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1、三江學(xué)院路基路面工程課程設(shè)計(jì) 院 系: 土木工程學(xué)院專 業(yè): 路橋 學(xué)生姓名: 陸云濤 2015年 06 月 目 錄路基路面課程設(shè)計(jì)任務(wù)書第一部分:交通分析一、交通資料二、確定道路等級(jí)1、折算交通量2、計(jì)算遠(yuǎn)景年平均日交通量第二部分:路基設(shè)計(jì)一、原地面處理二、路基斷面形式的確定三、路基尺寸的確定1、路基寬度2、路基高度3、邊坡坡度四、路基填料的選擇五、路基干濕類型的確定六、土基回彈模量的確定七、路基施工1、施工前準(zhǔn)備工作2、施工要點(diǎn)八、邊坡防護(hù)第三部分:路面設(shè)計(jì)一、初擬路面結(jié)構(gòu)組合方案二、確定交通等級(jí)1、A方案2、B方案三、A方案路面結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)1、初擬結(jié)構(gòu)層厚度2、確定設(shè)計(jì)參數(shù)3、路面結(jié)構(gòu)層

2、厚度設(shè)計(jì)4、驗(yàn)算防凍層厚度四、B方案路面結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)1、初擬路面結(jié)構(gòu)2、路面材料參數(shù)確定3、荷載疲勞應(yīng)力4、溫度疲勞應(yīng)力5、接縫構(gòu)造及配筋設(shè)計(jì)五、路面施工1、路面基層施工2、瀝青路面面層施工第四部分:方案技術(shù)工程比較一、經(jīng)濟(jì)性二、使用性能第五部分:附屬工程設(shè)計(jì)一、綠化設(shè)計(jì)二、排水設(shè)計(jì)1、路基排水設(shè)計(jì)2、路面排水設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)第一部分:交通分析一、 交通資料 根據(jù)最新路網(wǎng)規(guī)劃,近期交通組成與交通量見下表1,交通量年平均增長(zhǎng)率見表2。近期交通組成與交通量 表1車型解放CA10B尼桑CK20L東風(fēng)EQ140菲亞特650E太脫拉138日野KB222吉爾130依發(fā)H6斯柯達(dá)706R小轎車輛/日200160

3、310200100160200150110800交通量年增長(zhǎng)率 表2 期限增長(zhǎng)率(%)期限增長(zhǎng)率(%)30年的前五年6.530年內(nèi)的5-15年6.030年的前15-25年5.730年的后5年5.0 =(6.5%*5+6.0%*4)/10=6.25%二、確定道路等級(jí)折算交通量:累計(jì)交通量200+160+310+200+100+160+200+150+110+800=2390 根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),確定公路等級(jí)的各汽車代表車型和車輛折算系數(shù)規(guī)定如下表所示 表3汽車代表車型車輛折算系數(shù)說(shuō)明小客車1.019座的客車和載質(zhì)量2t的貨車中型車1.519座的客車和載質(zhì)量2t7t的貨車大型車2.0載質(zhì)量7t1

4、4t的貨車拖掛車3.0載質(zhì)量14t的貨車 折算交通量 表4序號(hào)汽車車型日交通量折算系數(shù)折算交通量1解放CA10B2001.53002尼桑CK20L1602.03203東風(fēng)EQ1403102.06204菲亞特650E2002.04005太脫拉1381002.02006日野KB2221601.52407吉爾1302002.04008依發(fā)H61501.01509斯柯達(dá)706R1101.516510小轎車8001.0800合計(jì)3395折算交通量系數(shù)如表所示,所得折算交通量為: 遠(yuǎn)景年平均日交通量ADT=輛/日第二部分:路基設(shè)計(jì)一、原地面處理:采用換填土層法,將基底下一定深度范圍的是軟土層挖去,換以強(qiáng)度

5、較大的碎石,并予以壓實(shí)。二、路基填料的選擇: 由題知,此地區(qū)土質(zhì)是素填土層,下層粘性土,公路沿線有小型采石場(chǎng)和石灰廠,并查書表6-10,可選用粒徑1015cm的碎石和適量石灰拌合作為路基填料三、路基斷面形式的確定四、路基尺寸的確定1、路基寬度: 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTGB012003規(guī)定:一級(jí)級(jí)公路、設(shè)計(jì)車速為100km/h、車道數(shù)為雙向四車道時(shí),路基寬度一般值為26.00m。故擬定路基寬度為26.00m。2、路基高度:路堤填高確定為2.5m。3、邊坡坡度: 考慮路基穩(wěn)定性和工程經(jīng)濟(jì)等因素確定路基邊坡坡度為1:1.5。五、路基干濕類型的確定: 由地質(zhì)資料可知,該區(qū)為區(qū),粘性土,地下水埋深4.5m

