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礦山法地鐵隧道施工技術(shù)2024/3/29礦山法地鐵隧道施工技術(shù)1.礦山法定義傳統(tǒng)礦山法采用圓木、型鋼、鋼軌等形成支架,對開挖面形成強力支承。傳統(tǒng)礦山法的依據(jù)是“松弛理論”,認為圍巖可能由于擾動產(chǎn)生坍塌,支護需要支承圍巖在一定范圍內(nèi)由于松弛可能坍塌的巖體重量。在80年代及以前,因施工工藝落后、鋼材緊張而普遍采用。因安全性差,現(xiàn)已完全淘汰。奧地利學(xué)者米勒(Muller.L)發(fā)明。在支護手段上,采用噴射混凝土和錨桿為襯砌,把襯砌和圍巖看作是一個相互作用的整體,既發(fā)揮圍巖的自承能力,又使錨噴襯砌起到加固圍巖的作用。初期支護能隨著圍巖變形,充分發(fā)揮圍巖的自承能力。新奧法采用錨噴支護的新奧法與采用鋼木支護的傳統(tǒng)礦山法相比,不僅僅是支護手段上的革新,更重要的是工程概念的不同。與前二者相比,限制圍巖變形,是礦山法的概念。城市地鐵工程基本屬于淺埋礦山法。淺埋礦山法礦山法地鐵隧道施工技術(shù)2.礦山法隧道施工方法開挖臺階法1全斷面法2CD法3CRD法4雙側(cè)壁導(dǎo)坑法5中導(dǎo)洞法7冷凍法8偏洞法6礦山法地鐵隧道施工技術(shù)2.1臺階法爆破和臺階法人工開挖施工工序施做超前支護,注漿加固地層;留核心土開挖1部土體并支護開挖2部核心土,并施作臨時仰拱、封閉開挖3部土體,施作初期支護(封閉成環(huán))施做仰拱二次襯砌拆除臨時仰拱,施作拱部二次襯砌,封閉成環(huán)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)2.2臺階法(環(huán)形臺階法)控制要點做好開挖工作面及前方巖體的預(yù)支護或預(yù)加固上部每循環(huán)開挖進尺控制在0.5m內(nèi),輪廓線盡可能圓順,以減小應(yīng)力集中在開挖后立即進行支護,以便盡早封閉拱頂及掌子面暴露面同一臺階中的各部開挖,相互滯后,距離不小于5~7m為宜,各臺階距離不小于10~14m①、②…表示開挖順序,Ⅰ表示超前支護,Ⅱ、Ⅳ…表示初支及二次襯砌順序礦山法地鐵隧道施工技術(shù)2.3CD法①、②…表示開挖順序,Ⅰ表示超前支護,Ⅱ、Ⅳ…表示初支及二次襯砌順序控制要點每分部開挖后及時支護,使每分部及早封閉成環(huán)工序變化處之鋼架應(yīng)設(shè)φ42鎖腳鋼管,以確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定右部導(dǎo)洞開挖,應(yīng)滯后于左部導(dǎo)洞,距離不小于15m為宜臨時鋼架的拆除應(yīng)等洞身主體結(jié)構(gòu)初期支護施工完畢并穩(wěn)定后,方可進行礦山法地鐵隧道施工技術(shù)2.4CRD法控制要點要加強對超前小導(dǎo)管施工及注漿效果的控制上導(dǎo)坑①、③部的開挖循環(huán)進尺控制為1榀鋼架間距(0.6~0.75m)中間支護系統(tǒng)的拆除要在圍巖變形穩(wěn)定后拆除,一次拆除長度不宜超過6m中隔壁混凝土拆除時,要防止對初期支護系統(tǒng)形成大的振動和擾動①、②…表示開挖順序,Ⅰ表示超前支護,Ⅱ、Ⅳ…表示初支及二次襯砌順序礦山法地鐵隧道施工技術(shù)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)2.5雙側(cè)壁導(dǎo)坑法控制要點加強超前支護施工的質(zhì)量控制,保證效果兩側(cè