某铁路隧道五级围岩开挖施工方案

目录
一、编制依据............................................................................................................................................. 3 二、工程概况............................................................................................................................................. 3
2.1 地质概况......................................................................................................................................3 2.2 设计参数......................................................................................................................................3 2.3 支护参数....................................................................................................错误！未定义书签。 三、开挖施工方案..................................................................................................................................... 4 3.1 开挖方法......................................................................................................................................4 3.2 施工工序流程..............................................................................................................................5 3.3 运输作业......................................................................................................................................5 3.4 开挖作业......................................................................................................................................5 四、主要技术措施..................................................................................................................................... 5 4.1 超欠挖控制措施..........................................................................................................................5 4.2 开挖中的测量控制......................................................................................................................6 五、施工方法............................................................................................................................................. 7 5.1 开挖断面施工参数......................................................................................................................7 5.2、爆破设计 ................................................................................................................................... 8 5.3、洞身初期支护 ........................................................................................................................... 8 5.4、防排水措施 ............................................................................................................................. 14 5.5、防坍技术措施 ......................................................................................................................... 14 5.6、监控量测 ................................................................................................................................. 14 5.7、供风、供水、供电和照明 ..................................................................................................... 15 六、进度计划........................................................................................................................................... 16 6.1 施工进度指标............................................................................................................................16 七、质量控制........................................................................................................................................... 17 7.1 质量目标....................................................................................................................................17 7.2 质量管理机构及保证体系.......................................................................................................17 7.3 质量检查程序............................................................................................................................17 7.4 工程质量保证措施....................................................................................................................18