6、,設(shè)計(jì)路基高度為2.5m,因此路基臨界高度H的范圍為4.5-7.5m,Hmin=4.5m。查書本路基路面工程可知,該地區(qū)H1=1.71.9m,可見H>H1,確定路基干濕類型為干燥。六、土基回彈模量的確定:查書表3-4,知V區(qū)干燥狀態(tài)的粘質(zhì)土的,取。查書得,確定區(qū)粘質(zhì)土?xí)r的土基回彈模量為39.5MPa,采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn),提高20%,取土基回彈模量。七、路基施工:1、施工前準(zhǔn)備工作(1)組織準(zhǔn)備工作:建立和健全施工隊(duì)伍和管理機(jī)構(gòu),明確施工任務(wù),制定必要的規(guī)章制度,確立施工所能達(dá)到的目標(biāo)等;(2)技術(shù)準(zhǔn)備工作:施工單位在熟悉設(shè)計(jì)文件和設(shè)計(jì)交底的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)勘查,核對(duì)并在必要時(shí)修改設(shè)計(jì)文件

7、,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)根據(jù)有關(guān)程序提出修改建議,編制施工計(jì)劃,恢復(fù)路線,施工放樣與清除施工場(chǎng)地,做好臨時(shí)工程的各項(xiàng)工作;(3)物質(zhì)準(zhǔn)備工作:包括各種材料與機(jī)具設(shè)備的購(gòu)置、采集、加工、調(diào)運(yùn)與儲(chǔ)存以及生活后勤供應(yīng)等。2、施工要點(diǎn)(1)做好排水,保持施工現(xiàn)場(chǎng)干燥;(2)路基填筑范圍內(nèi)的地表障礙物應(yīng)予以清理拆除;(3)確定路堤填筑方案為:分層平鋪,逐層壓實(shí),豎向填筑;(4)施工前先進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)以確定填土的最佳含水量,施工時(shí)應(yīng)確保填土在最佳含水量狀態(tài);(5)采用靜碾壓式壓實(shí)機(jī)具壓實(shí),對(duì)于壓不倒的邊角應(yīng)輔以人力或小型機(jī)具壓實(shí);(6)壓實(shí)過(guò)程遵循“先輕后重,先慢后快,先邊緣后中間”的原則; (7)壓實(shí)程度應(yīng)達(dá)到規(guī)范

8、規(guī)定的壓實(shí)度。據(jù)規(guī)范,一級(jí)公路填方的土質(zhì)路堤壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)如表3.1所示 表5壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)路床頂面以下深度(cm)壓實(shí)度(%)080968015094>15093 八、路基壓實(shí):查書表15-36,初壓采用鋼筒式壓路機(jī)以3km/h的速度勻速壓實(shí),復(fù)壓采用鋼筒式壓路機(jī)以4km/h的速度勻速壓實(shí),終壓采用鋼筒式壓路機(jī)以5km/h的速度勻速壓實(shí)。九、邊坡防護(hù): 根據(jù)氣象資料,該路所處自然區(qū)劃為3區(qū),所處地區(qū)氣候?qū)賮啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū),氣候干燥炎熱,冬無(wú)嚴(yán)寒,少云多日照,年平均氣溫為, 年月平均最高氣溫在26.90,月平均最低氣溫在5.70,雨水充沛,雨季主要集中在410月,雨量多集中在1100-130

9、0毫米之間,年平均降雨量為1179.90毫米。災(zāi)害性氣候主要為干旱和暴雨。為了保護(hù)路基邊坡表面免受雨水沖刷,減緩溫差及濕度變化的影響,防止和延緩軟弱巖土表面的風(fēng)化、碎裂、剝蝕演變過(guò)程,保護(hù)路基邊坡的整體穩(wěn)定性,宜采用種草、鋪草皮、植樹等植物防護(hù)措施防護(hù)坡面,同時(shí)還可美化路基和協(xié)調(diào)自然環(huán)境。第三部分:路面設(shè)計(jì)一、初擬路面結(jié)構(gòu)組合方案:初步設(shè)計(jì)采用兩種方案A方案:半剛性基層瀝青路面B方案:水泥混凝土路面二、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)交通量,確定交通等級(jí):1.A方案:半剛性基層彎拉應(yīng)力驗(yàn)算 計(jì)算表 表6車輛前 軸后 軸日交通量解放CA10B1.01.019.401.01.060.85200尼桑CK20L1.0

