差并计算单位时间内存料斗103中的混凝土下降高度,并将单位时间内混凝土顶部高度下降量信息发送给控制系统,控制系统接收并识别该信息,控制系统内中的泵送控制程序将单位时间内混凝土顶部高度下降量信息计时计算出存料斗103内混凝土质量减少的速度,即桩模具3内混凝土增加的速度,泵送控制程序又通过存料斗103内混凝土质量减少的速度和单位长度的桩模具3所需的混凝土质量计算得出桩模具3的理论移动速度。
输送装置2具有:由电机驱动且可往复搬运桩模具3的链式模具装载车以及实时检测电机转速并向控制系统发送电机转速信号的旋转编码器5,该旋转编码器5设在输送装置2电机的输出轴上,其中,电机、旋转编码器5分别与控制系统通讯连接,控制系统接收并识别电机转速信号,控制系统内中的泵送控制程序将电机转速信号计算成桩模具3的实际移动速度。
泵送控制程序基于控制系统接收的输送装置2电机转速信号计算出桩模具3的实际移动速度,且泵送控制程序基于存料斗103内混凝土质量减少速度和桩模具3内单位长度所需的混凝土质量计算出桩模具3的理论移动速度;
桩模具3的理论或实际移动速度与输送装置2电机相应的理论或实际转速可参照公式V=2×π×R(电机轴所驱动链轮的外径)×N(电机转速)计算转换,属于常规计算手段,在此不再赘述。
泵送控制程序基于桩模具3的实际移动速度和理论移动速度的差值调整输送装置2电机的实际转速,当桩模具3的实际移动速度小于理论移动速度时,控制系统提高输送装置2电机相应的转速;或者,当桩模具3的实际移动速度大于理论移动速度时,控制系统降低输送装置2电机相应的转速,使桩模具3的实际移动速度和理论移动速度保持一致。
参见图3,本实施例提供的预制桩泵送布料方法具体包含以下步骤:
泵送控制程序建立步骤,控制系统根据不同尺寸规格的桩模具3预先确定该桩模具3所需的混凝土质量和该桩模具3单位长度所需的混凝土质量,并建立对应桩模具3的泵送控制程序;
桩模具准备步骤,采用输送装置2将所需布料的桩模具3输送至靠近泵机102的泵送起始位置,使得泵管101经由桩模具3的近端伸入并抵近桩模具3的远端,桩模具3近端指泵管101未伸入桩模具3前的靠近泵管101的一端,桩模具3远端指泵管101未伸入桩模具3前远离泵管101的一端,泵送起始位置指泵管101完全伸入桩模具3内,但泵管101与桩模具3的远端相抵近,泵送起始位置如此设置防止泵机102泵送混凝土时泵送压力冲击桩模具3,防止桩模具3因为泵送压力而产生移动;
泵机设定步骤,控制系统根据所需布料的桩模具3调用相应的泵送控制程序;
备料步骤,向泵机102的存料斗103内添加混凝土并确保存料斗103内的混凝土总质量大于或等于该规格的桩模具3所需的混凝土总质量;
混凝土泵送步骤,控制系统基于泵送控制程序启动泵机102经由泵管101向桩模具3内输送混凝土,且输送装置2经延时预定时间后以泵送控制程序给定的桩模具3理论移动速度向远离泵机102的方向输送桩模具3直至布料完成,控制系统基于存料斗103内混凝土质量减少速度和桩模具3单位长度所需的混凝土质量控制桩模具3的理论移动速度,存料斗103内混凝土质量减少速度即为泵管101出料的速度,其中,延时预定时间包含泵机102将泵管101内腔充满混凝土所需的时间,或者是泵机102将泵管101内腔充满混凝土所需的时间和桩模具3远端多打料的时间之和,这样可防止成型的预制桩端部出现少料的情况;在混凝土泵送步骤的末段,泵机102向桩模具3加速输送混凝土,防止混凝土从桩模具3的固定板的孔漏出,防止预制桩端部布料不充分。
以及停机步骤,当控制系统判断存料斗103减少的混凝土质量等于该规格桩模具3所需的混凝土总质量与充满泵管101的混凝土质量之和时,控制系统关停泵机102以停止混凝土输送,且桩模具3回退至泵送终止位置以使泵管101与桩模具3相脱离,即为首次泵送布料的状态,需要先将混凝土充满泵管101内腔。或者,当控制系统判断存料斗103减少的混凝土质量等于该规格桩模具3所需的混凝土总质量时,控制系统关停泵机102以停止混凝土输送,且桩模具3回退至泵送终止位置以使泵管101与桩模具3相脱离,即后续泵送的状态,具体的说,首次泵送的混凝土已经将泵管101的内腔充满,后续的混凝土直接进入桩模具3内。
