超高层施工组织设计(重点部分)
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第5章主要施工方案及技术措施
5.1重要施工方案及技术措施
因无详细施工图纸,施工组织设计方案中的建筑结构、设计情况按同类型工程设定.
5.1。
1高强混凝土施工
本工程外框钢骨柱混凝土强度等级为C60,其中钢管柱为自密实C60高强混凝土,钢骨梁混凝土强度等级为C35,塔楼外框柱及核心筒墙体均为高强混凝土施工范畴,混凝土强度强度等级具体如下表:
表编号各部位混凝土强度等级一览表
因钢骨和栓钉占整个柱截面51~64%,钢筋与钢筋、钢筋与钢骨之间间隙较小,梁钢骨翼缘边与梁混凝土边间距只有110mm,钢骨梁翼缘板底(扣除栓钉)与框架梁底间隙只有200mm,同时钢骨外侧包裹钢筋,并且梁柱在此位置处钢筋更密集,对混凝土浇筑的密实性带来很大难度。
为此,项目技术部、试验室以及搅拌站共同进行混凝土试配,保证混凝土浇筑过程中具有较好的流动性和良好的可泵性、保塑性,不产生离析泌水;同时通过试配降低水化热,提高后期强度和耐久性,改善混凝土施工性能。
本工程主要通过原材料、配合比、施工方法、高压泵及配套设备的选择、高压泵水洗等方式控制高强混凝土的施工.
1、配合比的控制
对于高度大于200m的高强混凝土超高层泵送来说,混凝土强度高、黏度大,因此泵送压力较高,泵送施工尤其困难,给整个施工浇筑过程带来一系列有待探讨的技术难题。
可通过塌落度试验法(扩展度试验)和压力泌水率对可泵性进行评价,确定最佳混凝
土配合比,并且可通过相同配合比不同的材料品种可以选择最佳的泵送原材料,确定最佳的影响混凝土可泵性的材料因素.
(1)塌落度试验法(扩展度试验)
经典的评价方法,虽然有缺陷,但表征混凝土的流动性简便易行、指标明确,是目前评价混凝土可泵性的最主要方法。
主要缺陷在于受操作技术影响大,观察粘聚性、保水性受主观影响.采用坍落度方法测定可泵性时,通常通过坍落度、扩展度和倒坍落度筒的流下时间来评价拌合物流动性、粘度等式性能。
本工程通过多次泵送混凝土实验,根据混凝土泵送所需压力以及混凝土泵送时间,确定最优塌落度,具体如下:
图1。
0—1 44层及屋顶混凝土输送泵泵送压力
超高泵送时,保证SL≥240mm,SF≥600mm,t≤15s。
在本工程中超高层泵送时,C60混凝土在45层泵送时其SL =240mm,SF = 700mm,t =13s。
2、原材料的控制
(1)胶凝材料用量:胶凝材料用量增加、水胶比降低,一般均引起粘着系数和速度系数随之增大,但过少(水胶比大)时,容易发生离析、泌水造成拌和物不均匀而引起堵管。
(2)砂率:砂率过高,需要足够的浆体才能提供合适的润滑层,否则粘着系数和速度系数会加大,适当降低砂率可以提供适当的浆体包裹量,但过低则容易发生离析。
通常,由于粗骨料空隙率较大,相对而言浆体含量不足,砂率偏高,应提供适当数量的细粉料(增加粉煤灰、引气剂用量以增加浆体体积含量),保证混凝土有足够的和易性。
(3)粗骨料的影响:骨料粒径大小、颗粒形状、表面结构、级配组成、吸水性能对混凝土可泵性影响很大,应选择空隙率小、针片状含量少、吸水率小的骨料,堆积密度≥1500kg/m3。
(4)细骨料的影响:细骨料比粗骨料对可泵性的影响作用大。
泵送混凝土用细骨料应尤其注意0.3mm和0.15mm筛通过的细砂含量,应分别在15%~30%和5%~10%.这部分砂对浆体的流动性、离析和泌水、黏度性能、含气量等影响作用极大,极易影响混凝土的可泵性。
(5)含气量:3%~5%,气泡的结构(数量及大小)合理.