)壁導(dǎo)坑開挖支護施工超前中槽部位10~15m中槽開挖后,拱部鋼架與兩側(cè)壁鋼架的連接是難點,兩側(cè)壁導(dǎo)坑鋼架的位置應(yīng)準確定位初期支護穩(wěn)定后拆除臨時支護,一次拆除長度不得大于6m,并及時施作仰拱及二次襯砌①、②…表示開挖順序,Ⅰ表示超前支護,Ⅱ、Ⅳ…表示初支及二次襯砌順序礦山法地鐵隧道施工技術(shù)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)2.6偏洞法控制要點對先施工的單洞,中墻部分也一并開挖支護和襯砌,中墻頂部圍巖應(yīng)根據(jù)具體情況加強支護后開挖的單洞,必須嚴格控制下臺階的開挖長度,開挖后要及時施作二次襯砌,最大限度地縮短不對稱結(jié)構(gòu)后開挖的洞要在先開挖的洞施工完主體結(jié)構(gòu)后才能進行,尤其是要在仰拱施工后后開挖的洞,在開挖靠中墻部分的圍巖時,可以通過控制爆破,減少對中墻的破壞礦山法地鐵隧道施工技術(shù)已經(jīng)完成的偏洞法開挖礦山法地鐵隧道施工技術(shù)2.7中導(dǎo)洞法控制要點中導(dǎo)洞初襯施作完后,應(yīng)盡快施作中隔墻正洞開挖循環(huán)進尺與設(shè)計鋼架間距相同工序變化處之鋼架應(yīng)設(shè)φ42鎖腳鋼管,以確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定鋼架之間縱向連接鋼筋應(yīng)按要求設(shè)置,及時施作并連接牢固右洞開挖應(yīng)滯后于左洞,距離不小于6m為宜。臨時鋼架的拆除應(yīng)等洞身主體結(jié)構(gòu)初期支護施工完畢并穩(wěn)定后,方可進行。礦山法地鐵隧道施工技術(shù)中導(dǎo)洞法開挖礦山法地鐵隧道施工技術(shù)中間為中導(dǎo)洞,兩邊為CD法礦山法地鐵隧道施工技術(shù)3礦山法隧道施工工序人工機械爆破開挖地面注漿洞內(nèi)深孔注漿洞內(nèi)水平旋噴超前預(yù)加固防水板止水帶注漿防水層鋼筋混凝土二次襯砌錨桿格柵噴砼初期支護開始完成礦山法地鐵隧道施工技術(shù)3.1.1超前預(yù)加固(洞內(nèi)深孔劈裂注漿)注漿目的減少開挖面滲漏水改良地層,防止過大沉降、坍塌控制標準水泥漿水灰比0.8:1~1:1水玻璃模數(shù)2.6~2.8,水玻璃濃度35B注漿后地層滲透系數(shù)應(yīng)不大于10-6cm/s注漿壓力1~4Mpa施工注意事項要進一步核實地質(zhì)情況,先試后作,選定最佳注漿參數(shù)注漿過程中詳細記錄注漿量、注漿壓力及注漿工序的作業(yè)時間等,及時分析總結(jié),改進注漿作業(yè)。注漿過程中隨時觀察注漿量及注漿泵排漿量的變化,分析注漿情況,防止注漿中堵管、串管和漏管。礦山法地鐵隧道施工技術(shù)雙液漿注漿機(注漿機進漿管)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)雙液漿注漿機(非工作狀態(tài))礦山法地鐵隧道施工技術(shù)洞內(nèi)注漿工作面(廢水廢漿很少)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)注漿后開挖效果礦山法地鐵隧道施工技術(shù)洞內(nèi)上臺階人工開挖礦山法地鐵隧道施工技術(shù)洞內(nèi)下臺階機械開挖(注漿效果好)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)洞內(nèi)下臺階鋼筋(等待噴混)