钻孔灌注桩施工方案(打印版).doc

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新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程MHTJ-33标段

专项桩基溶洞处理专项施工方案

编 制：
审 核：
审 批：

中铁二十二局集团有限公司
蒙华铁路MHTJ-33标段项目经理部
二〇一五年十月

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新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程MHTJ-33标段

专项桩基溶洞处理专项施工方案

编 制：
审 核：
审 批：

中铁二十二局集团有限公司
蒙华铁路MHTJ-33标段项目经理部
二〇一五年十月

目 录
一、编制依据： 1
二、工程概况 1
三、施工准备 1
四、施工部署 2
五、施工方案 2
1、钻孔桩施工工艺 2
2、施工方法 3
六、施工机械设备 7
七、施工进度计划 7
八、劳动力需要计划 8
九、钻孔灌注桩的事故预防及预防措施 8
1、导管进水 8
2、卡管 8
3、埋管 9
4、断桩 9
5、缩径 10
十、质量控制措施 10
1、确保桩位正确 10
2、控制好桩的垂直度 10
3、桩顶标高的控制 11
4、成孔质量 11
5、砼的灌注 11
6、质量保证项目 11
十一、安全保证措施 11

一、编制依据：
1、《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB 10415-2003 J286-2004）
2、《新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准》（铁建设〔2004〕8号）
3、《铁路砼工程施工技术指南》（铁建设〔2010〕241号）
4、《铁路砼工程施工质量验收标准》（TB 10424-2010 J1155-2011）
5、《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ2003-2008）
6、《铁路桥涵工程施工安全技术规程》（TB 10303-2009 J946-2009）
7、《铁路砼结构耐久性设计规范》（TB10005-2010）
8、《承台、桩基及扩大基础钢筋布置图》（蒙华肆桥施（桥参）-09）
二、工程概况
本工程为新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程岳阳至吉安段MHTJ-33标一工区桥梁工程钻孔灌注桩施工。起止里程DK1813+467.9～DK1863+400。管段内特大桥5座、大桥16座。桩基共1540根，其中φ1.0m桩基1340根，32369.3延米；φ1.25桩基178根，4228.99延米; φ2.0m桩基22根，932.85延米。
工程所处地区环境类别为碳化环境T1、T2,化学侵蚀环境H1。桩基采用钻孔灌注桩，桩基布置形式采用行列式和梅花式。桩身采用C30水下砼，在具有腐蚀环境下，桩身采用相应的砼。
三、施工准备
1、根据场地和地质条件选择钻机类型，本工程选用冲击钻机为主，旋挖钻机为辅。
2、根据施工场地情况，平整场地，清除杂物，换除软土，平整压实。对于有淤泥的场地进行换填并夯实填筑平台。施工用水管道布置铺设，保证用水流量，临时用电线路架设及配置配电箱；
3、在施工现场每2个墩间开挖沉淀池和泥浆池，大小以满足现场施工需要为准则。泥浆的性能控制指标见表3-1。

表3-1 钻孔泥浆技术指标表
项目
名 称
一般地层
易坍塌地层
卵 石 土
1
相对密度
1.1～1.3
1.06～1.10
1.10～1.4
2
粘度(s)
16～22
19～28
20～35
3
含砂量(%)
≤4
≤4
≤4
4
胶体率
≥95
≥95
≥95
5
失水量(ml/30min)
≤20
≤20
≤20
6
泥皮厚度(mm)
≤3
≤3
≤3
7
静切力
1～2.5
1～2.5
1～2.5
8
PH值
>6.5
>6.5
>6.5
4、桩机组装检修，试运转钻机合格后，投入使用；
5、准备检验器具：泥浆比重计、测绳、坍落度筒、含气量测定仪等；
6、导管提前完成试拼试压，不得漏水，试压的压力宜为孔底静水压力的1.5倍。
7、钻孔灌注桩编号方法：桩位以线路左线为起点，由小里程向大里程依次进行编号。
四、施工部署
管段内拟配置5个桩基作业队，负责管段内21座桥梁1540根桩基的施工。
五、施工方案
1、钻孔桩施工工艺
钻孔灌注桩施工工艺流程见图5-1。