图1。
0-1 超高层高压混凝土泵送材料需达到的要点图
3、混凝土施工控制措施 (1)振捣及浇筑控制
混凝土浇筑速度不能过快,每次下灰高度控制在0。
45m 左右,两次下灰时间间隔控制在14分钟左右,这样可避免模板侧压力过大而致使模板体系涨坏。
由于型钢柱单次浇筑高度高,且钢筋密集,混凝土浇筑时必须利用振捣棒辅助振捣,这样可以减少混凝土表面的气泡、麻面等质量缺陷,但振捣持续时间不能过长,一般每个振捣点振捣时间不超过3秒。
混凝土浇筑时利用橡皮锤敲击模板外侧,尤其是柱子四角处应多敲击,这样可以检查混凝土浇筑是否密实,而且有利于排除混凝土内部的气孔。
必须控制好高强混凝土的浇筑顺序,避免混凝土浇筑间断,造成混凝土泵管堵塞,影响混凝土整体施工质量。
必要时,可利用塔吊配合进行墙柱混凝土浇筑,确保整个混凝土浇筑工作顺利进行,保证高强度混凝土施工质量。
(2)浇筑时间控制
高强混凝土的施工浇筑时间顺序、浇筑步骤的控制,是施工过程中保证混凝土施工的连续有效性的重要保障。
分段分区浇筑控制不仅仅从时间上考虑,从混凝土的流淌距离以及混凝土的浇筑步骤考虑,因此更能确保混凝土施工过程的连续施工。
(3)混凝土运输控制
由于高强混凝土的初凝时间相对较短,必须严格控制混凝土从搅拌站出料到施工现场的时间,如超出规范规定的时间,一律不得使用,必须退回搅拌站。
本工程的混凝土浇筑采用泵送,故用搅拌车运输高强混凝土过程中,必须严格控制运
5-10mm 精品石
10-20mm 精品石
5-20mm 精品石
本工程采用精品石特点:压碎值指标极小、 针片状极少、含泥量极小、无泥块含量
输时间及选配搅拌车的性能;混凝土搅拌车必须满足混凝土在最短时间内均匀无离析的排出,出料干净、方便,能满足施工的要求,其排料速度与混凝土泵的输送性能相匹配。
(4)现场浇筑过程检查
现场施工人员采用钢钎插入法控制混凝土的初凝实践,更能直接有效的减少墙体大体积混凝土内的施工缝产生,确保混凝土的施工质量,减少产生施工缝(夹层)现象.
要随时抽查从搅拌车运送的混凝土坍落度,分别取1/4和3/4处试样进行坍落度试验,两个试样的坍落度值之差不得超过3cm,对于坍落度不满足要求的混凝土一律不允许使用。
(5)不同强度等级混凝土浇筑处理
1)在距柱子500处采用快易收口网封堵,防止低等级混凝土流入强度等级高的混凝土内。
见右图:
图8.3-9 不同强度等级梁柱接头处理方式
2)梁柱接头部位钢筋较密,给柱子混凝土的施工带来很大的困难,容易造成柱子混凝土振捣不密实的质量问题。
除要保证混凝土的坍落度及和易性良好外,按规定要分层浇灌,分层振捣。
对钢筋较密部位要插钢管下振捣棒,必须保证混凝土的振捣到位、密实。
(6)高压混凝土质量管理
1)搅拌站应派现场服务人员到施工现场负责商品混凝土的质量管理.