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)3.1.2超前預(yù)加固(洞內(nèi)水平旋噴樁)水平旋噴樁:通過水平鉆機把漿液以高壓旋噴流的形式噴射到土體內(nèi),在緩慢旋轉(zhuǎn)和進退的同時切割土體,強制土顆粒與漿液混合,凝固后形成水泥土柱狀固結(jié)體旋噴形成樁土體相互咬接以同心圓形式在隧道拱頂及周邊形成封閉的水平旋噴樁帷幕體原理優(yōu)點可控性:漿液注入部位和范圍可控均勻性:設(shè)計樁徑范圍內(nèi)的土體加固均勻程度較好綜合效果好:提高復(fù)合土體強度、防滲、抗滑、預(yù)支護等作用礦山法地鐵隧道施工技術(shù)水平旋噴樁典型設(shè)計礦山法地鐵隧道施工技術(shù)水平旋噴樁設(shè)計技術(shù)要點特制精品水晶圖表集樁長、樁徑的選擇應(yīng)根據(jù)鉆機的能力,即鉆機的扭矩和鉆桿的剛度而定,鉆機的扭矩和鉆桿的剛度大則樁長和樁徑可以選擇大一些;反之,則應(yīng)小一些。對于普通錨桿鉆機,其所配最大直徑鉆桿為D=80mm的鉆桿,樁長不宜超過20m,樁徑宜選擇400~600mm。如果樁太長,由于鉆桿的剛度不夠,樁的底部在鉆桿的自重作用下會逐漸向下方偏移最終會侵入開挖輪廓線以內(nèi)而失去作用;如果樁徑過大,由于鉆桿的扭矩不夠,則會使鉆進速度降低,或根本鉆不進去。咬合厚度的選擇相鄰樁間咬合厚度的大小應(yīng)根據(jù)樁徑和樁長來進行選擇,如果樁較長,樁徑較大,則咬合厚度可以大一些;反之則應(yīng)小一些。一般水平攪拌樁的咬合厚度以5cm為宜。礦山法地鐵隧道施工技術(shù)水平旋噴樁設(shè)計技術(shù)要點特制精品水晶圖表集外插角的選擇由于前后環(huán)樁之間存在一個搭接問題,故水平攪拌樁不能沿隧道軸線方向鉆進,必須向外偏移一個角度,這就是常說的外插角。水平攪拌樁的外插角應(yīng)根據(jù)樁長、樁徑及兩環(huán)樁之間的搭接長度和搭接間隙大小經(jīng)計算而選定。對于側(cè)墻部位的樁,其外插角直接采用計算值就可以;對于拱部的樁考慮到鉆桿自重的作用可能樁底會向下偏移,其外插角可以在計算值的基礎(chǔ)上再增加0.5度。旋噴技術(shù)參數(shù)應(yīng)按照設(shè)計確定的樁徑、樁長現(xiàn)場施工試驗確定。對于樁徑600mm,樁長12~18m的水平旋噴樁,一般的旋噴注漿壓力大于21MPa,后退速度20cm/min~25cm/min,旋轉(zhuǎn)速度20r/min~25r/min;噴嘴個數(shù)及直徑:雙噴嘴,A2.5mm~2.8mm。礦山法地鐵隧道施工技術(shù)水平旋噴樁主要機械設(shè)備配置設(shè)備名稱型號規(guī)格單位數(shù)量設(shè)備動力/kw備注水平旋噴鉆機MY-2X型臺125×2空壓機10m3臺175×1高壓注漿泵YL-500臺175×1攪拌機Nj-1000臺15.5×1排污泵FC15臺23.0×1高壓注漿管A25mmm150礦山法地鐵隧道施工技術(shù)水平旋噴樁施工機械——國內(nèi)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)水平旋噴樁應(yīng)用于CRD法隧道現(xiàn)場礦山法地鐵隧道施工技術(shù)水平旋噴樁應(yīng)用于單線洞礦山法地鐵隧道施工技術(shù)水平旋噴樁施工技術(shù)措施鉆機就位機座平穩(wěn),立軸要與孔位正對,孔位偏差不大于50mm,傾角與設(shè)計誤差不大于1°1旋噴樁施工必須間隔2孔進行跳打,嚴禁用清水鉆進;宜采用帶漿鉆進或空壓機風動成孔2鉆機距離高壓泵的距