CN116791410B - 一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法,该方法包括以下步骤:根据路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔;在钻孔过程中,同时插入套管,得到成孔;向成孔中置入吸导水结构;拔出套管,并对孔隙进行填充封闭;其中,所述吸导水结构包括毛细排水管、导水土工布。本申请提供的技术方案,能够降低高速铁路路基积水点整治的成本及整治效率。
Description
技术领域
本申请涉及高速铁路路基排水技术领域,尤其涉及一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法。
背景技术
现有的针对铁路路基的导水土工布铺设方案,均是在铁路路基铺设时,预先铺设在路基中。该铺设方案对于既有铁路路基,土工布无法做到全覆盖,且需要进行移除上部结构“大揭盖”进行土工布的布设,增加养护维修的成本和人工成本,需要中断行车,严重消耗人物力。
因此,如何提供一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法,其能够降低高速铁路路基积水点整治的成本及整治效率,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明的目的在于能够降低高速铁路路基积水点整治的成本及整治效率。本发明提供一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法,该方法包括以下步骤:根据路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔;在钻孔过程中,同时插入套管,得到成孔;向成孔中置入吸导水结构;拔出套管,并对孔隙进行填充封闭;其中,所述吸导水结构包括毛细排水管、导水土工布。
根据本发明的实施方案,提供一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法:
一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法,该方法包括以下步骤:根据路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔;在钻孔过程中,同时插入套管,得到成孔;向成孔中置入吸导水结构;拔出套管,并对孔隙进行填充封闭;其中,所述吸导水结构包括毛细排水管、导水土工布。
进一步地,作为本发明一种更为优选地实施方案,所述吸导水结构包括吸水段和蒸发段;所述吸水段位于所述路基中;所述蒸发段从所述路基中露出,并沿所述路基的坡面设置;所述蒸发段的长度为0.1-3米;优选的,所述蒸发段的长度为0.2-0.3米。
进一步地,作为本发明一种更为优选地实施方案,该方法还包括以下步骤:在所述蒸发段上设置电加热装置,所述电加热装置的电能来源于太阳能、风能、高速铁路电网。
进一步地,作为本发明一种更为优选地实施方案,该方法还包括以下步骤:在所述吸水段上设置水分传感器、流量传感器;在所述蒸发段上设置温度传感器、蒸发量传感器;获取所述水分传感器、所述流量传感器、所述温度传感器、所述蒸发量传感器的信号数据,控制所述电加热装置的工作状态。
进一步地,作为本发明一种更为优选地实施方案,所述“向成孔中置入吸导水结构”具体包括以下步骤:将毛细排水管和导水土工布分别置入成孔中;其中,所述毛细排水管位于导水土工布的上方或下方。
进一步地,作为本发明一种更为优选地实施方案,所述“向成孔中置入吸导水结构”具体包括以下步骤:先将导水土工布包裹在毛细排水管的外壁上;再将毛细排水管插入设置在成孔中。
进一步地,作为本发明一种更为优选地实施方案,所述“拔出套管,并对孔隙进行填充封闭”具体包括以下步骤:在拔出套管的过程中,从成孔最深处起,向成孔内注入泡沫轻质土;待泡沫轻质土溢出成孔时,暂停泡沫轻质土的填充。
进一步地,作为本发明一种更为优选地实施方案,该方法还包括以下步骤:在拔出套管前,在路基坡面处铺设混凝土挡土墙;在混凝土挡土墙上,沿路基长度方向设置集水槽,所述集水槽与毛细导水管连通。