在所述停机步骤中,当桩模具3与泵管101相脱离时,采用柔性堵头临时性封堵桩模具3的泵送进料口。
桩模具的准备步骤和/或泵机设定步骤和/或备料步骤同时进行,或者,桩模具准备步骤、泵机设定步骤和备料步骤分先次后逐步进行,具体的讲,例如准备步骤、第二泵机设定步骤和备料步骤同步,有1种排布顺序,或者,例如先准备步骤和泵机设定步骤,后备料步骤,有6种排布顺序,或者,例如先准备步骤,次泵机设定步骤、后备料步骤,有6种排布顺序。
控制系统根据存料斗103的体型、单位时间内混凝土顶部高度下降量信息和混凝土密度确定存料斗103内混凝土质量减少速度。
泵送控制程序中含有第一数据库和第二数据库,第一数据库为存料斗103内混凝土的减少质量随混凝土下降的高度变化而变化的第一关系曲线,第二数据库为泵送混凝土的时间t随存料斗103内混凝土的减少质量变化而变化的第二关系曲线。
数据采集中以同一种体型的存料斗103和同一种密度的混凝土为例,在泵机102泵送的过程中泵机102电机保持某一速度并恒定为例,但不局限于一种体型的存料斗103、一种密度的混凝土和一种泵机102电机转速。
第一数据库的采集步骤包括:
第一:测出存料斗103内可存储的混凝土体积,然后换算成存料斗103内混凝土的质量,例如,测距传感器4测得存料斗103内混凝土上表面到测距传感器4信号收发端的距离为100mm时,存料斗103内的混凝土体积为3立方米,将体积换算成混凝土的质量,为7650KG,此状态为第一数据库的初状态,因为泵机102开始泵送的时候,会先填满泵管101,而不会直接进入桩模具3,而泵管101内的混凝土是一定的,例如需要50KG的混凝土,给予泵机102一个延时预定时间,使混凝土充满泵管101内腔,考虑到泵管101内腔的混凝土重量,因此,存料斗103内的混凝土总质量大于桩模具3所需的混凝土总重和充满泵管101内腔所需混凝土质量之和,延迟预定时间还包括桩模具3远端多打料的时间,为此,在实际操作中,在泵送的起始时间,可以先打入双倍的料,该双倍的料的质量为泵管101内腔所需的混凝土质量和桩模具3前端多打的混凝土质量之和。
第二:得出存料斗103内混凝土的减少质量随测距传感器4测得的距离变化而变化的关系曲线,例如,当测距传感器4测得存料斗103内混凝土上表面到测距传感器4收发端的距离为105mm时,存料斗103内混凝土质量为7550KG,当测距传感器4测得存料斗103内混凝土上表面到测距传感器4收发端的距离为110mm时,存料斗103内混凝土质量为7450KG,将存料斗103内混凝土上表面到测距传感器4收发端的距离与存料斗103内的混凝土质量进行采集,优选的,混凝土上表面每下降1mm后,存料斗103内的混凝土质量还剩多少也进行采集,使关系曲线的准确性更高;
第三:得出存料斗103内混凝土的减少质量随混凝土下降的高度变化而变化的第一关系曲线,第一关系曲线的相关数据存储于第一数据库。
第二数据库的采集步骤包括:
得出时间t内泵机102泵管101送出的混凝土量为M,泵机102泵管101送出的混凝土量为M即为存料斗103内混凝土的减少质量,得出时间t随存料斗103内混凝土的减少质量变化而变化的第二关系曲线,第二关系曲线的相关数据存储于第二数据库。
泵送控制程序通过混凝土下降的高度变化得到存料斗103内混凝土的减少质量,再由存料斗103内混凝土的减少质量得到泵送混凝土的时间t,泵送控制程序计算出在时间t内泵送的混凝土质量能填满多少单位长度的桩模具3,即在时间t内桩模具3需要移动多少距离,得出桩模具3的理论移动速度,控制系统再给予输送装置2上电机相应的理论转速。