離每超過50m,應(yīng)調(diào)高注漿泵壓1MPa,保證旋噴樁樁徑達到設(shè)計要求3漿液配置必須按水灰比1:1嚴格執(zhí)行,復(fù)合速凝劑在旋噴前加入攪拌罐,并盡快送漿進行旋噴4礦山法地鐵隧道施工技術(shù)水平旋噴樁施工技術(shù)措施鉆頭鉆進至設(shè)計深度時,先做原地旋噴,待返漿由導(dǎo)漿管流出后,方可開始提升(后退)5旋噴提升中,鉆桿搭接長度不小于200mm,以避免出現(xiàn)斷樁6卸鉆桿時,動作要快;先停止后退、送漿后,盡快卸接管,恢復(fù)給漿后再旋轉(zhuǎn)數(shù)圈方可后退7封堵孔口:噴頭退至離孔口1.5m~1m時停止旋噴,待無清漿外流后用木塞封堵防止?jié){液外流8礦山法地鐵隧道施工技術(shù)水平旋噴樁與深孔注漿的優(yōu)缺點對比施工周期長,標準斷面旋噴樁一個循環(huán)需要15天左右,而超前注漿只需要4~5天,注漿完成2小時就可以開挖。1廢泥漿多,高壓水對土體進行的切割、攪拌,置換出大量廢泥漿,積存在隧道內(nèi),造成文明施工差,而深孔注漿只產(chǎn)生沖洗管道的少量廢水2代價高,工法需要專業(yè)高壓旋噴設(shè)備、制漿、注漿設(shè)備和專業(yè)的操作人員,水泥消耗量大,造成每米單價很高,一般只在淤泥質(zhì)土體采用3無法替代超前注漿,一般只設(shè)計在上半拱施做旋噴樁,對掌子面和下半拱仍需要進行超前注漿,才能形成完整的擋水墻體。高壓對相鄰工序影響也較大4礦山法地鐵隧道施工技術(shù)旋噴樁加固咬合效果旋噴后拱頂旋噴樁細部礦山法地鐵隧道施工技術(shù)3.2.開挖方法適用范圍1.適用于V、VI級圍巖2.對防震要求高、沉降要求很高的地段,如房屋下方、樁基切除方法人工及小型挖掘機開挖人、機開挖法鉆爆法光面爆破1.適用于I、II、III級圍巖2.掏槽眼→輔助眼→周邊眼→底板眼預(yù)裂爆破1.適用于III、IV級圍巖2.周邊眼→掏槽眼→輔助眼→底板眼適用范圍1.IV、V級圍巖2.對防震要求高、沉降要求較高的地段,如城市地鐵微震爆破法開挖方法分類礦山法地鐵隧道施工技術(shù)3.2.3開挖——微震爆破控制控制目的減小爆破震動對周邊建筑的影響施工沉降控制在允許范圍內(nèi)杜絕坍塌事故控制標準最大爆破振速控制在1.5cm/s以內(nèi)或更小沉降控制2.5cm以內(nèi)或更小控制措施縮短每循環(huán)進尺,一般0.5~1.5米選用震動烈度小的炸藥多分段,減小單段用藥量。最大單段用藥量Q計算如下:(K、α經(jīng)驗回歸數(shù)據(jù),一般取120、2.0,R距離,ν震速控制標準)關(guān)鍵部位采用靜態(tài)爆破或人工開挖礦山法地鐵隧道施工技術(shù)3.3.初期支護超前錨桿超前小導(dǎo)管大管棚超前支護濕噴工藝厚度平整度噴混凝土系統(tǒng)錨桿藥卷錨桿鎖腳錨管錨桿鋼筋格柵型鋼格柵格柵完成開始礦山法地鐵隧道施工技術(shù)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)3.4防水工程防水設(shè)計以防為主,剛?cè)峤Y(jié)合,多道設(shè)防,因地制宜,綜合治理初支防水+防水層+二襯防水形成復(fù)合防、堵水體系變形縫、后澆帶、施工縫、預(yù)埋件、預(yù)留通道接頭、各種結(jié)構(gòu)的接口等部位設(shè)置加強措施防水等級為二級,不允許漏水礦山法地鐵隧道施工技術(shù)復(fù)合式防水體系初支防水噴射混凝土防水效果差,需要在初期支護完成后進行注漿處理,同時填充初支與圍巖之間的空隙圍巖有明顯滲漏地段需要進行注漿處理,鋪設(shè)防水層前不能有明顯滲漏防水層防水板+無紡布形成防水第二道防線防水板焊接質(zhì)量是關(guān)鍵二襯防水二襯混凝土自防水能力,砼防水等級P10施工縫、沉降縫防水措施注漿填充二襯與初支之間的空隙以及混凝土本身的空隙。