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八、安全、环保及文明施工 ................................................................................................................... 19 8.1 安全方针及目标........................................................................................................................19 8.2 安全施工保证措施...................................................................................................................19 8.3 文明施工与环境保护...............................................................................................................21
九、人员、机械准备情况.......................................................................................................................22 9.1、人力资源 ................................................................................................................................. 22 9.2、机械设备 ................................................................................................................................. 23
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Ⅴ级围岩加强地段开挖及初期支护施工方案
一、编制依据 1、《……………施工图》； 2、实施性施工组织设计； 3、设计及规范要求； 4、铁路隧道施工技术规范； 5、铁路工程质量检验评定标准； 6、铁路工程水泥及水泥混凝土试验规程； 7、铁路工程水质分析操作规程； 8、铁路工程集料试验规程； 9、铁路工程施工安全技术规范； 10、爆破安全规程； 11、我方的人机料概况及施工经验。
二、工程概况 2.1 施工概况
某隧道表层为残坡积粉质粘土，下伏二叠系下统范家屯组变质砂岩和 板岩，全风化层，结构松散，易坍塌；强风化层，岩体较破碎，稳定性差； 基岩裂隙水发育。 2.2 设计参数
1.平纵断面：隧道洞身设计为单洞双线，全隧线间距为 4.6m。隧道 出口段纵向坡度为-10‰。
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2.3 支护参数 洞口段按照Ⅴ级围岩支护参数施工，采用明洞套拱支撑进洞。初期支
护以网喷混凝土+锚杆+工字钢架组成，拱部锚杆采用φ 22 组合中空注浆 锚杆，长 4.0m，环纵间距 1.5×1.5m；边墙采用φ 22 砂浆锚杆，长 4.0m， 环纵间距 1.2×1.0m；锚杆呈梅花状布置。拱部 140°范围内布设φ 42 超 前注浆小导管，长度 L=4.5 米，环向间距 0.4m；I20a 工字钢架拱、墙、 仰拱全环架设，间距 0.6m/榀；拱、墙全环布置φ 6 钢筋网片，网格尺寸 20 cm×20cm；纵向连接筋环向间距 1.0 米，采用φ 22 钢筋制作；拱部、 边墙喷射 C25 混凝土，喷射混凝土厚度为 28cm。初期支护外侧设 2 排φ 50 排水盲管，纵向间距 5m。 为防止冻胀的危害，增加隧道周边围岩的抗 渗性，开挖后采取径向注浆，注浆深度 2m，孔口环向间距约 1.8m, 孔底 环向间距约 2.5m，纵向间距 2.6m，孔口管采用φ 50（壁厚 3.5mm）热轧 无缝钢管，钢管长 1m。 三、开挖施工方案 3.1 开挖方法
洞身暗洞 V 级围岩段采用三台阶(微台阶)预留核心土法开挖。台阶高 度：上台阶 3.35m，中台阶 3.94m，下台阶 3.10m；上台阶预留核心土高 度 1.5m，开挖循环进尺：上台阶 1 榀/循环，中、下台阶 1 榀～2/循环， 具体可根据围岩情况进行调整；上台阶台阶长度 3～5m，中、下台阶开挖 时，左右侧错进 2-3m。开挖示意图见下图
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1 1
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三台阶七部法开挖图
7 开挖透视图
1
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5
栈桥
施工工序纵断面示意图 施工步骤： 第1步：施做超前支护后，开挖拱部弧形导
坑,预留核心土，施做拱部初期支护； 第2步：开挖左侧中台阶并施做初期支护； 第3步：开挖右侧中台阶并施做初期支护；
第4步：开挖左侧下台阶并施做初期支护； 第5步：开挖右侧下台阶并施做初期支护； 第6部：分别开挖上、中、下台阶核心土； 第7部：开挖隧底并施做仰拱初期支护封闭成环。
Ⅴ级围岩三台阶开挖示意图
3.2 施工工序流程
超前支护
.0
测量→钻孔→装药→爆破→通风→找顶→初喷→出碴运输→立钢拱
架→测量检查→挂钢筋网→锚杆施作→超前小导管→复喷砼→下一循环
3.3 运输作业
隧道出碴采用无轨运输方式进行施工，装载机装碴，自卸汽车运输至
洞外弃碴场。
3.4 开挖作业
根据设计围岩，表层为残坡积粉质粘土，下伏二叠系下统范家屯组变
质砂岩和板岩，全风化层，结构松散，易坍塌；强风化层，岩体较破碎，
稳定性差；因此开挖主要采取短进尺、弱爆破开挖。
四、主要技术措施
4.1 超欠挖控制措施
成立超欠挖管理领导小组，编制超欠挖管理办法，制订详细的奖罚措
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施，并严格执行。派专人负责超欠挖控制。 每循环用断面仪对开挖面进行检查，并根据检查结果进行分析，及时
将分析的信息反馈到施工中，不断优化设计。 4.2 开挖中的测量控制
4.2.1 平面控制网布设及作业要求： 1、严格执行国家测绘局颁布的《工程测量规范》内有关规定，以此 标准开展工作。 2、测量工作前，按照《规范》及隧道贯通误差要求精心组织平面控 制设计文件及隧道贯通误差估算。 3、仪器采用全站仪，标算精度±1"，2mm+2ppm。 4、以精密导线环作为整体控制，辅助以精密三角环及精密大地四边 形，在此基础上控制整个隧道的施工开挖，以保证隧道贯通误差精度及各 建筑物位置的准确性。 5、整体精密控制导线环的施测工作，严格执行《工程测量规范》内 规定及平面控制测量设计文件要求，使其达到设计精度。 4.2.2 洞内测量设计及要求： 1、洞内控制采用 1 秒级全站仪测距精度 2+ppm，进行导线控制延伸测 量； 2、由于洞内条件限制，洞内网采取主副导线闭合环，中间插小闭合 环，形成多个闭合条件。导线边长尽量拉长等距。 3、采用导线网严密平差成果； 4、贯通误差估计，可采用下面方法进行估计
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m内 ? ? m总2 ? m外2
式中： ? ? ?? m外 2 1 ? m12
? m2 2
? s12
m2
1
2
?