2)工程项目经理部应指定专人负责现场混凝土的浇筑,对混凝土的发料单进行验收,如发现发料单位名称、品种、强度等级不符合时均应拒收。
对运输罐车要进行随机抽检,对坍落度超过上限值的混凝土不准进场,对坍落度低于下限值的混凝土,在工地技术负责人的同意后,可以加少许水以便于泵的输送.对卸料时间到发料时间超过上表时间的混凝土不准进场。
3)混凝土浇筑现场必须要有专职技术人员在场,对不同强度等级混凝土的同时浇筑一定要保证低强度等级混凝土不得流入高强度等级混凝土内。
4)工地现场与搅拌站的联系要方便,以便对突发事件进行及时处理。
5)对现场混凝土要留置试块,并进行标准养护。
3、超高层混凝土输送泵的选择
本工程结构施工期间主楼及裙房各布置一台塔吊,现场布置两台塔吊基本能满足现场施工要求,采用两台三一重工的超高压混凝土输送泵,输送泵型号为SY5161THB C—
8:高压最大理论输送压力位28MPa,低压最大理论输送压力为18Mpa;低压理论输送混凝土量为110m³/h,高压理论输送混凝土量为68m³/h。
上装发动机额定功率为190.5KW,底盘发动机最大净功率为203KW。
图8。
3-9 车载泵、布料机及泵管竖向布置平面图
理论计算是以普通混凝土作为计算依据,而超高层项目中,普遍使用强度等级在C60以上的高强高性能混凝土,其泵送阻力远大于普通混凝土。
且往往超高层混凝土泵送压力需要30%的储备,并且考虑到高强混凝土粘接性较强导致的摩擦力较大等原因考虑较理论值增加30%的泵送压力。
最后采用SY5161THB C-8车载输送泵(泵送压力最大值为28Mpa)。
图8.3-9 车载泵现场使用及截止阀图
SY5161THB C-8混凝土输送泵参数见表8。
7-3,外形参数见图8。
7-2
表8。
7-3 SY5161THB C-8混凝土输送泵参数
本工程超高压混凝土输送泵应用主要技术(表8.7-4)
表8。
7—4 应用主要技术
4、超高层混凝土布料机
本工程混凝土布料机若采用手动式布料机,将大大增加塔吊的使用时间,手动式布料
机因无法一次性覆盖浇筑核心筒,并且其安装固定需在核心筒顶板上,影响浇筑混凝土质量。
为确保本工程核心筒施工质量,保证施工工期。
采用内爬式电动布料机浇筑混凝土,混凝土布料机是用于高层建筑混凝土施工的布料设备。
本工程核心筒长约为20m、外框约为43m,根据布料机的安装位置及其覆盖范围,选择两台HG28内爬式布料机,其可旋转360°一次性浇筑核心筒及外框内所有位置混凝土。
HG28最大布料半径28米;管柱式塔身;塔身高度22.2米;可直接用电梯井或楼面内爬装置安装在电梯井或楼面(至少需三层电梯井或楼面);本工程布料机从核心筒四层结构完成后开始安装,安装位置位于东侧的高空排风井内,高空排风井尺寸为2600*200mm,排风井四周均为结构梁,布料机通过特制钢梁与排风井预埋件连接,布料机荷载通过特制钢梁架传递给排风井四周结构梁,然后通过模板支架整体传递受力,确保工作安全。
图8。
3-9 HG28内爬布料机
8。
3-9 核心筒及外框使用布料机平面及剖面图
5、超高层混凝土输送管
(1)泵管选择
在超高层混凝土泵送混凝土过程中,不仅仅只需要输送泵车压力需达到高压要求,对于混凝土输送设备来说,混凝土泵管安装于泵管的选择尤为重要。
由于在超高层中,浇筑为高强度等级、高性能混凝土,混凝土泵送压力大,且混凝土与泵管摩擦力有所增加。
因而普通的混凝土泵管无法承受超高层混凝土泵送带来的压力,且摩擦力的增加容易导致泵管削弱,进而导致堵管、爆管等现象,给混凝土施工带来了巨大的安全隐患及施工质量。
本工程采用125A、壁厚9mm超高压泵管,与普通输送管道相比,125A管道的流道截面积增大25%以上,单位长度沿程压力损失减小20%以上,管道磨损速度也相应下降,但随着混凝土流速的降低,混凝土在管道内的输送时间会增加。
当泵送高度为400m 时,混凝土在125A输送管内的输送时间约12。
4min,比在普通输送管内增加约4min.
图1。
0—1 超高压泵管非标节泵管及标准泵管
(2)泵管及液压截止阀布置
在泵管布置时,尽量减少弯管和软管,弯管尽量采用大弯管,最大限度地降低泵送管道摩擦阻力。
垂直管道随建筑物的高度而增加,被输送混凝土由于自重产生回流的趋势
越来越明显,为此须铺设一定长度的水平管道,以保证有足够的阻力减弱混凝土的回流.根据以往类似超高层的施工经验,水平管的布置长度应达到垂直管的18/4长度,依据现场实际情况,水平长度分别为60m和40m。
泵出口管路采用近似L型连接方式,并设置混凝土墩固定。
图8。
3-9 泵管水平布置平面图
图8.3—9 泵管竖向布置平面图
在高层泵送中要使用截止阀,因为每当停止泵送时输送管内的混凝土压力会作用于输送料缸,甚至推动活塞往后运动,增加了两个油缸因作用力的差异而产生冲程误差;此外在混凝土压力下,如果切割环密封不好还会造成换向阀内混凝土中的水泥浆和水分的流失,产生堵塞;当再次泵送时由于料斗内的混凝土等等的关系也会使换向阀换向发生困难;再则,泵机内一旦发生堵塞只好放掉输送管内所有的余料.因而混凝土截止阀在出料口出安装很有必要.