10、1.049.851.01.0100.00160東風(fēng)EQ-1401.01.023.701.01.069.20310菲亞特650E1.01.033.001.01.072.00200太脫拉1381.01.051.401.03.080.00100日野KB-2221.01.050.201.01.0104.30160吉爾1301.01.025.751.01.059.50200依發(fā)H61.01.045.501.01.086.50150斯柯達(dá)706R1.01.050.001.01.090.00110小轎車1.01.0151.01.025800由表6計(jì)算: 小轎車換算標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)過(guò)小,可以忽略不計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作

11、用次數(shù)為累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)查表6-11得,為輕交通2.B方案:水泥混凝土路面的軸載換算,由表6計(jì)算 小轎車換算標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)過(guò)小,可以忽略不計(jì)查書表6-12得為重交通三、A方案路面結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)1、初擬結(jié)構(gòu)層厚度4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+?水泥穩(wěn)定碎石基層+天然砂礫墊層16cm,以水泥穩(wěn)定碎石基層為設(shè)計(jì)層2、 確定設(shè)計(jì)參數(shù) 表7 路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)材料名稱20抗壓回彈模量E(MPa)15彎拉模量(MPa)15彎拉強(qiáng)度(MPa)細(xì)粒式瀝青混凝土150021001.5中粒式瀝青混凝土130019001.1粗粒式瀝青混凝土100013000.9水泥穩(wěn)定

12、碎石基層160038000.6天然砂礫180-3、路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計(jì)I、計(jì)算路面設(shè)計(jì)彎沉值其中,II、計(jì)算容許彎拉應(yīng)力,其中, 表8 結(jié)構(gòu)層容許應(yīng)力表材料名稱極限彎拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)容許彎拉應(yīng)力細(xì)粒式瀝青混凝土1.51.900.79中粒式瀝青混凝土1.11.900.58粗粒式瀝青混凝土0.91.900.47水泥穩(wěn)定碎石基層0.61.610.37天然砂礫-III、計(jì)算路表彎沉和層底拉應(yīng)力,h=4cm,H=?,其中,令查諾謨圖得,計(jì)算查諾謨圖得,IV、計(jì)算上層底面彎拉應(yīng)力(墊層不計(jì)算)換算公式: 表9 路面厚度設(shè)計(jì)表2100MPa 4cm1900MPa 6cm1300MPa 8cm3800MPa

13、17.2cm.第一層換算作一層,下三層換算作一層2100MPa hcm1900MPa Hcmh=4cm 查諾謨圖,不存在,滿足要求.第一第二層換算作一層,第三第四層換算做一層1900MPa hcm1300MPa Hcm查諾謨圖,不存在,滿足要求第一第二第三層換算做一層,第四層換算做一層1300MPa hcm3800MPa Hcm查諾謨圖,不存在,滿足要求 表10 結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果序號(hào)材料名稱抗壓模量(MPa)彎拉模量(MPa)彎拉強(qiáng)度(MPa)厚度(cm)劈裂強(qiáng)度容許彎拉應(yīng)力(MPa)1細(xì)粒式瀝青混凝土150021001.541.20.792中粒式瀝青混凝土130019001.161.00.5

14、83粗粒式瀝青混凝土100013000.980.80.474水泥穩(wěn)定碎石基層160038000.617.20.60.375天然砂礫180-16-6土基40-4、 驗(yàn)算防凍層厚度該地區(qū)最低氣溫為5.70°C,且氣候干燥炎熱,冬無(wú)嚴(yán)寒,所以不需要防凍驗(yàn)算四、B方案路面結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)1、初擬路面結(jié)構(gòu)根據(jù)規(guī)范,初擬水泥混凝土面板為0.24m,基層為0.18m水泥穩(wěn)定料,墊層為0.15m石灰粉煤灰穩(wěn)定土水泥混凝土面板 0.24m水泥穩(wěn)定料 0.18m石灰粉煤灰穩(wěn)定土 0.15m普通混凝土板的平面尺寸為:寬3.75m,長(zhǎng)4.5m縱縫為設(shè)拉桿平縫,橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。2、路面材料參數(shù)確定交通等級(jí)為

15、重交通,取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa,相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為29000MPa,路基回彈模量取45MPa。低劑量無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取800MPa,水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1600MPa。泊松比取0.15基層頂面當(dāng)量回彈模量:地基綜合回彈模量3、 荷載疲勞應(yīng)力普通混凝土面層得相對(duì)剛度半徑:設(shè)計(jì)軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力:確定三個(gè)修正系數(shù)路面材料為普通混凝土,計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力4、 溫度疲勞應(yīng)力由書表9-8得,V區(qū)溫度梯度最高取88°C;板長(zhǎng)為5m,板厚h=0.24m,查諾謨圖得最大溫度應(yīng)力:根據(jù)書表9-28得,表9-8得溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)溫度