s
2 2
m
2 2
2
m 外—控制网误差对横向贯通误差影响值；
m1—由进口计算的影响值；
m2—由出口计算的影响值；
mβ —由控制点放设中线时理论高度中误差；
5、加强洞内控制测量的措施：
? 使用Ⅰ级全站仪进行角度、距离测量，务必使测角中误差控制在
1″以内，边长中误差≤1/200000；
? 选择良好的测量环境，引测工作应在夜晚或阴天进行，在测定向角、
洞内外接角或洞内外高差，边长悬殊大时，水平角观测不少于 15 个测回；
? 每次向前延伸导线时，须对已测的前三个主副导线点重复置镜测量
检核，确认无误后方可继续引测；
? 为减少洞内导线测量误差对贯通误差的影响，应在成洞部分选择原
导线点组成长边导线。
五、施工方法
5.1 开挖断面施工参数
根据隧道设计围岩情况及规范要求，考虑 15 ㎝预留变形量，5 ㎝施
工误差，故隧道洞身开挖最大高度 1260 ㎝，下台阶钢架拱脚位于内轨顶
面下 83 ㎝，拱脚宽度为 1388 ㎝，洞身开挖面积为 148.5 ㎡，开挖弧长为
44.07m。
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5.2、爆破设计 上、中、下台阶开挖地段局部采用松动爆破，每次爆破钻孔 8 个或以
下，各孔采用微差爆破，眼深控制在 1.1 米以内，采用单孔单段集中装药， 单孔药量不大于 0.08kg。 5.3、洞身初期支护
5.3.1 超前小导管施工 暗挖隧道进洞 30m 后（里程为 DK49+398~DK49+267，计 131m）拱部 140°施工超前小导管。超前小导管采用φ 42mm 壁厚 3.5mm 的热轧无缝钢 管，长 4.5m，环向间距 0.4m，纵向间距 3m，纵向相邻两排的水平投影搭 接长度不小于 1.0m，钢管外插角 5°~15°，每环为 44 根。钻进时，注意 保护尾部不受损，以便与注浆管路连接注浆。 注浆采用活塞式电动注浆机注浆，注浆前管口先检查是否达到密闭标 准，以防漏浆，注浆压力为 0.5～1.0Mpa。注浆量达到设计注浆量和注浆 压力达到设计终压可结束注浆。注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流 管外。同时做好注浆记录。
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小导管施工偏差应符合下列规定
序号 1 2 3
超前小导管施工允许偏差
项目
允许偏差
方向角
20
孔口距
±50mm
孔深
+50，0mm
检验数量 每环检查 3 根
5.3.2 I20a 型钢拱架施工 拱墙采用 I20a 型钢拱架支护，间距 60 ㎝，连接筋采用φ 22 螺纹钢， 上台阶 14 根，中台阶 10 根，下台阶 6 根，仰拱 15 根；定位系筋采用φ 22 螺纹钢，长 1.2m，每环 8 根。 先准确测量出中线﹑水平桩点，安装时保证其安装的精度符合设计轮
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廓的要求。钢架间距为 60cm。钢架脚放在牢固的基础上，严禁悬空。严
禁在钢架背后用碎石（土）或块石填充。
钢架材质﹑规格﹑强度和刚度符合设计要求；钢架各部接头及纵向拉
杆等装配齐全﹑连接牢固，拱脚安置稳定。
钢架安装应符合下列要求：
序号 1 2 3 4 5
钢架安装允许偏差
项目
允许偏差
间距
±100mm
横向
±50mm
高程
±50mm
垂直度
±20
保护层和表面覆盖层厚度
-5mm
检验数量 每榀钢架检查 1 次
5.3.3 钢筋网施工 采用φ 6 的钢筋网（网格规格为 200*200mm），注意钢筋网的搭接，要 牢固。 钢筋网施工应符合下列规定： 1． 钢筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为±10mm。 2．钢筋网搭接长度应为 1~2 个网孔，允许偏差为±5cm。 3．钢筋应冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或 片装锈蚀。 5.3.4 系统锚杆施工 锚杆 L=4 米，拱部间距 1.5×1.5 米（环×纵），边墙间距 1.2×1.0 米（环×纵），拱部为φ 42 组合中空锚杆，每环 11-12 根，边墙为φ 22