具体的讲,测量得出装满桩模具3所需混凝土用量Y和该桩模具3的长度L,将桩模具3的长度等量分成n份,每段的长度为L1,即L=nL1,首先得到L1所需的混凝土量为Y/n;再得到泵送至桩模具3的混凝土质量需要分成多少份,即M/(Y/n);再得到输送装置2带动桩模具3移动的距离,即ML1/(Y/n)=ML/Y;最后得到桩模具(3)移动的速度(ML)/(Yt),控制系统中的泵送控制程序将桩模具(3)移动的速度转换成输送装置2电机相应的理论转速,控制系统给予输送装置2电机相应的理论转速,电机调整以理论转速调整或保持当前转速。
桩模具3的上模和下模通过法兰固定连接成一体,桩模具3远端做密封处理,泵管101从桩模具3近端端伸入。
在泵管101出料口的下方设有收集混凝土的集料斗6,当桩模具3的混凝土完成浇筑后,泵管101内的混凝土进入集料斗6内,将混凝土收集并回收利用。
存料斗103一侧设置有提升机构7,所述提升机构7能将集料斗6收集的混凝土运送回存料斗103内回收利用。
桩模具3可用于管桩、方桩等预制桩的制作。
输送装置2的传动方式为滚轮传动、链条传动等。
测距传感器4也可替换成液位计。
实施例二
本实施例与实施例一的工作原理基本相同,不同之处在于泵机102设置在桁架上,桩模具3固定设置在泵机102的下方,泵机102在桁架上沿桩模具3长度方向移动,泵管101的出料口伸入桩模具3内,实现对桩模具3的混凝土浇筑,旋转编码器5设置在桁架的电机输出轴上,旋转编码器5测得桁架电机的实际转速,或者泵管101是可伸缩的并且速度可控制,旋转编码器5测得泵管101伸缩的速度。
实施例三
本实施例与实施例一的工作原理基本相同,不同之处在于在时间t内泵管101送出的混凝土量或者时间t内存料斗103内混凝土的质量通过称重传感器间接或直接测得,称重传感器与控制系统通讯连接,具体的讲,存料斗103的底部设有称重传感器,称重传感器测得存料斗103和置于其内部的混凝土的重量,时间t内称重传感器测得的重量减去存料斗103自身的重量得到时间t内存料斗103内混凝土的质量,称重传感器实时检测存料斗103内混凝土质量,生成相应的混凝土质量信息并发送给控制系统,控制系统计时计算出存料斗103内混凝土质量的减少速度,或者,输送装置的底部设有称重传感器,测重传感器测得桩模具3、输送装置2和时间t内进入桩模具3的混凝土质量,时间t内称重传感器测得的重量减去输送装置2和桩模具3的重量得到时间t内泵管101送出的混凝土量M,称重传感器实时检测桩模具3内的混凝土质量,生成相应的混凝土质量信息并发送给控制系统,控制系统计时计算出桩模具3内混凝土质量增加速度,即存料斗103内混凝土质量的减少速度。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围以权利要求所限定的范围为准,本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内做出的若干改进和润饰,也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种预制桩泵送布料方法,其特征在于,包括:
泵送控制程序建立步骤,控制系统根据不同尺寸规格的桩模具(3)预先确定该桩模具(3)所需的总混凝土质量和该桩模具(3)中单位长度所需的混凝土质量,并建立对应桩模具(3)的泵送控制程序;
桩模具准备步骤,采用输送装置(2)将所需布料的桩模具(3)输送至靠近泵机(102)的泵送起始位置,使得泵管(101)经由桩模具(3)的近端伸入并抵近桩模具(3)的远端;
泵机设定步骤,控制系统根据所需布料的桩模具(3)调用相应的泵送控制程序;
备料步骤,向泵机(102)的存料斗(103)内添加混凝土并确保存料斗(103)内的混凝土总质量大于或等于该规格的桩模具(3)所需的混凝土总质量;