水泥漿是最好的注漿材料礦山法地鐵隧道施工技術(shù)防水層施工質(zhì)量控制關(guān)鍵點初支表面基本平整無尖銳物基面處理焊接質(zhì)量盡量采用機械焊接充氣檢驗鋪設(shè)要求防水板鋪設(shè)不宜緊繃平順、貼緊成品保護鋼筋加工期間保護混凝土灌注期間保護礦山法地鐵隧道施工技術(shù)鋼筋頭處理注漿管處理基面處理方法礦山法地鐵隧道施工技術(shù)錨桿頭處理砂漿抹平拱部應(yīng)滿足D/L≤1/8基面處理方法礦山法地鐵隧道施工技術(shù)防水層鋪設(shè)要求標出隧道拱頂中心線,根據(jù)基面凹凸情況留足富余量,由拱部向兩側(cè)鋪設(shè)。用射釘將熱塑性墊圈和緩沖層平順地固定在基面上,固定點間距宜為0.5~0.8m。緩沖層接縫搭接寬度不得小于5cm,一般僅設(shè)環(huán)向接縫,鋪設(shè)的緩沖層應(yīng)平順,無隆起,無皺褶。緩沖層施工防水板的鋪設(shè)松緊適度并留有余量,實鋪長度與初期支護基面弧長的比值為10:8。采用電熱壓焊器熱熔緩沖層熱塑性墊圈,使防水板與熱塑性墊圈融化粘結(jié)為一體。兩幅防水板的搭接寬度不應(yīng)小于15cm,分段鋪設(shè)的防水板的邊緣部位應(yīng)預(yù)留至少60cm的搭接余量。防水板鋪設(shè)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)防水板固定圖礦山法地鐵隧道施工技術(shù)防水板焊接焊接要求焊接設(shè)備焊接要求風熱式爬焊機礦山法地鐵隧道施工技術(shù)防水層施工礦山法地鐵隧道施工技術(shù)施工縫防水設(shè)計要求注意事項止水帶埋置位置要準確,平直,固定牢固先澆混凝土表面必須鑿毛,鑿毛時,混凝土必須達到一定的強度充分振搗,保證混凝土與止水帶緊密結(jié)合礦山法地鐵隧道施工技術(shù)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)變形縫防水設(shè)計要求注意事項鋼邊橡膠止水帶安設(shè)位置要準確,其中間空心圓環(huán)與變形縫中心線重合槽體內(nèi)嵌單組分聚氨酯密封膠后,用隔離層將密封膏與槽內(nèi)上下嵌縫材料隔開,只能與槽內(nèi)兩側(cè)混凝土粘結(jié)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)3.5二次襯砌

二襯設(shè)計理念初期支護在二襯過程中逐步拆除二襯承受100%的荷載傳統(tǒng)礦山法襯砌圍巖變形達到80%以上時二襯初支與圍巖承受80%以上荷載,二襯約20%新奧法復(fù)合式襯砌初支承受幾乎100%的荷載二襯起應(yīng)力儲備和裝飾、防水作用淺埋礦山法復(fù)合襯砌礦山法地鐵隧道施工技術(shù)CD法隧道中隔壁拆除

(拆除一段、預(yù)留一段,保證拱頂沉降穩(wěn)定)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)二次襯砌施工方法小模板整體襯砌◆靈活多變、適應(yīng)性強◆成本較低,但勞動強度高,進度慢◆外觀較難控制◆控制重點:支撐系統(tǒng)、板縫礦山法地鐵隧道施工技術(shù)大斷面滿堂架