进一步地,作为本发明一种更为优选地实施方案,所述“根据路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔”具体包括以下步骤:分析路基积水点信息,识别区需要排水的排水区域,排水区域的沿路基的第一排水长度为L1,排水区域位于路基的高度为第一排水高度G1;根据第一排水长度L1,得到排水铺排长度L2,根据第一排水高度G1,得到路基上排水铺排高度G2;根据所述排水铺排长度L2和所述排水铺排高度G2,从路基边坡向路基内部钻孔多个;其中,多个钻孔依次并排设置。
进一步地,作为本发明一种更为优选地实施方案,所述钻孔的钻入仰角大于等于5°。
进一步地,作为本发明一种更为优选地实施方案,所述导水土工布包括纬向纱线、径向纱线;所述纬向纱线与所述径向纱线交叉编制;所述纬向纱线的材料为由聚丙烯改性的聚酯类材料;所述径向纱线的材料包括1,4-苯二甲酸二甲酯与1,2-乙二醇和 2,2’-氧双[乙醇]聚合的聚酯纤维。
与现有技术相比,本申请提供的技术方案中,根据预先获取的高速铁路路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔;在钻孔的同时,插入套管,进而得到结构稳定的成孔;接着向成孔中置入吸导水结构,直至积水点处;最后,在拔出套管的同时,剩余孔隙进行填充封闭。该技术方案,创造性的将微盾构技术应用于现有高速铁路路基排水改造的施工场景中,不需要对存在积水点或积水隐患的高速铁路路段的路基进行由上至下的拆除铺设;提高了针对高速铁路路基的积水点的整治效率。本申请提供的技术方案,能够降低高速铁路路基积水点整治的成本及整治效率。
附图说明
图1为本申请方案的实施例中应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法的主要步骤流程图;
图2为本申请方案的实施例中包含混凝土挡土墙和集水槽方案的吸导水结构位置示意图;
图3为本申请方案的实施例中对整个路基进行钻孔得到成孔的示意图;
图4为本申请方案的实施例中垂直路基方向的吸导水结构铺设示意图;
图5为本申请方案的实施例中吸导水结构的吸水段和蒸发段示意图。
附图标记:
吸水段A1;蒸发段A2;路基C0;成孔C1;吸导水结构C2;集水槽C3;泡沫轻质土C4;混凝土挡土墙C5。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上,它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上;当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
须知,本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本申请可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
根据本发明的实施方案,提供一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法:
一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法,该方法包括以下步骤:根据路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔;在钻孔过程中,同时插入套管,得到成孔C1;向成孔C1中置入吸导水结构C2;拔出套管,并对孔隙进行填充封闭;其中,所述吸导水结构C2包括毛细排水管、导水土工布。
本申请提供了一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法的技术方案。在该技术方案中,根据预先获取的高速铁路路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔;在钻孔的同时,插入套管,进而得到结构稳定的成孔C1;接着向成孔C1中置入吸导水结构C2,直至积水点处;最后,在拔出套管的同时,剩余孔隙进行填充封闭。该技术方案,创造性的将微盾构技术应用于现有高速铁路路基排水改造的施工场景中,不需要对存在积水点或积水隐患的高速铁路路段的路基进行由上至下的拆除铺设;提高了针对高速铁路路基的积水点的整治效率。本申请提供的技术方案,能够降低高速铁路路基积水点整治的成本及整治效率。
需要进一步说明的是,现有的导水土工布,均是以平铺的方式预先铺设在高速铁路的路基中,然后在铺设上层路基及铁轨,使用方式单一;而通过本申请方案,可以对现有的高速铁路路基进行针对性的积水点排水整治,同时使得导水土工布的使用方式多样化,提高导水土工布的实用性。