1。
0-1 液压截止阀布置平面示意图
6
自动补偿间隙的眼镜板与切割环,以及管路的良好密封性,开发了独一无二的水洗技术,直接用混凝土泵进行水洗,做到泵送多高,水洗就有多高.此技术可以最大限度利用管道中的混凝土,减少浪费和污染。
(1)水洗前的准备
1)在泵旁边搭建一个清洗架,用于回收残留的混凝土和砂浆。
2)在泵出口旁边建一个水池或配置二个水箱(容积约10立方米),接二根水管到泵旁边,使水洗过程中的水可以循环利用.
图1。
0—1 水洗水箱布置图
(2)水洗程序
利用地泵采用正洗方式,传统的泵送砂浆、后泵送水的方式,直接从出料口打入吊斗内,本工程因考虑到泵的出口压力以及混凝土的情况,最后确定可直接打水方式进行水洗。
待出口出水后利用车泵反抽功能将管内剩余水及砂浆混合体从泵斗处抽出,也可采用关闭截止阀,拆管移开泵车,打开截止阀利用水的自重直接冲出,如一次不彻底,可关闭截止阀,在工作面上往竖向泵管内灌水,满后再打开截止阀反复冲洗,直至清洗彻底.
图1。
0—1 核心筒泵送混凝土水洗示意图
5.1。
3 垂直运输施工方案
1、塔吊安装方案
(1)塔吊的布置
根据本工程项目所在位置及建筑设计、结构及的影响,及后续施工便利的综合考虑,以及地上结构外爬架的影响等,本工程塔吊TC8039布置在西侧塔楼外框以外,TCT7520布置在西侧塔楼外框以外,建议业主在详细施工图中考虑地下室预留了塔吊洞口,因现场施工材料堆放及加工场地分布均在塔楼东西两侧进行,北侧为裙楼结构,因此施工电梯设置在塔楼东西侧两边分别布置。
(2)塔吊选型
综合考虑后决定安装2台塔吊,型号及幅度如表所示。
表编号塔吊型号及幅度选择
(3)塔吊技术参数
1)TCT7520塔吊40m臂起重性能表
表8.2—3 TCT7520塔吊的信息表
2)TC8039塔吊60m臂起重性能表
本塔机固定独立式的最大起升高度为73m,若起升高度要超过73m,必须用附着装置对塔身进行加固。
附着式塔机的最大起升高度可达350m。
在工作高度≤90m 时,可采取二倍率、四倍率钢丝绳起升,当工作高度>90m 时,只能采取二倍率钢丝绳起升。
附着式的结构布置与独立式相同,只是为了增加起升高度,塔身增加了片式标准节,提高塔机的稳定性和塔身的刚度。
图1.0—1 44层及屋顶混凝土输送泵泵送压力
(4)塔吊的安装
1)塔吊预埋节安装
制作马墩。
将马墩放到基础底板指定位置,并临时固定浇筑垫层,使马墩与垫层连成一体。
待马墩砼强度达到设计值70%后,放置预埋基础节于角钢上,使四个立柱对应与马墩放置好,调节两者之间间隙。
确保预埋基础节与标准节水平误差小于1/1000,将马墩与预埋基础节焊接固定。
先绑扎斜拉钢筋,并与预埋节焊接,然后绑扎上层钢筋和竖向钢筋。
图3。
55
2)浇筑砼前再次校对预埋节与标准节连接面的水平度误差小于1/1000后,开始浇筑砼。
特别提醒:绑扎上层钢筋时,钢筋与预埋节干涉部分需绕过预埋节。
图3。
56
放置四个马墩,要求:马墩中心距尺寸2350±2mm;马墩对角线误差小于5mm;垫层厚度H=200mm;放置完毕后要求四个马墩上平面符合要求.