(配16工字鋼弧拱和3015標準鋼模板)礦山法地鐵隧道施工技術(shù)二次襯砌施工方法鋼模臺車整體襯砌◆整體移動式模板臺車◆穿越式分體移動模板臺車◆斷面固定◆混凝土設(shè)備配套◆混凝土搗固問題礦山法地鐵隧道施工技術(shù)拼裝中的大斷面臺車礦山法地鐵隧道施工技術(shù)二次襯砌施工流程施工準備模板安裝砼制備運送砼灌注拆模養(yǎng)護壓漿礦山法地鐵隧道施工技術(shù)模筑襯砌施工準備工作斷面檢查1測量檢查開挖斷面欠挖部分按規(guī)范要求進行鑿除做好斷面檢查記錄放線定位2測量確定襯砌立模位置預(yù)留誤差量和預(yù)留沉落量注意曲線地段的加寬拱架模板整備3立模前將拱架和模板進行試拼模板表面要涂抹防銹劑注意曲線加寬后的襯砌及模板尺寸立模4根據(jù)放線位置,安裝拱架模板或鋼模臺車就位做好各項檢查:位置、尺寸、方向、標高、坡度、穩(wěn)定性等礦山法地鐵隧道施工技術(shù)混凝土的制備與運送

混凝土制備嚴格按照選定的配合比拌合,特別要嚴格控制加水量,保證水灰比的正確性,使混凝土硬化后能獲得設(shè)計要求的強度和耐久性

混凝土運送途中運輸?shù)臅r間應(yīng)盡量縮短,一般不應(yīng)超過45min。如有離析現(xiàn)象時,應(yīng)進行再攪拌后方可灌筑入模。由攪拌站運出的混凝土,在任何情況下均不得在中途加水。礦山法地鐵隧道施工技術(shù)混凝土灌注施工要求Addyourtitleinhere保證搗固密實,使襯砌具有良好的抗?jié)B防水性能,尤其應(yīng)處理好施工縫。1整體模筑時,應(yīng)注意對稱灌筑,兩側(cè)同時或交替進行,以防止偏壓而引起誤差。2襯砌混凝土灌筑應(yīng)分段進行,混凝土灌筑時的自由傾落高度不宜超過2m。3混凝土應(yīng)分層灌筑,根據(jù)拌合能力、運輸條件、灌筑速度等決定,一般為15~30cm。4礦山法地鐵隧道施工技術(shù)混凝土灌注施工注意事項Addyourtitleinhere拱腳1m范圍內(nèi)的超挖,用同級砼回填灌筑;其他部位的超挖可用漿砌片石回填密實。5砼灌筑要連續(xù),若出現(xiàn)間斷,應(yīng)按照施工接縫進行處理,務(wù)使襯砌具有較好的整體性。6襯砌的分段施工縫應(yīng)與設(shè)計沉降縫、伸縮縫及設(shè)備洞位置統(tǒng)一考慮,合理確定位置。7灌筑拱圈混凝土時,應(yīng)從兩側(cè)拱腳開始,同時向拱頂分層對稱地進行,層面保持輻射狀。8礦山法地鐵隧道施工技術(shù)混凝土的拆模、養(yǎng)護與壓漿Addyourtitleinhere拆模、養(yǎng)護混凝土強度達到2.5MPa時方可拆模澆水養(yǎng)護時間不少于14天(以混凝土表面保持濕潤為宜)壓漿漿工作宜在與襯砌作業(yè)區(qū)保持70~100m距離范圍內(nèi),同時向前推進,如留待隧道襯砌完成后再壓漿,效果不好壓漿漿液材料多采用單液水泥漿礦山法地鐵隧道施工技術(shù)礦山法施工常見質(zhì)量問題與對策礦山法地鐵隧道施工技術(shù)

問題描述開挖面或初期支護輪廓與設(shè)計不符,超挖或欠挖1.超欠挖問題解決對策1、測量導(dǎo)線控制關(guān)2、開挖面、格柵安裝精確定位3、成型斷面檢查4、噴砼表面平整問題危害1、超挖造成混凝土回填加大成本2、欠挖照成二襯厚度不足;處理欠挖易造成坍塌或加大沉降3、防水層易破裂產(chǎn)生原因1、測量控制不嚴2、圍巖坍塌3、初支定位不準4、噴射混凝土表面不飽滿礦山法地鐵隧道施工技術(shù)問題描述初期支護與圍巖之間有空隙產(chǎn)生原因1、圍巖松動,開挖過程中超挖嚴重2、噴射混凝土

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