需要说明的是,路基积水点信息,通过勘探的手段获取,如通过地质雷达获取高速铁路路基的积水点情况,汇总处理得到路基积水点信息。
具体地进行阐述,在本发明实施例中,所述吸导水结构C2包括吸水段A1和蒸发段A2;所述吸水段A1位于所述路基中;所述蒸发段A2从所述路基中露出,并沿所述路基的坡面设置;所述蒸发段A2的长度为0.1-3米;优选的,所述蒸发段A2的长度为0.2-0.3米。
需要说明的是,吸水段上的经纱结构用于吸附土工布上方的水分,并将水分沿土工布输送至蒸发段。蒸发段裸露并铺设在铁路路基的两侧坡面上,在水分蒸发的作用下,蒸发段的湿度小于吸水段的湿度,进而土工布通过毛细虹吸效应,实现将吸水段的水分输送至蒸发段。
具体地进行阐述,在本发明实施例中,该方法还包括以下步骤:在所述蒸发段A2上设置电加热装置,所述电加热装置的电能来源于太阳能、风能、高速铁路电网。
具体地进行阐述,在本发明实施例中。该方法还包括以下步骤:在所述吸水段A1上设置水分传感器、流量传感器;在所述蒸发段A2上设置温度传感器、蒸发量传感器;获取所述水分传感器、所述流量传感器、所述温度传感器、所述蒸发量传感器的信号数据,控制所述电加热装置的工作状态。
需要说明的是,通过设置在蒸发段的电加热装置,能够加速蒸发段的水分蒸发,进而实现提高吸导水结构C2吸水排水能力的目的。
需要说明的是,通过试验可知,当蒸发段的水分高于一定阈值时,蒸发段对吸水段的毛细虹吸力降低,如当前路段空气湿度大或正处于雨天状态;蒸发段对吸水段的吸水力减弱;为了解决这个问题,通过水分传感器、流量传感器、温度传感器、蒸发量传感器对吸导水结构C2上的吸水排水状态进行监控;当识别到,当前积水点的积水量超过第一阈值时,无论外部环境状态均,启动电加热装置以降低蒸发段的含水量,促进吸导水结构C2吸水排水。当识别到,当前积水点的积水量小于第一阈值,且大于第二阈值时,在识别到外界湿度低于第一湿度阈值时,再启动电加热装置进行吸导水结构C2的吸水排水控制。
需要补充说明的是,在本申请进一步的实施例中,电加热装置的电发热部分为电发热丝,电发热丝以编织的方式与纬向纱线、径向纱线一起编织进吸导水结构C2的导水土工布的蒸发段中,提高电加热装置对吸导水结构C2蒸发段的蒸发控水效果。
具体地进行阐述,在本发明实施例中,所述“向成孔C1中置入吸导水结构C2”具体包括以下步骤:将毛细排水管和导水土工布分别置入成孔C1中;其中,所述毛细排水管位于导水土工布的上方或下方。
具体地进行阐述,在本发明实施例中,所述“向成孔C1中置入吸导水结构C2”具体包括以下步骤:先将导水土工布包裹在毛细排水管的外壁上;再将毛细排水管插入设置在成孔C1中。
需要说明的是,毛细排水管和导水土工布具有两种结合放置方式;一种是毛细排水管位于导水土工布的上方或下方位置;另一种是导水土工布包设在毛细排水管的外壁上。在第二种实施方式中,导水土工布在吸附到路基中的水体后,部分水体渗入毛细排水管中,由于有导水土工布的阻隔作用,泥沙不易引入毛细排水管中,以阻挡毛细排水管的排水作用。通过将毛细排水管与导水土工布相结合,提高吸导水结构C2的排水效果。
具体地进行阐述,在本发明实施例中,所述“拔出套管,并对孔隙进行填充封闭”具体包括以下步骤:在拔出套管的过程中,从成孔C1最深处起,向成孔C1内注入泡沫轻质土C4;待泡沫轻质土C4溢出成孔C1时,暂停泡沫轻质土C4的填充。
需要说明的是,在微盾构技术的应用过程中,当吸导水结构C2放置完成后,将撤出套管,与此同时像成孔C1内注入泡沫轻质混凝土以对成孔C1内部结构进行支撑;实现在套管脱出后,强化成孔C1结构的效果。
需要补充说明的是,经过研究发现,虽然泡沫轻质混凝土本身具有质量轻结构强的特点。但在具体实施过程中,直接浇筑封堵孔隙的泡沫轻质土C4,会对吸导水结构C2的吸水效果造成一定的阻碍影响。为了解决这个问题,本申请的技术方案,创新性的提出,预制带有混凝土的吸导水结构C2的技术方案;即对于选定的吸导水结构C2先将其置入竖直的固定容器中,该竖直容器的侧壁设置有多个可拆卸的用于抵触吸导水结构C2的支撑棒;再对竖直容器进行第一种泡沫轻质混凝土的浇筑;定型之后脱模,取出支撑棒,得到预制带混凝土的吸导水结构C2;该预制带混凝土吸导水结构C2具有多个因支撑棒留下的孔洞,更好对成孔C1中的水分进行吸附。