16、區(qū)為V區(qū),計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力:5、接縫構(gòu)造及配筋設(shè)計(jì)混凝土面層是由一定厚度的混凝土面板組成的,具有熱脹冷縮的性質(zhì)。由于一年四季氣溫的變化,混凝土板會(huì)產(chǎn)生不同程度的膨脹和收縮。而在一晝夜后,白天氣溫升高,混凝土板頂面溫度較低面為高,這種溫度坡差會(huì)使板的中部形成隆起的趨勢(shì)。夜間氣溫降低,混凝土板頂面溫度較低面為低,會(huì)使板的周圍和角隅發(fā)生翹起的趨勢(shì)。這種變形會(huì)受到面板與基礎(chǔ)質(zhì)檢的摩阻力和黏結(jié)力,以及板自重和車輪荷載等得約束,致使板內(nèi)產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力,造成板的斷裂或拱脹等破壞。為了避免這些缺陷,水泥混凝土路面不得不在縱橫兩個(gè)方向設(shè)置許多接縫。把整個(gè)路面分割成為許多板塊。水泥混凝土路面的接縫可分為縱縫和橫縫

17、兩大類。與路線中線平行的接縫為縱縫,與路線垂直的接縫為橫縫。接縫設(shè)計(jì)應(yīng)能:控制收縮應(yīng)力和翹曲應(yīng)力所引起的裂縫出現(xiàn)的位置;通過(guò)接縫提供足夠的荷載傳遞;防止堅(jiān)硬的雜物落入接縫縫隙內(nèi)。 縱縫接縫 縱向接縫的布設(shè)視路面寬度和施工鋪筑而定:因一次鋪筑寬度小于路面寬度,設(shè)置縱向施工縫??v向施工縫采用平縫形式,上部鋸切槽口,深度為30mm,寬度為8mm,槽內(nèi)灌塞填縫料。 縱向接縫的拉桿采用螺紋鋼筋,設(shè)在板厚的中央,并對(duì)拉桿中部100mm范圍內(nèi)做防銹處理,拉桿直徑為10mm,長(zhǎng)度為700mm,間距為700mm。最外側(cè)拉桿距橫向接縫距離為100mm。構(gòu)造如下圖所示: 橫縫接縫 每日施工結(jié)束或因臨時(shí)原因中斷施工時(shí)

18、,必須設(shè)置橫向施工縫,其位置應(yīng)盡可能選在縮縫或脹縫處。施工縫采用加傳力桿的平縫形式。橫向縮縫采用假縫等間距設(shè)置。 傳力桿采用光面鋼筋,傳力桿直徑為32mm,長(zhǎng)度為450mm,間距為300mm。最外則拉桿距自由邊的距離為150mm。 橫向接縫的細(xì)部構(gòu)造見下圖所示:五、路面施工1、路面基層施工、 材料控制 進(jìn)場(chǎng)的原材料必須是級(jí)配碎石(040),并嚴(yán)格控制碎石含泥重,材料進(jìn)場(chǎng)后必須進(jìn)行試驗(yàn),并進(jìn)行粒經(jīng)級(jí)配試驗(yàn)。 、拌和、運(yùn)輸 水泥穩(wěn)定碎石混合料,采用750型攪拌機(jī)拌和,攪拌配合比嚴(yán)格按照試驗(yàn)配合比配料,自動(dòng)配料斗計(jì)量進(jìn)料,(重量比)自卸汽車運(yùn)輸,并直接運(yùn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。 、攤鋪和碾壓 A、 水泥穩(wěn)定碎石

19、層采用挖機(jī)攤鋪,人工配合整平,測(cè)定高度,攤鋪厚度。 B、 攤鋪時(shí)厚度要根據(jù)試驗(yàn)后確定壓實(shí)度多少,來(lái)測(cè)定攤鋪實(shí)際厚度,攤鋪時(shí)應(yīng)掌握“寧高勿低、寧鏟勿補(bǔ)”的原則,攤鋪后的混合料必須在2小時(shí)內(nèi)碾壓完畢,采用CA14振動(dòng)式壓路機(jī)壓實(shí)。雨水井周圍用平板震動(dòng)器或人工整實(shí),碾壓時(shí)要掌握先靜后振,先邊后中,輪跡重疊應(yīng)1/3,碾壓遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后確定(但不能少于3靜3振)?;旌狭系哪雺簳r(shí)間應(yīng)掌握在接近最佳含水量時(shí)進(jìn)行,嚴(yán)禁在剛壓實(shí)或正在碾壓的路段上進(jìn)行壓路機(jī)或送料車的轉(zhuǎn)彎、調(diào)頭、急剎車等,保證基層質(zhì)量。 、 質(zhì)量及平整度控制 A、 路中及兩側(cè)位置分別每5米打一高程樁,設(shè)立方格網(wǎng),方格網(wǎng)更有利于檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)偏差情