施工准备
埋设钻孔护筒筒
搭设作业平台
安放导管
安放钢筋笼
清孔
成孔检测
钻孔
浇筑水下砼
基桩检测
拔出导管、护筒
钻机就位

图5-1 钻孔灌注桩施工工艺流程图
2、施工方法
（1）桩位放样：测定桩位和地面标高，并在桩位的前后左右处分别设置护桩，以便随时校核桩孔中心位置偏差。
（2）护筒制作、埋设
钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。使用旋挖钻时，钢护筒内径比桩径大20cm；使用冲击钻时，钢护筒内径比桩径大40cm；钢护筒壁厚取6-12mm，加工厂制作。钢护筒加工应标准，椭圆度应不大于2cm，焊接采用坡口双面焊，所有焊缝连续，以保证不漏水。
护筒埋设顶面高出施工水位或地下水位2m，并高出施工地面0.5m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，护筒埋置应符合下列规定：
1）黏性土应不小于1m，砂类土应不小于2m。当表层土松软时，宜将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。土质较差时埋设护筒，应在护筒四周回填黏土并分层夯实。可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。
2）护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。
钻进过程中要经常检查护筒是否发生偏移和下沉,并要及时处理。
（3）钻机就位
1）钻机就位前,对钻孔前的各项准备工作进行检查,包括主要机具设备的检查和维修。
2）机器调试正常后移到桩位上，调整机座水平及钻杆垂直度，做到钻杆、钻头、护筒中心在同一垂直线上。
3）钻机开钻前应检查防护装置情况，稳固程度。
（4）泥浆制配
钻孔泥浆由水、粘土（膨润土）和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增加静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，通常情况下，一般泥浆比重为1.1～1.3；黏度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s；含砂率：新制泥浆不大于4%；胶体率：不小于95%；PH值：应大于6.5，通过泥浆搅拌机或人工调制，储备在泥浆池内，再用泥浆泵输入钻孔内。同时在施工过程中，设置泥浆循环净化系统，将废弃的泥浆、沉渣运至指定的地点。
泥浆池用开挖式土坑做泥浆池与沉淀池。钻进时，细粒钻渣进入沉淀池沉淀后用挖掘机清理后运至弃渣场。经沉淀池沉淀后的优质泥浆流入循环池内后再流回钻孔内。
（5）成孔
1）冲击钻成孔
钻孔时，孔口护筒应高出地面50cm，并及时向孔内补充浆液，以保持足够的泥浆压力。
开钻时，先采用慢速钻孔，保证孔口成孔质量，稳定后恢复正常钻进速度。遇到易坍孔地层，采用低速慢进，加大泥浆比重的方法。
钻孔作业过程中，随时观察主机所在地面和钻机支承处地面变化情况，发现下沉现象应及时停机处理。防止造成坍孔等问题。
2）旋挖钻成孔
a.工艺特点
该种成孔方式自动化程度高、成孔速度快、质量高，一般适用粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，借钻具自重和钻机加压力，耙齿切入土层，在回转力矩的作用下钻斗同时回转配合不同钻具成孔作业。根据不同的地质条件选用不同的钻杆、钻头及合理的斗齿刃角。对于具有大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机，可以适应微风化岩层的施工。目前，旋挖钻机的最大钻孔直径为3m，最大钻孔深度达120m。
b.成孔工艺
钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后，提升钻头到地面卸土。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。
c.泥浆拌制
本工艺采用静态泥浆护壁钻斗取土，在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后，泵入孔内，旋挖钻均匀缓慢钻进，这样既钻进又起到泥浆护壁的作用。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。泥浆制备应注意泥浆的指标问题和补浆的速度，泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒面以上为标准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量。