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普通砂浆锚杆，每环 8 根；在中空注浆锚杆中注水泥浆液。安装中空注浆 锚杆时注意保护尾部不受损，以便与注浆管路连接注浆。
注浆采用活塞式电动注浆机注浆，注浆前管口先检查是否达到密闭标 准，以防漏浆，注浆压力为 0.5～1.0Mpa。注浆量达到设计注浆量和注浆 压力达到设计终压可结束注浆。注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流 管外。同时做好注浆记录。锚杆布置见下图：
锚杆安装允许偏差应符合下列规定： a、锚杆孔的孔径应符合设计要求。 b、锚杆孔的深度应大于锚杆长度的 10cm。 c、锚杆孔距允许偏差为±15cm。 d、锚杆插入长度不得小于设计长度的 95％，且应位于孔的中心。 5.3.5 喷射砼施工 喷砼分两次进行。初喷 4cm 用于封闭围岩，在架好拱架后进行复喷， 喷射厚度为 24 ㎝（共 28cm）,设计强度为 C30（拱墙）、C25（仰拱）。
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采用湿喷砼工艺，喷砼自下而上施喷，喷嘴离岩面距离 1～1.2m 左右， 喷层表面平整﹑光滑，无干斑或滑移流尚现象。每次喷层厚度拱顶为 3～ 5cm，边墙 5～7cm，喷枪大致垂直岩面，尽可能减少回弹。当喷砼厚度较 大时，采用分层喷射，当前一层喷砼已经初凝后，即可进行下一层砼的喷 射。对于有渗漏水的岩面，喷砼前应做好引水处理（预埋盲管），然后再 喷砼，并从无水处向有水处逐步逼近。
喷射混凝土的厚度和表面平整度应符合下列要求： 1、平均厚度大于设计厚度。 2、检查点数的 80％及以上大于设计厚度。 3、最小厚度不小于设计厚度 2/3。 4、表面平整度的允许偏差为 100mm。 5.3.6 径向注浆 为防止冻胀危害，增加隧道周边围岩的抗渗性， DK49+428-DK49+267 围岩破碎，地下水裂隙发育段进行径向注浆。径向注浆工艺流程如下图：
开挖支护
钻孔下注浆管
配制浆液
径向注浆
未达到设计
单孔注浆效果检
要求
查
达到设计
结 束要求
径向注浆施工流程图
补充注浆
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采用手持式风钻或轻型潜孔钻机钻孔。隧道底部注浆，在仰拱开挖前
进行，钻孔长度 3m，采用轻型潜孔钻机钻孔。注浆分二序到三序进行，
注浆材料以普通水泥单液浆为主，必要时可根据具体地址条件选择合理的
注浆材料。注浆孔安设 1m 长φ 50mm 孔口管作为注浆管。
注浆参数、注浆布置图如下所示：
序号
参数名称
1 注浆加固圈厚度 2 浆液扩散半径 3 注浆孔间距 4 注浆方式
5 注浆速度 6 注浆终压
7 单液水泥浆
径向注浆参数表
参数值 开挖轮廓线外 3～5m
2m 1.8m 全孔一次性注浆 40～50L/min 1～2MPa W:C=0.6～1:1
备注
注浆压力根据地层情况确定，注浆过程中注 意观察支护变形情况。 普通硅酸盐水泥（42.5MPa）单液浆为主要注 浆材料。
注浆孔
开挖线 隧 道 中 线
设计顶面
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径向注浆布置图 5.4、防排水措施
1、初期支护外侧设 2 根φ 50mm 环向排水盲管，纵向间距 5m。 2、下台阶拱脚初支外侧纵向设置φ 100mm 双壁打孔波纹管； 3、仰拱底部设置φ 100PVC 横向排水管，纵向间距 30m，与初支外侧纵 向排水管用三通连通，将水引入中央排水管中。 5.5、防坍技术措施 结合本隧道的特点及其地质情况，采用以下主要的防坍措施：