3)塔吊安装
主要的作业顺序为:安装基础节→安装1节标准节→安装套架→安装回转总成→安装塔头→安装平衡臂(安装1块配重)→安装起重臂→安装配重→顶升加节→其它完善→安装验收→负荷试验→交付使用。
表8。
3—4 塔吊安装方法
4)塔吊拆除
塔吊拆除工序与安装工序相反,TCT7520平臂塔采用北侧TC8039进行拆除,
TCT8039塔吊采用屋面安装的一台D238屋面起重机进行拆除,最后人工拆除屋面起重机.
D238屋面起重机参数如表8.2-8
2、施工电梯安装方案
(1)施工电梯的布置
根据施工需要,现场拟配置2台双笼高速施工电梯,以满足人员、材料等的垂直运输需求,SC200/200G型高速施工电梯不仅能满足本工程的运输高度,而且具有较大的运输空间和超重的载重量(2t),以及高速的提升速度(0—96 m/min),能迅速将施工人员送达目的楼层。
各电梯选型如下表所示。
SC200/200G性能参数表:
现场施工电梯布置如图8.2-16
图8。
3—10 塔楼施工电梯平面布置图
(2)施工电梯安拆
施工电梯基础安装于地下室顶板上,顶板根据受力计算采取相应的加固措施。
施工电梯按照正常的安装流程进行安装。
塔楼施工电梯安装流程见图8.2-17
图8。
2-17 施工电梯安装流程
(3)施工电梯安装及拆除时间安排见表8.2-10。
电梯拆除与安装的顺序相反,操作时应严格遵循“后装的先拆,先装的后拆”的原则.
5.1。
5 地铁运营及周边保护方案
本项目位于市心北路2#地铁线东侧,本工程地下室深12。
15米,边线按1.5倍退(12。
15*1.5=18。
23米)因此对高空坠落、地铁及地下室设备的防水、地铁冷却塔的保护、地上人员等的安全防护尤为重要。
1、地铁运营保护措施
(1)保护及监测内容
基坑支护及地铁监测
本工程为全地下室,基坑深度为12。
15m。
基坑西侧邻地铁2号线车,需对基坑支护水平位移、坡顶地面沉降、车辆段主体和试车线轨道的变形进行时实监测。
(2)地铁监测
1)基坑支护监测
根据据设计及规范要求,确定监测点位的布置及监测频率。
采用数据收集、内业整
理、形成报告的方式进行监控,并制定严格的预警程序,确保实时掌握基坑变形动态
2)地铁结构监测
对基坑周边地铁结构及轨道的变形采用自动化监测系统进行监测,实现监测数据的自动采集和无线传输.
2、周边建筑设施防护措施
(1)在塔楼周边搭设安全通道,供现场管理及施工人员进入建筑物内;于施工场地围墙外搭设外界人员防护通道.
图5.1-3 场区内外安全通道搭设示意图
(2)建筑物结构边设置安全防护外脚手架,裙楼及塔楼7层以下结构搭设封闭型钢管脚手架,7层以上结构搭设外爬式脚手架,脚手架安全防护按照施工方案执行,以防止人员高空坠落和高空落物。
图5.1—3 塔楼一体化电动升降平台
(3)为防止高空坠物,在塔楼结构及装修施工期间,于塔楼外围搭设悬挑定型防护平台(型钢骨架+钢板网+密目网+钢丝绳),且在所有楼层外框安装带踢脚板的防护栏杆.
图5.1-4 临边洞口防护示意图
(4)结构临边及其他临边洞口采用定制式安全防护,详见图5.1—4.
图5.1—4 临边洞口防护示意图
(5)施工场区以外采用围挡封闭,防止无关人员进入施工现场,造成伤害,围挡样式见图5。
1-5。
图5。
1-4 施工场区围挡示意图
5.2 其他施工方案及技术措施
5.2。
1 工程测量
1、超高层测量
杭州俊泰置业有限公司投资兴建的博亚时代中心为萧山钱江世纪城又一标志性地标建筑,位于市心北路西侧.