（6）清孔
终孔后，经监理检查合格后，采用换浆法进行清孔，并及时向孔内注入清水或新鲜泥浆保持孔内水位，待沉渣厚度、泥浆含砂率、泥浆比重稠度达到规定要求后，撤钻机。浇筑水下砼前沉渣厚度应符合相关规范要求，否则在砼浇筑前应进行二次清孔。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。
浇筑砼前，清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s；浇筑水下砼前孔底沉渣厚度，摩擦桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
（7）检孔：检孔采用探孔器探孔，探孔器用Φ16圆钢焊制而成，直段长度为孔径的4-6倍，两端锥形段长度各位1m，直径应符合设计桩径的要求。保证钻孔桩直径和倾斜率在允许范围之内。
（8）钢筋笼制作
钢筋笼严格按设计和规范要求制作。钢筋笼在钢筋加工场加工制作，然后运至施工现场。钢筋笼主筋接头可采用双面搭接焊或闪光对焊焊接，每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼骨架焊接前先根据设计图纸放样下料，在滚焊机平台上进行钢筋笼加工。钢筋骨架的保护层采用定位耳筋来控制，竖向每隔2m设置一道，每一道沿圆周布置4个。
钻孔灌注桩的主筋及箍筋采用HPB300钢筋，主筋净保护层厚度70mm，桩顶伸入承台内的主筋长度不小于45倍主筋直径，箍筋采用螺旋筋。钢筋骨架的制作和吊放允许偏差为：主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm，骨架外径±10mm，骨架垂直度± 1%，骨架中心平面位置 20mm，骨架顶端高程+20mm。
当桩径大于等于2.0m或桩长大于40m需预埋超声波检测管，检测管可采用钢管（内径50mm，外壁厚3mm）或采用专用超声波检测管，超声波检测完成后，对钢管内空间应采取与桩身砼同标号的水泥砂浆注浆进行填充。
（8）水下砼灌注
桩身砼采用导管水下灌注砼，导管法施工的主要设备应符合下列要求：
1）导管：导管使用螺纹扣接头，密封性好。导管直径250~300mm，“○”型密封圈端部密封。导管内壁应光滑、圆顺，内径一致，接口严密。中间节为3m等长，底节为 4m，漏斗下为0.5m或1m长导管。施工前导管必须做闭水密封试验，试验压力为孔底静水压力的1.5倍。检测合格不漏水的导管方可使用。砼浇注时，导管应安置在钻孔的中心，下端口高出孔底20～40cm。
2）灌注漏斗：设于导管顶部，其容积应能保证初灌砼使导管埋深至1.0m以上并不大于3m，以防止泥浆从外部反流进导管。灌注砼时，罐车送至灌注漏斗。
3）球塞：采用气囊作为阻水栓，在漏斗底部设置带有钢丝绳的钢板封口。
4）砼要求：本工程采用搅拌站集中搅拌高性能砼，砼要有足够的流动性，抵抗泌水和离析的稳定性，其坍落度控制在180mm～220mm。
（9）在砼浇筑时，还要加强以下几点的控制：
1）在砼灌注将近结束时（一般浇灌到距顶部3m），由于导管内砼高度减小，压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，容易出现砼顶升困难。这时，一般可在孔内放入适当的水稀释泥浆或将导管埋深降为1m，抽出孔内的泥浆和部分沉淀土，以减少砼排除泥浆的阻力，使灌注工作顺序进行。
2）砼浇灌要连续浇筑，不得中断，并控制在8小时内浇筑完毕，以保证砼的均匀性，间歇时间一般控制在15min内，任何情况下不得超过30min。浇灌时要保持孔内砼面的均匀上升，浇灌速度一般为30～35m3/h，导管提升速度应与砼的上升速度相适应。
砼在浇灌过程中，要随时用探锤测量砼面的实际标高，计算砼的上升速度，导管下口与砼的相对位置，统计砼浇灌量，及时做好记录，按照有关规定及时提升导管，以免导管埋深过大，影响砼的浇注质量。
3）砼应浇灌到设计桩顶标高以上规定的高度时才能停止浇灌，本工程高出设计高程100cm，以保证设计桩顶标高以下砼的质量。浇筑结束后及时拔出护筒。钻孔灌注桩的实际灌注量的充盈系数不得小于1.0。
4）在灌注砼时，按规范要求制作试块，试块脱模后及时送试验室标养。
六、施工机械设备
桩基施工主要配备的设备有：挖掘机、钻机、电焊机、泥浆泵、吊车。每座桥梁桩基施工设备配备见下表：
序号
设备名称
型号规格
数量
备注
1
钻孔钻机
JK-6
根据桥梁的桩基数量和工期确定