20、況。 B、 嚴(yán)格掌握攪拌時(shí)水灰比,因?yàn)樗冶鹊拇笮≈苯訉?duì)壓實(shí)平整有直接因果關(guān)系。 C、 每層初壓后用3米直尺檢查平整段,并及時(shí)進(jìn)行鏟修整平。 D、 攤鋪時(shí)采用半幅路基一次成型方案。避免縱向接縫,若不可避免產(chǎn)生時(shí),要采用直接縫,并壓實(shí)接縫線上嚴(yán)禁斜接,上下層的垂直接縫要錯(cuò)開,橫向接縫亦采用垂直接縫形式,嚴(yán)禁斜接,垂直接縫的制作要嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行。 、 養(yǎng)生 水泥穩(wěn)定碎石層碾壓成型后,采用陽(yáng)模覆蓋,必須保持灑水養(yǎng)護(hù),時(shí)間不少于7天,以利強(qiáng)度得到正常發(fā)展,特別是在施工后1周內(nèi),穩(wěn)定層表面要保持濕潤(rùn),養(yǎng)生期間嚴(yán)禁一切車輛通行。 2、瀝青路面面層施工 (1)施工準(zhǔn)備與施工溫度控制鋪筑試驗(yàn)路段:通常為100

21、200m,并選擇在正線上鋪筑施工溫度控制:普通瀝青結(jié)合料的施工溫度宜通過(guò)135及 175條件下測(cè)定的粘度溫度曲線按書上表15-28的規(guī)定確定。瀝青標(biāo)號(hào)為90號(hào),瀝青結(jié)合料的加熱溫度和改性瀝青的加工溫度不得超過(guò)175。 (2)瀝青混合料拌和 瀝青混合料必須在瀝青拌和廠采用拌和機(jī)械拌和,拌和機(jī)械采用間歇式拌和機(jī)。 (3)瀝青混合料的運(yùn)輸 熱拌瀝青混合料應(yīng)采用較大噸位的運(yùn)料車運(yùn)輸,但不得超載運(yùn)輸,或急剎車、急彎掉頭。 (4)瀝青混合料的攤鋪 采用瀝青攤鋪機(jī)緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備?。不要停下攤鋪機(jī),不要碰撞攤鋪機(jī)。 (5)瀝青路面的壓實(shí)成型 壓路機(jī)的碾壓路線及碾壓方向不應(yīng)突然改

22、變,碾壓區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)大體穩(wěn)定。碾壓溫度應(yīng)符合要求。 初壓:初壓應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)后碾壓,保持較短的初壓區(qū)長(zhǎng)度;通常采用鋼輪壓路機(jī)靜壓12遍,注意碾壓順序;初壓后應(yīng)檢查平整度、路拱。 復(fù)壓:密級(jí)配瀝青混凝土復(fù)壓宜采用重型的輪胎壓路機(jī);粗集料為主的較大粒徑的混合料復(fù)壓優(yōu)先采用振動(dòng)壓路機(jī);采用三輪鋼筒式壓路機(jī)時(shí),總質(zhì)量不小于12t,相鄰碾壓帶重疊寬度應(yīng)符合要求;大型壓路機(jī)難于碾壓的部位,可采用小型振動(dòng)壓路機(jī)或振動(dòng)夯板補(bǔ)充碾壓。 終壓:終壓可選雙輪鋼筒式壓路機(jī)或關(guān)閉振動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)碾壓,遍數(shù)一般不少于2遍。第四部分:方案技術(shù)工程比較一、經(jīng)濟(jì)性1.A方案:4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+17.2cm水泥穩(wěn)定碎石基層+天然砂礫墊層16cm瀝青平均價(jià)格: 水泥穩(wěn)定碎石價(jià)格: 砂礫價(jià)格瀝青密度: 水泥穩(wěn)定碎石密度:每公里瀝青體積: 每公里水泥穩(wěn)定碎石體積:每公里砂礫體積:每公里價(jià)格:2.B方案:24cm水泥混凝土板+18cm水泥穩(wěn)定料+15cm石灰粉煤灰穩(wěn)定土每立方米水泥混凝土各材料用量:水:175kg

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