在超高层建筑施工领域,测量工作是工程质量最根本的保障,对测量管控要求更为严格.博亚时代中心工程是集甲级写字楼、商业等为一体的超高层综合建筑,地下3层,地上50层,建筑总高度为249。
9m,结构层高度219。
1m,标准层层高为4。
2m,避难转
换层12、21及39层的层高为4.2m。
由于为超高层建筑,测量精度要求高,现场实际情况比较复杂,然而测量作业是超高层施工技术的重中之重。
图3。
3—1 工程效果及GPS测量原理图
随着现代化建筑物的不断发展,其外在造型也越来越丰富、新颖和多样化,各种高层建筑中的施工测量已被引起高度重视.在超高层主体结构装修工程安装过程中,施工测量是一项专业性较强又非常重要的工程,全球卫星定位系统(GPS卫星定位测量仪)、垂准仪等测量技术的引用保证了超高层施工的精度。
(1)施工测量管理
施工测量在整个工程施工中占有非常重要的地位,其精度要求高,轴线网点的控制在施工期间必须能牢固、准确地保留至竣工,因此所用仪器和施工方法都要适合结构类型和场地情况。
测量管理主要工作为:“领导决策,统一思想;建立健全贯标或标准转换的工作主管;制定贯标或标准实施转换的计划;全员培训”。
测量管理组织机构见图3.3—2。
图3.3-2 测量管理组织机构图
(2)测量方案选择
根据本工程的特点,本项目测量方案选择为:±0.000以上部分采用内控法,当±0。
000层结构楼面浇筑并达到强度后,根据测设好的基坑四周主轴线引桩,将主轴线点恢复至±0.000层结构楼面,构成高精度的井字形平面控制网。
平面控制网的垂直传递利用激光垂准仪进行。
1)平面控制网的设置
施工控制网依据首级或二级控制网加密而成,是结构施工阶段的主控网.二级控制网建立以后,根据各分区轴线与二级控制点的相互位置关系,利用电子全站仪采用“极坐标”法布设平面施工控制网(三级),然后根据各构件与轴线的位置关系,测放构件位置线,进行构件定位。
控制网测量精度见表
表3。
2 控制网精度控制表
2)高程控制系统的设置
为保证建筑物竖向施工的精度要求,在施工现场设6~10 个半永久性水准点。
水准
点引测使用电子水准仪进行,采用附合水准测法。
按国家二等水准测量的精度要求进行引测,闭合差要求小于±0.6mm,相邻两点高程误差要求小于±0。
1mm.
3)塔楼施工阶段控制网的布置
根据本工程的实际情况,地下室顶板施工完后,利用一级、二级控制网,在塔楼核心筒外四角布置4个控制点,作为塔楼施工时的二级控制网(以控制核心筒及外围钢柱的轴线),在主楼核心筒内布置4个控制点,以控制核心筒楼板及内墙施工时的轴线控制,二级控制网随楼层的施工,每隔不超过100米进行一次测量轴网的引测转换,以控制核心筒楼板、内墙施工时的轴线、核心筒轴线以及外围钢柱的轴线。
内控法1F~20F (81.9m)、21F~40F(165。
9m)、41F~屋顶层(219。
10m),共3个分段转换控制网。
图8.3-3 标准20层以下内控点平面布置图及标准21—40层内控点平面布置图
图8.3-4 标准层41层-屋面层内控点平面布置图
(3)测量人员及仪器的配备
1)工程测量机构及测量人员
本工程配备的测量人员,必须选择有类似工程测量施工经验,且经过良好的培训,能使用各种类型的先进仪器的人员,方能胜任本工程的测量工作要求.人员配备如下:测量负责人1人负责测量方案编制和实施
测量工程师3人负责现场实施
测量技工4人测量辅助工作
测量人员配备建议以表格形式说明
2)测量仪器设备选用
为保证工程的测量精度,在本工程建立测量控制网阶段主要使用高精度自动导向全站仪、精密水准仪和垂准仪进行,辅以GPS及其他测量设备作为校核和辅助引线用。
GPS为具有拓普康独特专项技术的HiPer Pro一体化接收机,双星技术增强性能,提高精度,适合建筑工地有遮挡情况下的快速锁星。
根据需要,可采用静态和动态两种形式进行观测。
精度为静态测量:平面3mm+0.5ppm 高程5mm+0.5ppm;RTK实时动态测量:平面10mm+1。
0ppm 高程15mm+1。
0ppmm。
测量仪器及设备配置见表8。
3—1。
表8.3—1 测量仪器设备配置表。