2
旋挖钻机
280
根据桥梁的桩基数量和工期确定

3
旋挖钻机
360
根据桥梁的桩基数量和工期确定

2
泥浆泵
3PNL
3个

3
电焊机
BX1-300
2台

4
挖掘机
220
1台

七、施工进度计划
计划开工日期：2015年10月05日。
计划完工日期：2016年01月31日。

八、劳动力需要计划
桩基施工主要人员有：钻机操作手、电工、电焊工、测量员、挖掘机司机和辅助工。每座桥梁桩基施工人员配备数量如下：
序号
职 名
工种内容
人数
备注
1
钻工
钻机操作
根据钻机数量确定

2
电工
负责现场用电安装及安全用电
1

3
电焊工
负责焊接操作
2

5
测量员
放线定位
2

7
挖掘机司机
土方开挖、场地平整、泥浆池开挖及清理
1

8
辅助工
搅浆，搬运等杂物工作
根据钻机数量确定

九、钻孔灌注桩的事故预防及预防措施
1、导管进水
主要原因：
砼的储量不足，或虽然砼的储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，砼下落后不能埋没导管底口，以至泥浆从导管进入。
导管接头不严，接头间密封圈破损，或焊缝破裂，泥浆从接头或焊缝中流入。
导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出砼面，底口涌入泥浆。
预防措施：
砼灌注前检查导管距孔底高度，要满足要求。
导管安装时检查每个密封圈，破损及时更换，保证密封性。
随时测量孔内砼高度，控制导管拆除节数，保证导管埋深2-6米。
处理办法：
立即将导管拆除，拔出钢筋笼，将散落在孔底的砼拌和物用钻机重新清理，深度要超过第一次终孔高程。重新安装导管，更换密封圈。
2、卡管
在灌注砼的过程中，砼在导管中下不去，称为卡管。
主要原因：
卡管有以下两种情况：初灌时隔水栓卡管；或由于砼本身的原因，如坍落度过小、流动性差、拌和不均匀，以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水等使水泥砼中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。
预防措施：
选择合适的隔水装置，检查导管内是否光滑。对到场砼进行坍落度、和易性检查，不合格坚决不准使用。
处理方法：可用振捣器把导管中的砼下落。
3、埋管
导管无法拔出称为埋管。
主要原因：
导管埋入砼过深，或导管内外砼已经初凝使导管与砼之间的摩擦力增大，猛拔导管会把导管拉断。
预防措施：
严格控制导管的埋入深度，一般不超过2～6m。在砼停灌时间较长时，每隔一段时间上下提升导管，使周围的砼不至初凝。
4、断桩
由于操作失误、设备不良及水文工程地质条件的影响均会造成断桩。
主要原因：
（1）桩身砼与持力层之间的沉渣厚度过大，从而在桩底形成一松软层，其产生原因是在冲孔时未将沉渣冲冼干净就开始灌注砼或测量不准确。
（2）砼桩体与持力层之间被未凝固的砼疏松体充填，其原因主要是导管下端距孔底过远，砼分散而与泥浆混合，造成砼不凝固。上述两种断桩形式均发生在孔底，也称为悬桩。
（3）在砼灌注过程中，导管提升量过大而露出砼面或导管密封不良，泥浆侵入砼中形成未凝体或夹泥。
（4）灌注砼过程中停电、待料或在桩身砼灌注完成后很长时间起拔护筒等原因在桩身产生断裂面。
预防措施：
（1）灌注砼前，应作好灌注砼的各项准备工作（设备、材料、人员等安排）及应急措施（卡管、断管、停水、人身伤害）的临时处理，以保证灌注砼的连续性，尽量避免灌注过程中的停待。灌注用的砼应严格按照砼强度等级设计要求和有关规程配制，具有良好的流动性和易性，其坍落度宜保持在18～22cm。
（2）桩孔成孔后，必须认真进行清孔工作，严格按有关规程规定检查孔底沉渣厚度。桩孔沉渣厚度超过规定时，可采用冲洗液清孔，并结合采用大口径短取粉管捞砂或压风机排砂，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定。冲孔后要及时灌注砼，避免时间过久，孔底沉渣增厚。
灌注前应用清水冲洗漏斗和导管，检查导管的对盘或丝扣联接是否密封。灌注过程中除做好灌注记录，还应随时观察、记录出现的一些现象，并及时分析判断灌注质量好坏或是否出现灌注事故。
（3）砼灌注过程中要及时上拔导管，但需严格控制上拔速度，不能过快以至超出桩孔内砼面。在灌注过程中要不断用特制的垂锤量测砼顶面深度，以控制导浆管的上拔量和最后次灌注深度。
（4）若在灌注砼过程中，突然停电、施工机械故障等因素，造成桩身砼灌注中断，待恢复正常施工时，砼已进入初凝时间，此时，应再次下钻头钻入一定深度，然后按正常桩身砼灌注程序继续灌注砼。
5、缩径
主要原因：由于桩钻进过程中土层承载力不好，如粉砂层等，或桩周土体在桩体浇筑过程中产生的膨胀造成。