需要说明的是,在该技术方案中,第一种泡沫轻质混凝土与孔隙封闭时所使用的第二种泡沫轻质混凝土的组分不同;第一种泡沫轻质混凝土定型后其缝隙和透水性优于第二种泡沫轻质混凝土。进而在确保实现对成孔C1内部结构支撑的作用的同时,达到提高一定吸导水结构C2吸水能力的效果。
具体地进行阐述,在本发明实施例中,该方法还包括以下步骤:在拔出套管前,在路基坡面处铺设混凝土挡土墙C5;在混凝土挡土墙C5上,沿路基长度方向设置集水槽C3,所述集水槽C3与毛细导水管连通。
需要说明的是,通过混凝土挡土墙C5,防止路基滑坡。
具体地进行阐述,在本发明实施例中,所述“根据路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔”具体包括以下步骤:分析路基积水点信息,识别区需要排水的排水区域,排水区域的沿路基的第一排水长度为L1,排水区域位于路基的高度为第一排水高度G1;根据第一排水长度L1,得到排水铺排长度L2,根据第一排水高度G1,得到路基上排水铺排高度G2;根据所述排水铺排长度L2和所述排水铺排高度G2,从路基边坡向路基内部钻孔多个;其中,多个钻孔依次并排设置。
需要说明的是,该方案具体通过积水点信息,进行吸导水结构C2安装方案的调整,提高方案的适用性。
具体地进行阐述,在本发明实施例中,所述钻孔的钻入仰角大于等于5°。
需要说明的是,具有一定坡度,促进对积水点的排水效果。
具体地进行阐述,在本发明实施例中,所述导水土工布包括纬向纱线、径向纱线;所述纬向纱线与所述径向纱线交叉编制;所述纬向纱线的材料为由聚丙烯改性的聚酯类材料;所述径向纱线的材料包括1,4-苯二甲酸二甲酯与1,2-乙二醇和 2,2’-氧双[乙醇]聚合的聚酯纤维。
需要说明的是,通过采用1,4-苯二甲酸二甲酯与1,2-乙二醇和 2,2’-氧双[乙醇]聚合的聚酯纤维作为径向纱线的材料,使得整个土工布具有良好的亲水性;进一步的,使得土工布在径向上,具有优良的主动排水性能。另外,通过采用聚酯类材料作为纬向纱线的材料,提高土工布在纬向上的强度,提高整体材料的耐久性和耐压性。本申请提供的技术方案,能够提高土工布的亲水及排水性能。
实施例1
一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法,该方法包括以下步骤:根据路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔;在钻孔过程中,同时插入套管,得到成孔C1;向成孔C1中置入吸导水结构C2;拔出套管,并对孔隙进行填充封闭;其中,所述吸导水结构C2包括毛细排水管、导水土工布。
实施例2
重复实施例1,只是所述吸导水结构C2包括吸水段A1和蒸发段A2;所述吸水段A1位于所述路基中;所述蒸发段A2从所述路基中露出,并沿所述路基的坡面设置;所述蒸发段A2的长度为0.1-3米;优选的,所述蒸发段A2的长度为0.2-0.3米。
实施例3-1
重复实施例1,只是该方法还包括以下步骤:在所述蒸发段A2上设置电加热装置,所述电加热装置的电能来源于太阳能、风能、高速铁路电网。
实施例3-2
重复实施例3-1,只是该方法还包括以下步骤:在所述吸水段A1上设置水分传感器、流量传感器;在所述蒸发段A2上设置温度传感器、蒸发量传感器;获取所述水分传感器、所述流量传感器、所述温度传感器、所述蒸发量传感器的信号数据,控制所述电加热装置的工作状态。
实施例4
重复实施例1,只是所述“向成孔C1中置入吸导水结构C2”具体包括以下步骤:将毛细排水管和导水土工布分别置入成孔C1中;其中,所述毛细排水管位于导水土工布的上方或下方。
实施例5
重复实施例1,只是所述“向成孔C1中置入吸导水结构C2”具体包括以下步骤:先将导水土工布包裹在毛细排水管的外壁上;再将毛细排水管插入设置在成孔C1中。
实施例6
重复实施例5,只是所述“拔出套管,并对孔隙进行填充封闭”具体包括以下步骤:在拔出套管的过程中,从成孔C1最深处起,向成孔C1内注入泡沫轻质土C4;待泡沫轻质土C4溢出成孔C1时,暂停泡沫轻质土C4的填充。
实施例7
重复实施例6,只是该方法还包括以下步骤:在拔出套管前,在路基坡面处铺设混凝土挡土墙C5;在混凝土挡土墙C5上,沿路基长度方向设置集水槽C3,所述集水槽C3与毛细导水管连通。
实施例8
重复实施例1,只是所述“根据路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔”具体包括以下步骤:分析路基积水点信息,识别区需要排水的排水区域,排水区域的沿路基的第一排水长度为L1,排水区域位于路基的高度为第一排水高度G1;根据第一排水长度L1,得到排水铺排长度L2,根据第一排水高度G1,得到路基上排水铺排高度G2;根据所述排水铺排长度L2和所述排水铺排高度G2,从路基边坡向路基内部钻孔多个;其中,多个钻孔依次并排设置。
