南沙大桥东涌互通主线二桥模架悬浇跨线施工技术

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文章编号:１００３－４７２２(２０２０)０２－０１１６－０５

南沙大桥东涌互通主线二桥模架悬浇跨线施工技术

朱小金ꎬ杨　敏ꎬ吴建军ꎬ李小刚ꎬ鲜　亮

(中交二公局第五工程有限公司ꎬ陕西西安７１００６５)

摘　要:南沙大桥东涌互通主线二桥为一联五跨连续刚构桥ꎬ下穿、上跨多条既有线ꎮ该桥主梁采用节段悬臂浇筑工艺施工ꎬ其２２至２３号墩上跨既有Ｃ匝道ꎬ施工净空仅２９ｃｍꎮ为在不影响Ｃ匝道运营的前提下进行跨线施工ꎬ提出２２至２３号墩采用模架结构进行悬浇跨线施工ꎮ模架结构由钢壳和桁架两部分组成ꎬ其中ꎬ钢壳既作为施工阶段混凝土浇筑用模板ꎬ又作为混凝土箱梁结构的一部分ꎬ还兼做跨线施工防护棚ꎮ施工时ꎬ２２号墩广州侧、２３号墩东莞侧梁段采用挂篮进行节段悬浇施工ꎻ２２号墩与２３号墩间梁段采用模架结构进行节段悬浇施工ꎬ待跨中合龙段施工后ꎬ拆除墩身两侧的临时支撑、挂篮和桁架ꎬ完成跨线施工ꎮ

关键词:公路桥ꎻ刚构桥ꎻ模架结构ꎻ钢壳ꎻ桁架ꎻ悬臂浇筑ꎻ跨线施工ꎻ施工技术中图分类号:Ｕ４４８.２３ꎻＵ４４５.４

文献标志码:Ａ

ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＵｓｉｎｇＦｏｒｍｗｏｒｋｆｏｒＣａｎｔｉｌｅｖｅｒＣａｓｔｉｎｇ

ｏｆＮｏ.２ＢｒｉｄｇｅＣｒｏｓｓｉｎｇＥｘｉｓｔｉｎｇＲａｉｌｗａｙｓｏｎＴｕｎｇＣｈｕｎｇ

ＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅＳｅｃｔｉｏｎｏｆＮａｎｓｈａＢｒｉｄｇｅＰｒｏｊｅｃｔ