预防措施：针对这种情况，采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。在钻进或起钻时进行扫孔，增强泥浆护壁效果。
在灌注砼时应连续快捷，并随时保持孔内泥浆柱的压力与地层压力平衡，对于不稳定或易坍塌地层，可加大泥浆比重，或选用优质泥浆进行护壁。为防止缩颈、坍塌段，在钻孔上部可采用长护筒。此外，导管上拔速度不能过快、过高，导管底端应始终埋于桩孔砼内1.5m以下，每次向漏斗内加的砼要有一定的数量，确保导管内具有足够的压力。砼灌注结束后，及时整理好原始记录，计算充盈系数，并根据灌入量和相应的灌注高度，分段计算充盈系数，以了解桩径的变化情况。
十、质量控制措施
1、确保桩位正确
（1）开钻前对测量资料进行复核，标定桩位与高程，桩孔中心位置，用钢筋做好固定标记。
（2）严格做好测量放线记录与复测记录
（3）施工中经常复测桩位，防止各种原因引起的偏移。
2、控制好桩的垂直度
桩的垂直度不仅直接影响桩的质量，还会造成施工上的困难，如钢筋笼不能顺利安放等，为保证垂直度控制在桩长的1%之内，必须在施工中做到以下几点：
（1）钻孔前调整钻机前后、左右水平，在进尺过程中发现偏差及时纠正。
（2）纠正垂直度，确保钻杆、钻头、护筒中心在同一直线上。
（3）根据工程地质情况，注意进尺速度，观察有否障碍物，如发现应及时清除掉，否则会影响桩的垂直度，发生斜桩。
3、桩顶标高的控制
（1）根据勘测设计单位提供的水准点控制好钻孔桩的高程。
（2）测量各节导管长度，并编号做好标记。
（3）砼灌量计算要准确，初灌量要保证埋管深度，砼面应超过桩顶至少1.0m。
4、成孔质量
（1）钻孔时先起动泥浆泵向孔内注入一定泥浆，待泥浆入孔一定方量后开始进行尺，钻头过护筒底时应注意有无漏浆和塌孔情况。
（2）控制好泥浆的比重和粘度、保持孔内水位高度、防止塌孔。
5、砼的灌注
（1）本工程砼采用搅拌站集中搅拌，砼强度为C40水下砼
（2）砼粗细骨料必须有合格证，水泥有出厂合格证、复试报告，砼配合比单等。
（3）砼坍落度应控制在18～22cm。
（4）水下砼必须具备良好的和易性，发现有离析现象的砼不准进行灌注。
（5）所有导管必须具有良好的密封性。
6、质量保证项目
（1）桩径达到设计要求，桩的垂直度≤1%。
（2）沉渣厚度：摩擦桩≤20cm，桩长达设计要求。
（3）所用的材料必须具有质保书与检验合格报告。
（4）砼强度达到设计要求。
（5）灌注量不允许小于设计体积。
十一、安全保证措施
1、制定适合本项工程且具有可操作性的各项规章制度，为安全生产提供一整套行之有效的行为规范和作业制度，使安全工作有章可循，有法可依。
2、组织全体干部职工认真学习施工安全的各项规章制度，加强劳动纪律、作业标准、施工程序教育培训，所有人员必须经考试合格方准上岗操作。
3、加强安全防护工作，施工中严格按照调度命令批准的时间、施工方案和安全措施进行施工，不擅自变更方案，扩大范围和延长施工时间。同时，将提取一定安全措施经费并全额投入到安全生产方面，以增强预防事故的能力。
4、严格按安全防护要求设置安全标志、减速牌信号等，配备好通讯联络工具和各种信号，选派有施工经验、责任心强、熟悉业务的职工进行统一培训，考试合格后担任工地安全防护员，不准其他人员代替。
5、大力推进安全标准工地建设，以施工现场作业控制为重点，严格按规范、程序、标准施工，消灭违章操作、违章指挥、违反劳动纪律现象，不断提高职工素质，最大限度地减少事故的发生。
6、认真搞好安全检查，在搞好日常安全自查的基础上，工区每月对各工点进行一次全面的安全检查，主要查安全措施的落实情况，查事故苗头，查安全隐患，查现场作业纪律，查监控与管理。对发现的问题，都按“四不放过”的原则，查明责任，分析原因，制定纠正和预防措施，并跟踪验证，重要问题立即停止作业，防止问题延伸，杜绝事故的发生；在各种检查评比活动中，严格执行“安全环保一票否决”制。
7、对全体职工实施不间断的安全教育，彻底清除个别职工在顺利情况下出现的麻痹、侥幸心理。此外，还将结合现场实际，对非正常情况下的安全知识和技能进行培训，不断提高全体职工的安全意识。
8、加强劳动安全管理，确保人身安全，各级管理者要遵守施工生产的客观规律，组织管理生产严格按有关规章、规则办理，杜绝因抓进度而忽视安全的现象发生，布置施工生产要同时布置安全工作；施工中严格按规程操作，实行标准化作业，杜绝人身伤亡事故。
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新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程MHTJ-33标段

专项桩基溶洞处理专项施工方案

编 制：
审 核：
审 批：

中铁二十二局集团有限公司
蒙华铁路MHTJ-33标段项目经理部
二〇一五年十月

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