实施例9
重复实施例7,只是所述钻孔的钻入仰角大于等于5°。
实施例10
重复实施例1,只是所述导水土工布包括纬向纱线、径向纱线;所述纬向纱线与所述径向纱线交叉编制;所述纬向纱线的材料为由聚丙烯改性的聚酯类材料;所述径向纱线的材料包括1,4-苯二甲酸二甲酯与1,2-乙二醇和 2,2’-氧双[乙醇]聚合的聚酯纤维。
需要重点补充的是,在具体的使用实施例中:
通过结合本技术发明提出的微盾构技术,改变了以往,土工布只能平铺的铺设方式,结合微盾构技术,导水土工布可以结合护壁套筒,呈现圆筒状,增加与土的接触面积,提质增效。
具体步骤包括:
1病害范围内的三维立体雷达电法检测,得出路基内部积水位置。
2钻孔时应使用孔径较管径大20mm以上的套管跟进钻孔,采用流水作业。
3成孔C1后置入导水土工布+柔性毛细排水管,拔出套管。
4导水土工布+柔性毛细排水管,裸露在路基边坡长20cm—30cm左右,并根据当地气候、温度、日照情况,按需增设加温装置,并在路基边坡处设置集水槽C3,引入排水沟。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (1)
1.一种应用于高速铁路路基的土工布快速施工方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤1:根据路基积水点信息,从路基边坡向路基内部钻孔:
分析路基积水点信息,识别需要排水的排水区域,所述路基积水点信息通过地质雷达获取高速铁路路基的积水点情况,汇总处理得到路基积水点信息;排水区域的沿路基的第一排水长度为L1,排水区域位于路基的高度为第一排水高度G1;根据第一排水长度L1,得到排水铺排长度L2,根据第一排水高度G1,得到路基上排水铺排高度G2;根据所述排水铺排长度L2和所述排水铺排高度G2,从路基边坡向路基内部钻孔多个;其中,多个钻孔依次并排设置;钻孔的钻入仰角大于等于5°;
步骤2:在钻孔过程中,同时插入套管,得到成孔(C1):
步骤3:向成孔(C1)中置入吸导水结构(C2):该吸导水结构(C2)制备方法如下:对选定的吸导水结构(C2)先将其置入竖直的固定容器中,该竖直的固定容器的侧壁设置有多个可拆卸的用于抵触吸导水结构(C2)的支撑棒;再对竖直容器进行泡沫轻质混凝土的浇筑;定型之后脱模,取出支撑棒,得到预制带有混凝土的吸导水结构(C2);该预制带有混凝土的吸导水结构(C2)具有多个因支撑棒留下的孔洞;所述吸导水结构(C2)包括吸水段(A1)和蒸发段(A2);所述吸水段(A1)位于所述路基中,设置水分传感器、流量传感器;所述蒸发段(A2)从所述路基中露出,并沿所述路基的坡面设置,所述蒸发段(A2)上设置温度传感器、蒸发量传感器以及电加热装置,该电加热装置的电能来源于太阳能、风能、高速铁路电网,所述蒸发段(A2)的长度为0.1-3米;通过上述传感器对吸导水结构(C2)上的吸水排水状态进行监控;当识别到当前积水点的积水量超过第一阈值时,无论外部环境状态,均启动电加热装置以降低蒸发段的含水量,促进吸导水结构(C2)吸水排水;当识别到当前积水点的积水量小于第一阈值,且大于第二阈值时,在识别到外界湿度低于第一湿度阈值时,再启动电加热装置进行吸导水结构(C2)的吸水排水控制;所述吸导水结构(C2)还包括毛细排水管、导水土工布;将导水土工布包裹在毛细排水管的外壁上;再将毛细排水管插入设置在成孔(C1)中;所述导水土工布包括纬向纱线、径向纱线;所述纬向纱线与所述径向纱线交叉编制;所述纬向纱线的材料为由聚丙烯改性的聚酯类材料;所述径向纱线的材料包括1,4-苯二甲酸二甲酯与1,2-乙二醇和 2,2’-氧双[乙醇]聚合的聚酯纤维;
步骤4:拔出套管,并对孔隙进行填充封闭:在拔出套管前,在路基坡面处铺设混凝土挡土墙(C5);在混凝土挡土墙(C5)上,沿路基长度方向设置集水槽(C3),所述集水槽(C3)与毛细排水管连通;在拔出套管的过程中,从成孔(C1)最深处起,向成孔(C1)内注入泡沫轻质土(C4);待泡沫轻质土(C4)溢出成孔(C1)时,暂停泡沫轻质土(C4)的填充。
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