ＺＨＵＸｉａｏ￣ｊｉｎꎬＹＡＮＧＭｉｎꎬＷＵＪｉａｎ￣ｊｕｎꎬＬＩＸｉａｏ￣ｇａｎｇꎬＸＩＡＮＬｉａｎｇ

(ＣＣＣＣ￣ＳＨＥＣＦｉｆｔｈＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＸｉ′ａｎ７１００６５ꎬＣｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅＮｏ.２ＢｒｉｄｇｅｏｎＴｕｎｇＣｈｕｎｇＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅＳｅｃｔｉｏｎｏｆＮａｎｓｈａＢｒｉｄｇｅｐｒｏｊｅｃｔｉｓａｃｏｎｔｉｎ￣ｕｏｕｓｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅｔｈａｔｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｓｆｉｖｅｓｐａｎｓｉｎａｕｎｉｔ.Ｔｈｅｂｒｉｄｇｅｇｏｅｓｂｅｌｏｗａｎｄｏｖｅｒｐａｓｓｅｓｍｕｌｔｉ￣ｐｌｅｒａｉｌｗａｙｓꎬｌｅａｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｄｏｐｔｉｏｎｏｆａｓｅｇｍｅｎｔａｌｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｃａｓｔｉｎｇｏｆｔｈｅｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｔｈｅｓｐａｎｂｅ￣ｔｗｅｅｎｐｉｅｒ２２ａｎｄ２３ｃｒｏｓｓｅｓｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇＣｒａｍｐꎬｗｉｔｈａｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｌｅａｒａｎｃｅｍｅｒｅｌｙ２９ｃｍ.ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｃａｓｔｉｎｇｗｉｔｈｏｕｔｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎｔｏｔｈｅｎｏｒｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＣｒａｍｐꎬａｎｏｖｅｒｈｅａｄｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｃａｓｔｉｎｇｍｅｔｈ￣ｏｄｏｆｕｓｉｎｇｆｏｒｍｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｔｈｉｓｐａｒｔ.Ｔｈｅｆｏｒｍｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｓｔｅｅｌｓｈｅｌｌｓａｎｄｔｒｕｓｓｅｓꎬｔｈｅｓｔｅｅｌｓｈｅｌｌｓｈａｖｅｍｕｌｔｉｐｌｅｐｕｒｐｏｓｅｓꎬｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓｔｈｅｆｏｒｍｗｏｒｋｆｏｒｃｏｎｃｒｅｔｅｃａｓｔ￣ｉｎｇꎬｗｉｌｌｂｅｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｆｉｎｉｓｈｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｘｂｅａｍｓꎬａｎｄａｌｓｏａｃｔａｓｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｒｏｏｆｆｏｒｔｈｅｏｖｅｒｈｅａｄｃｏｎ￣ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ.ＤｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬｔｈｅｂｅａｍｓｏｎｔｈｅＧｕａｎｇｚｈｏｕｓｉｄｅｏｆｐｉｅｒ２２ａｎｄｔｈｏｓｅｏｎｔｈｅＤｏｎｇｇｕａｎｓｉｄｅｏｆｐｉｅｒ２３ｗｅｒｅｃａｓｔｕｓｉｎｇｆｏｒｍｔｒａｖｅｌｅｒｓ.Ｔｈｅｂｅａｍｓｂｅｔｗｅｅｎｐｉｅｒ２２ａｎｄ２３ｗｅｒｅｃａｓｔｕｓｉｎｇｆｏｒｍｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ａｆｔｅｒｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｉｄｓｐａｎｃｌｏｓｕｒｅｓｅｃｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｒｙｓｕｐｐｏｒｔｓａｔｔａｃｈｅｄｔｏｔｈｅｐｉｅｒｓｈａｆｔｓꎬｆｏｒｍｔｒａｖｅｌｅｒｓａｎｄｔｒｕｓｓｅｓｗｅｒｅｄｉｓｍａｎｔｌｅｄｔｏｆｉｎｉｓｈｒａｉｌｗａｙ￣ｃｒｏｓｓｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｉｇｈｗａｙｂｒｉｄｇｅꎻｒｉｇｉｄ￣ｆｒａｍｅｂｒｉｄｇｅꎻｆｏｒｍｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎻｓｔｅｅｌｓｈｅｌｌꎻｔｒｕｓｓꎻｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｃａｓｔｉｎｇꎻｒａｉｌｗａｙ￣ｃｒｏｓｓｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎻｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ１　概　述

南沙大桥(原名虎门二桥)起点东涌互通[１]是一种直连式半直连式混合型枢纽立交ꎬ其主线二桥

２０~２５号墩左、右幅均下穿既有Ｇ匝道ꎬ同时上跨既有广珠北高速公路、广州南二环Ｃ匝道、广州地铁四号线高架桥和３条高压油气管线ꎮ东涌互通主

收稿日期:２０１９－０５－２１

作者简介:朱小金ꎬ高级工程师ꎬＥ￣ｍａｉｌ:２７２３８６３１５＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ研究方向:大跨度桥梁施工管理ꎮ

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桥梁建设　ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ２０２０ꎬ５０(２)

线二桥为一联五跨的连续刚构ꎬ其右幅跨径组合为

２０~２５号墩基础采用端承型钻孔灌注桩ꎬ下部结构

(３１.５＋４９.５＋４５.６７４＋６６＋５４)ｍꎬ如图１所示ꎮ

采用板式墩身ꎻ主梁采用预应力混凝土单箱双室结构ꎮ该桥主梁采用节段悬臂浇筑工艺施工ꎬ每跨跨中设置２ｍ长的合龙段ꎮ

图１　东涌互通主线二桥右幅连续刚构立面布置

Ｆｉｇ.１ＥｌｅｖａｔｉｏｎＶｉｅｗｏｆＲｉｇｈｔＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｉｇｉｄ￣ＦｒａｍｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＮｏ.２ＢｒｉｄｇｅｏｆＴｕｎｇＣｈｕｎｇＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ

　　为实现对既有线的防护ꎬ防止可能的坠物对既行跨线悬浇施工时ꎬ需在挂篮下方设置兜底防护平台或者在通行净空上搭设防护棚[２￣３]ꎮ挂篮下方的

安装和混凝土施工过程中失稳ꎮ顺桥向上ꎬ钢壳布置在２２号墩东莞侧５号块与２３号墩广州侧４号块间ꎬ总长为２１.９７ｍꎮ钢壳分为３段ꎬ每段长度分别为１０.９７ꎬ２ꎬ９ｍꎬ如图３所示ꎮ钢壳节段之间通过高强抗剪型螺栓和连接板连接成整体ꎮ面板连接板上的螺栓孔设置为顺桥向的长圆孔ꎬ腹板连接板上的螺栓孔一半设置为顺桥向的长圆孔、一半设置为高度方向的长圆孔ꎬ２种类型的孔交错布置ꎮ

有线造成影响ꎬ确保既有线的运营安全ꎬ采用挂篮进

兜底防护平台(或防护棚)、挂篮底篮和挂篮行走所需的空间累计至少２ｍꎬ即新建桥梁底与被跨线路面顶之间的距离不能小于要求的行车道净空＋２ｍ的施工空间[４]ꎮ该桥第３跨(２２至２３号墩)上跨既有Ｃ匝道ꎬ根据主线二桥的设计标高和Ｃ匝道桥面的实测标高ꎬ在扣除行车道净空后ꎬ上跨施工时最小施工空间仅２９ｃｍꎬ小于施工所需的２ｍ施工空间ꎮ因此ꎬ在保障Ｃ匝道运营的前提下ꎬ无法采用挂篮进行Ｃ匝道上的节段悬浇施工ꎬ需要针对跨线施工问题ꎬ提出新的解决方案ꎮ２　跨线施工方案

为在不影响Ｃ匝道运营的前提下进行跨线施工ꎬ提出第３跨(２２至２３号墩)采用钢壳预应力混凝土箱梁上跨Ｃ匝道ꎮ即在主线二桥上跨Ｃ匝道的部位采用模架结构进行悬浇跨线施工ꎮ模架结构由钢壳和桁架两部分组成ꎮ其中ꎬ钢壳作为施工阶段混凝土浇筑的外侧模板ꎬ兼做跨线施工的兜底防护平台ꎻ钢壳还作为箱梁结构的一部分ꎬ在混凝土浇筑后不予拆除ꎬ可减少施工所需的空间ꎮ桁架起吊装钢壳的作用ꎬ施工时ꎬ桁架支撑在２２号墩、２３号墩已浇筑的混凝土箱梁上ꎮ

钢壳结构由面板、纵肋、横肋、支撑架和吊杆组成ꎬ其１/２钢壳结构如图２所示ꎮ其中ꎬ纵肋、横肋通过架立钢筋与底板水平钢筋网进行连接ꎻ面板上布置剪力钉ꎬ钢壳通过纵肋、横肋和剪力钉与混凝土连接成整体ꎻ支撑架设置在钢壳内ꎬ防止钢壳在起吊

图２　１/２钢壳结构

Ｆｉｇ.２１/２ＳｔｅｅｌＳｈｅｌｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅ

图３　钢壳分布区域及分节

Ｆｉｇ.３ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＡｒｅａａｎｄＳｅｃｔｉｏｎｓｏｆＳｔｅｅｌＳｈｅｌｌ

３　模架悬浇跨线施工技术

南沙大桥东涌互通主线二桥模架悬浇跨线施工技术　　朱小金ꎬ杨　敏ꎬ吴建军ꎬ李小刚ꎬ鲜　亮

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施工时ꎬ２２号墩广州侧、２３号墩东莞侧梁段采用挂篮进行节段悬浇施工ꎻ２２号墩与２３号墩间梁段采用模架结构进行节段悬浇施工ꎬ其总体施工步骤为:①钢壳加工组拼后ꎬ吊装至Ｃ匝道两侧的支架上临时固定(钢壳底高出行车道净空)ꎻ②在２２号、２３号墩上采用现浇法施工至临近Ｃ匝道节段ꎻ③在已浇筑的节段混凝土箱梁上拼装桁架ꎻ④利用桁架起吊钢壳并提升至箱梁底板标高处[５]ꎻ⑤对称于２２号墩、２３号墩进行节段悬浇施工和节段预图５　挂篮和桁架安装到位