1、施工作到短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测。 2、保证初期支护质量 3、严格施工纪律 5.6、监控量测 为确保施工安全及结构长期稳定性，验证支护结构效果，确认支护参
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数和施工方法的准确性，并为调整支护参数和施工方法提供依据，确定二
次衬砌施作时间等，必须对隧道进行监控量测。
监控量测分为必测项目和选测项目，必测项目是隧道工程应进行的日
常监控量测项目，选测项目是为了满足隧道设计与施工特殊要求的监控量
测项目。必测项目见下表。
必测项目
序 监控量测项目
常用量测仪器
号
1 洞内、外观察 现场观察、数码相机、罗盘仪
2
拱顶下沉
水准仪、钢挂尺或全站仪
测试精度 0.1mm
备注
3
净空变化
收敛仪
全站仪
4
地表沉降
水准仪、塔尺或全站仪
具体要求如下：
0.1mm 1mm 0.5mm
隧道浅埋段（H0≤2B）
1、沿隧道线路方向距洞口 5m、10m、20m，分别布置 3 个监控断面；
2、在每个监控断面上每隔 4m（边坡开挖界限以内）设置一个沉降点，
边坡开挖界限以外左右各布置一沉降点；
3、加强监测频率，特别是隧道开挖时期，一定要满足设计、规范要
求；
4、加强量测内业资料整理工作，对其及时进行回归分析，并及时反
馈指导施工生产。
5.7、供风、供水、供电和照明
5.7.1 供风
在隧道进口设空压机房，采用电动空压机提供高压风。高压风管采用
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直径 219mm 的钢管。 5.7.2 供水 在洞顶适当位置设高压水池供生产用水用，使用前对水质进行化验鉴
定，确保水质合格。洞内给水管道采用φ 80mm 的钢管。 5.7.3 供电和照明 洞内供电线路采用“三相五线制”，洞内工作地段采用 36V 安全电压，
其余地段采用 380V 电压。洞内成洞地段照明采用高压钠灯，灯间距 30m。 六、进度计划
6.1 施工进度指标 根据我部的施工经验，对三台阶进度指标计算如下：
6.1.1 循环作业时间
开挖支护循环作业时间计算表
（平均）循环作业时间（分钟）
循施
装通
断面类型 环 工 钻 药 风 出 支 合
进 准孔爆找碴 护 计
尺备
破顶
施工方法
Vb 衬砌段 0.5 40 60 30 10 30 10 405 上台阶
Vb 衬砌段 1 40 60 30 10 80 180 405 Vb 衬砌段 1 40 60 30 10 80 180 405
中台阶 下台阶
6.1.2 月进尺计算
该段理论月进尺：24（小时）*60（分钟）/405（分钟）*0.6m/循环
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*30 天=64m；考虑到各种不确定因素，实际月进尺为 60m/月 七、质量控制 7.1 质量目标
工程质量方针：实行科学管理，满足合同要求，赢得顾客信任，同时 提供优质服务，做到至精、至诚、更优、更新。
工程质量标准：各项工程质量达到铁道部《铁路隧道工程施工质量验 收标准》J287-2004 要求。
工程质量目标：分项工程合格率达 100%，创国家优质工程。 7.2 质量管理机构及保证体系
成立质量管理领导小组，项目经理为第一负责人，由总工程师和生产 经理任副组长，成员由工程部部长、质检工程师、试验工程师、工区主任、 工区主管工程师、质检员等组成 7.3 质量检查程序 如下图所示：
施工
不合格
不
自检
合
合
格
格
质检人员检查 合
格
不合格
监理检查