以及混凝土泵送步骤,控制系统基于泵送控制程序启动泵机(102)经由泵管(101)向桩模具(3)内输送混凝土,且输送装置(2)经延时预定时间后以泵送控制程序给定的桩模具(3)移动速度向远离泵机(102)的方向输送桩模具(3)直至布料完成;
在混凝土泵送步骤中,控制系统基于存料斗(103)内混凝土质量的减少速度控制桩模具(3)的实际移动速度,使得桩模具(3)每移动该单位长度所布的混凝土质量等于该单位长度所需的混凝土质量;
所述输送装置(2)具有:由电机驱动且可往复搬运桩模具(3)的模具装载车,以及实时检测所述电机转速并向控制系统发送电机转速信号的旋转编码器(5),其中,所述电机、所述旋转编码器(5)分别与控制系统通讯连接;
泵送控制程序基于所述控制系统接收的电机转速信号计算出桩模具(3)在所述输送装置(2)上的实际移动速度,且泵送控制程序基于存料斗(103)内混凝土质量减少速度和单位长度所需的混凝土质量计算出桩模具(3)的理论移动速度;
泵送控制程序基于桩模具(3)的实际移动速度和理论移动速度的差值调整电机的实际转速。
2.根据权利要求1所述的预制桩泵送布料方法,其特征在于,
在所述存料斗(103)顶部设有测距机构,测距机构与控制系统通讯连接,该测距机构实时检测存料斗(103)内混凝土顶部至测距机构之间的高度差并计算单位时间内存料斗(103)中的混凝土下降高度,生成相应的混凝土顶部高度下降量信息并发送给控制系统,控制系统计时计算出存料斗(103)内混凝土质量的减少速度。
3.根据权利要求2所述的预制桩泵送布料方法,其特征在于,
所述控制系统根据存料斗(103)的体型、混凝土顶部高度下降量信息以及混凝土密度确定存料斗(103)内混凝土质量减少速度。
4.根据权利要求1所述的预制桩泵送布料方法,其特征在于,
还包括位于混凝土泵送步骤之后的停机步骤;
在停机步骤中,当控制系统判断存料斗(103)减少的混凝土质量等于该规格桩模具(3)所需的混凝土总质量与充满泵管(101)的混凝土质量之和时,泵机(102)持续输送混凝土直至桩模具(3)回退至泵送终止位置待控制系统关停泵机(102)后,使泵管(101)与桩模具(3)相脱离;
或者,当控制系统判断存料斗(103)减少的混凝土质量等于该规格桩模具(3)所需的混凝土总质量时,控制系统关停泵机(102)以停止混凝土输送,且桩模具(3)回退至泵送终止位置以使泵管(101)与桩模具(3)相脱离。
5.根据权利要求1所述的预制桩泵送布料方法,其特征在于,
所述桩模具的准备步骤、泵机设定步骤和备料步骤同时进行;
或者,桩模具准备步骤、泵机设定步骤和备料步骤依次按顺序进行;
或者,桩模具准备步骤、备料步骤和泵机设定步骤依次按顺序进行
或者,泵机设定步骤、桩模具准备步骤和备料步骤依次按顺序进行;
或者,泵机设定步骤、备料步骤和桩模具准备步骤依次按顺序进行;
或者,备料步骤、泵机设定步骤和桩模具准备步骤依次按顺序进行;
或者,备料步骤、桩模具准备步骤和泵机设定步骤依次按顺序进行;
所述存料斗(103)的底部设有称重传感器,称重传感器与控制系统通讯连接;
该称重传感器实时检测存料斗(103)内混凝土质量,生成相应的混凝土质量信息并发送给控制系统,控制系统计时计算出存料斗(103)内混凝土质量的减少速度。
6.根据权利要求4所述的预制桩泵送布料方法,其特征在于,
所述的延时预定时间包含泵机(102)将泵管(101)内腔充满混凝土所需的时间。
7.根据权利要求2所述的预制桩泵送布料方法,其特征在于,
所述的测距机构为超声波传感器。
8.根据权利要求1所述的预制桩泵送布料方法,其特征在于,
在所述混凝土泵送步骤的末段,泵机(102)向桩模具(3)加速输送混凝土。
9.根据权利要求4所述的预制桩泵送布料方法,其特征在于,
在所述停机步骤中,当桩模具(3)与泵管(101)相脱离时,采用柔性堵头临时性封堵桩模具(3)近端的泵送进料口。
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