Ｆｉｇ.５ＩｎｓｔａｌｌｉｎｇＦｏｒｍＴｒａｖｅｌｅｒａｎｄＴｒｕｓｓｉｎｔｏＰｏｓｉｔｉｏｎ

应力施工ꎻ⑥进行合龙段的施工ꎬ拆除桁架和临时３支架.１　ꎬ施工准备完成跨线施工ꎮ

进入跨线悬浇施工前ꎬ采用支架法施工２２号墩和２３号墩的０~２号块ꎬ使挂篮和桁架具备拼装空间ꎮ将３段钢壳连接成整体ꎬ采用吊机将整段钢壳吊装至Ｃ匝道两侧的钢管支架上ꎬ如图４所示ꎮ钢壳跨线吊装时ꎬ临时封闭Ｃ匝道(待钢壳吊装至钢管支架上后恢复)ꎮ

Ｆｉｇ.４Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ图４　施工准备

ｆｏｒＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

３.２　２挂篮和桁架安装

０号块施工后ꎬ拆除０~２号块的现浇支架ꎬ在

莞侧的挂篮~２号块箱梁上拼装ꎻ在２２号墩东莞侧和２２号墩广州侧和２３号墩广州侧安２３号墩东装桁架ꎮ桁架采用双层贝雷梁作为顺桥向的承重梁[６]挂篮和桁架拼装后ꎬ通过垫梁支撑在已浇筑的２号块混凝土上(验收合格后对两者进行预压施工图中未示意墩身两侧的临时支撑ꎬ安装混凝土模板ꎬ如图５所示ꎮ[７])ꎮ能力ꎬ消除非弹性变形ꎮ

ꎬ以检验其承载挂篮和桁架由于桁架重量大于挂篮重量ꎬ悬臂施工中对２２５.号３、２３ＭＮ􀅰ｍꎮ号墩产生的最大不平衡荷载分别达为提高墩身的抗倾覆能力ꎬ３抵抗悬臂ＭＮ􀅰ｍ、

施工过程中的不平衡荷载ꎬ确保悬臂施工过程中墩身的受力安全ꎬ在桁架和挂篮拼装之前ꎬ在墩身的顺桥向两侧安装临时支撑(图６)ꎮ临时支撑由精轧螺纹钢(主动提供抗倾覆力)和钢管桩立柱(被动提供抗倾覆力)两部分组成ꎮ精轧螺纹钢一端锚固在承台上、另一端锚固在箱梁上ꎬ对称于墩身张拉精轧螺纹钢ꎬ主动为墩身提供抗倾覆力ꎮ钢管桩立柱支撑在１号块梁底ꎬ当箱梁发生下挠变形时ꎬ钢管桩被动受力ꎬ起到增大墩身抗倾覆能力的作用ꎮ

Ｆｉｇ.６Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ图６　临时支撑布置

ｏｆＴｅｍｐｏｒａｒｙＳｕｐｐｏｒｔｓ

３.３　混凝土节段及钢－混过渡段施工

挂篮和桁架安装后ꎬ按照节段悬浇施工工艺依次３同步号块混凝土、对称施工ꎬ并按要求分节２２号墩东莞侧、依次施工预应力４号块、２３号墩广州侧

ꎮ浇施工后２２号墩东莞侧４号块、２３号墩广州侧３号块悬

向间距不大于ꎮ吊杆与布置在钢壳面板上的吊耳ꎬ利用吊杆整体起吊钢壳并提升至设计位置[８]１.５ｍ)相连ꎮ在桁架顶的每根吊杆(顺、横桥上布置穿心式千斤顶ꎬ利用穿心式千斤顶收、放吊杆来达到调整钢壳标高的目的ꎮ钢壳吊杆断面布置如图７所示(图中未示意钢壳内的支撑架)ꎮ

钢壳起吊后ꎬ２２号墩、２３号墩侧的混凝土模板分别前移至５号块、４号块ꎮ在混凝土段模板外包裹钢壳ꎬ吊杆穿过钢壳吊起混凝土模板ꎮ混凝土模板标高调整后ꎬ进行钢－混过渡段混凝土浇筑和预３应力施工.４　钢壳内节段施工

ꎮ钢－混过渡段施工如图８所示ꎮ

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桥梁建设　ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ２０２０ꎬ５０(２)

调整箱梁线形至满足设计和监控要求后ꎬ将钢壳节段之间的连接螺栓拧紧至设计值ꎬ锁定合龙段两侧的混凝土箱梁ꎬ在温度相对稳定时完成合龙段混凝土的施工ꎮ

支撑、挂篮和桁架[１０]ꎬ钢壳作为混凝土箱梁的一部待合龙段预应力施工后ꎬ拆除墩身两侧的临时

Ｆｉｇ.７Ｃｒｏｓｓ图７　Ｓｅｃｔｉｏｎ钢壳吊杆断面布置

ｏｆＨａｎｇｅｒｓｏｆＳｔｅｅｌＳｈｅｌｌ

Ｆｉｇ.８Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ图８　ｏｆ钢Ｓｔｅｅｌ￣Ｃｏｎｃｒｅｔｅ－混过渡段施工

ＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＳｅｃｔｉｏｎ

待２２号墩东莞侧５号块混凝土和预应力施工后ꎬ拆除２２号墩东莞侧、２３号墩广州侧的混凝土模板ꎮ利用钢壳作为２２号墩东莞侧６~８号块和２３号墩广州侧５号、６号块混凝土施工的模板ꎬ与挂篮侧依次同步、对称进行节段施工ꎮ钢壳内节段施工如图９所示ꎮ

Ｆｉｇ.９Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ图９　钢壳内节段施工

ｏｆＩｎｎｅｒＳｅｃｔｉｏｎｏｆＳｔｅｅｌＳｈｅｌｌ

在混凝土的浇筑过程中ꎬ对箱梁线形和吊杆张力进行监测[９]线形ꎬ使钢壳的线形满足设计和监控要求ꎮ通过调节吊杆的张力来调整钢壳ꎮ钢壳线形调整前ꎬ先拧松３段钢壳连接处的连接螺栓ꎬ利用螺栓在长圆孔内的位移ꎬ释放钢壳在顺桥向和高度上的变形而产生的次内力３.５　ꎮ

施工后２２合龙段施工

ꎬ号墩东莞侧进行合龙段的施工８号块和ꎮ２３在进行合龙段施工前号墩广州侧６号块ꎬ

分不予拆除ꎬ完成跨线施工ꎮ

４　结　语

南沙大桥东涌互通主线二桥上跨既有Ｃ匝道ꎬ该桥２２至２３号墩节段采用模架结构进行悬浇跨线施工ꎮ在不影响既有线运营的前提下ꎬ该桥于２０１７年９月４日实现合龙ꎬ顺利完成了跨线施工ꎮ施工后桥面线形顺畅ꎬ钢壳底板平顺ꎬ没有鼓包凹陷现象ꎮ采用模架结构进行悬浇跨线施工ꎬ克服了施工净空不足带来的施工困难ꎬ可以降低跨线施工的安全风险ꎬ将跨线施工对既有线运营的影响降至了最低ꎮ该桥模架悬浇跨线施工技术可为今后类似跨线桥梁设计和施工提供参考ꎮ

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[６]　夏　飞ꎬ高凡丁.高墩小半径桥梁的现浇设计对比分

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杨　敏

１９７６－ꎬ男ꎬ教授级高工

１９９９年毕业于西安公路交通大学交通土建工程专业ꎬ工学学士ꎮ研究方向:大跨度桥梁施工管理Ｅ￣ｍａｉｌ:１５５９８３１１＠ｑｑ.ｃｏｍ

ＹＡＮＧＭｉｎ

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淮.某桥移动模架荷载预压试验

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Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７ꎬ４６朱小金

１９８２２００７－ꎬ男ꎬ高级工程师

工程专业年毕业于长沙理工大学土木ꎬ工学学士ꎮ研究方向:大跨度桥梁施工管理

Ｅ￣ｍａｉｌ:２７２３８６３１５＠ｑｑ.ｃｏｍ

ＺＨＵＸｉａｏ￣ｊｉｎ

ＷＵＪｉａｎ￣ｊｕｎ

ＬＩＸｉａｏ￣ｇａｎｇ

ＸＩＡＮＬｉａｎｇ

吴建军

１９７４２００４－ꎬ男ꎬ高级工程师

专业ꎮ年毕业于长安大学土木工程研究方向:大跨度桥梁施工管理

Ｅ￣ｍａｉｌ:３９５８７９８６０＠ｑｑ.ｃｏｍ

李小刚

１９８４２０１０－ꎬ男与渡河工程专业年毕业于长安大学道路桥梁ꎬ高级工程师

ꎮ研究方向:大跨度桥梁施工管理

Ｅ￣ｍａｉｌ:５７４７９１６８６＠ｑｑ.ｃｏｍ

鲜１９８０　亮

２００３－ꎬ男ꎬ高级工程师

工程专业年毕业于中国地质大学土木ꎬ工学学士ꎮ研究方向:大跨度桥梁施工管理

Ｅ￣ｍａｉｌ:７２６６２６５４３＠ｑｑ.ｃｏｍ

(编辑:王　娣)

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