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合 格 下道工序 检查出的质量问题，根据质量奖罚规定由质检人员开出奖罚通知单，并可 以工作指令单的形式提出问题整改意见。 7.4 工程质量保证措施 1、隧道施工由总工、生产经理全面负责，下设工区及工班。工区中 设工区主任一名，副主任一名；工班中设正、副工班长各一名。另设质检 工程师、试验工程师进行质量控制； 2、严格按照技术交底施工，严格遵守施工规范，严格掌握施工技术 标准、质量检查及验收标准。不符合要求时返工并追究负责人的责任； 3、每道工序施工前必须进行技术交底，向施工人员明确工序操作规 程、质量要求和标准，严把质量关，由技术人员负责； 4、坚持三级测量复核制，施工测量放线要反复校核，确保中线、水 平及结构尺寸、位置正确，由测量工程师负责； 5、严格执行现场值班制度，及时解决施工中出现的问题； 6、确保结构尺寸要符合设计要求，由值班人员、测量工程师及质检 工程师负责； 7、做好各种材料试验与检验工作，由试验工程师负责； 8、严格按施工规范施工，对不符合规范造成质量问题的，质检工程 师具有质量否决权，并有权令其停工整改，直到达到要求为止； 9、严格实行三级检查制度，先由工班自检，合格后报质检工程师检
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查，然后再报现场监理检查，合格后方可进入下道工序。 八、安全、环保及文明施工 8.1 安全方针及目标
安全方针：安全第一、预防为主，防治结合、综合治理。 安全目标：实现“五杜绝，二控制，三消灭，一创建”。 五杜绝：杜绝死亡事故，杜绝重伤事故，杜绝重大机械事故，杜绝重 大交通事故，杜绝重大火灾事故； 二控制：年重伤率控制在最小，年负伤率控制在最低； 三消灭：消灭违章指挥，消灭违章作业，消灭惯性事故； 一创建：创建安全文明标准工地； 8.2 安全施工保证措施 8.2.1、土石方填挖严格操作规程和指挥制度，防止坍塌伤人。 根据实际情况，作好部分施工安排雨季准备，但施工的项目应尽量避 免雨天进行，施工前密切关注天气情况并制定详细的施工方案，确保施工 项目快速﹑安全完成。 8.2.2、隧道开挖 1、施工前，对施工工人进行技术交底，内容包括：设计文件、施组， 说明地质、施工方法、使用机具、开挖与衬砌断面尺寸、预留下沉量和施 工误差、工序、工艺、循环进尺、安全措施、质量标准以及中线水平控制 办法等。 2、施工人员到达工作地点后，工区主任、工班长应组织员工分头检 查工作面，机具设施是否处于安全状态，详细检查支护是否牢固，拱部和
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边墙壁是否稳定，如有松动和裂纹，应及时加固处理。 3、为克服隧道施工落石等惯性伤害事故的发生，每班都必须由专职
安全员，加强对开挖面及未衬砌地段进行检查，发现异常情况应责成工班 长派人处理，如发现险情时，应立即撤离工作人员并报告上级处理。
4、洞口附近要备有砂袋、方木、斧锯等抢险材料和工具。 5、初期支护、超前支护必须按设计或技术交底施作。 6、及时进行初期支护，减少围岩暴露时间。由于本工程地质条件差， 必须坚持一掘一支、快挖快支，尽早成环的施工方法。 7、本工程爆破采用光面控制爆破，有效地控制爆破震动，减少对围 岩的扰动。 8、爆破参数要经过科学验算并结合现场情况进行调整，且必须严格 按《爆规》执行警戒、防护。 8.2.3、装卸碴、运输安全措施 1、限制洞内行车速度； 2、严禁将随地弃碴。 8.2.4、锚喷施工安全措施 1、锚喷施工中，应随时检查电线路、设备的电器部份，确保用电安 全。 2、对喷射机、水箱、风包及注浆罐等进行密封性能和耐压试验，验 收合格后，方能使用。要经常检查输料管、弯头、注浆管、管路接头等有 无磨薄、击穿、松脱现象，发现问题及时处理。 3、在处理机械故障时，必须断电、停风。
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