筑岛围堰施工方案钢栈桥计算.doc
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沣东新城红光路沣河大桥
桩基、承台施工平台专项方案
中国水电建设集团路桥工程有限公司
红光路沣河大桥项目经理部
二〇一三年六月
沣东新城红光路沣河大桥
桩基、承台施工平台专项方案
编制：
审核：
审批：
中国水电建设集团路桥工程有限公司
红光路沣河大桥项目经理部
二〇一三年六月
红光路沣河桥桩基、承台施工平台专项方案
一、编制依据
1、由中交第一公路勘察设计研究院有限公司设计《西咸新区沣东新城红光路沣河桥第一册桥梁基础工程》
2、《沣东新城红光路沣河大桥总体临建方案》
3、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）
4、《红光路沣河大桥工程勘察报告》
二、编制原则
根据本工程所在的地理位置，在不影响河水下泄的情况下，填筑筑岛，进行河道内施工，待工程施工完毕后，挖除筑岛的土方，清理疏通河道，要在明年汛期来临之前完成河道内承台、墩柱施工，并采取相应的防汛措施。
三、桥梁工程概况
西咸新区沣东新城红光路沣河大桥起止桩号K0+896～K1+813,，全长917米，主桥为5×100m的变截面连续箱梁跨越沣河主河道。
9#墩右幅、10#、11#墩、12#墩处于水中，水深4～9米，共计105根桩基、7个承台、14个桥墩涉及水中施工。
河道的常水位基本维持在381.0m，河底因常年采砂影响，河底标高在374.0—375.0m，水文资料显示五年一遇洪水流量为528m3/s。
四、通航情况
沣河河道无通航要求。
五、交通条件
本项目交通便利，桥梁终端与既有公路相邻，考虑施工需要陆地上桥梁施工将沿桥梁右幅修筑一道宽8m的临时便道，临时便道与既有公路贯通。
水中施工采用搭设400m钢栈桥与陆地便道相连接。
六、总体方案
方案一：
水中筑岛
沣河汛期水位较高，平常水位比较稳定，本项目水中桩基和承台施工采用筑岛法施工，9#右幅采取开挖左幅用于右幅筑岛，10#、11#、12#利用外运土方筑岛，在右幅右侧距桥位边线5m外架设钢便桥将各个墩柱筑岛形成的作业平台进行连接，以满足施工设备的通行需求和洪水过流需要。
筑岛的平面尺寸以承台外边线外放5m作为筑岛顶面的边线，靠近钢便桥一侧距承台边7.6m。
（为满足钢便桥上吊车作业需要，钢便桥靠近桥位一侧距右幅桥位边线4.5m。
）顶面平面尺寸为61.4m×22.4m，（9号为38.6m×22.4m），外侧边坡1:
1，迎水面采用码砌砂袋防护，承台施工时基坑采用钢板桩支护。
平台顶面工程按386.0m控制，靠近钢便桥一侧修筑斜坡道与钢便桥连接，钢便桥的桥面高程为387.0m，宽度6m，为上承式贝雷钢便桥。
筑岛在下部结构施工完毕后，需进行挖除，挖除至水面以下3m。
钢便桥中心线
桥位中心线
详见后附《筑岛平面图》
方案二：
钢栈桥施工平台+水中筑岛
今年沣河在进入雨季以来，据附近水文站观测，在本工程范围内，共出现过两次较大流量，第一次400个流量，水位达到385.5m；第二次150个流量，水位达到383.0m；根据近期两次较大流量来看，如单一采用填土筑岛方案，导致工程规模较大，所需大量土方，防渗能力要求较高。
并且在雨季施工中，遇见阴雨天气，对工程进度影响较大。
所以我部提出方案二（钢栈桥施工平台+水中筑岛）施工方案。
首先9#右幅、10#—12#墩进行筑岛施工，填土范围为承台小桩号侧不填土，大桩号侧填筑宽度9m，远离钢便桥侧填筑宽度6m，靠近钢便桥一侧距承台边宽度7.6m。
（为满足钢便桥上吊车作业需要，钢便桥靠近桥位一侧距右幅桥位边线4.5m。
）顶面平面尺寸为56m×20.4m，（9号为38.6m×20.4m），外侧边坡1:
1，迎水面采用码砌砂袋防护，施工时基坑采用钢板桩支护。
筑岛高程控制在382.0m。
筑岛在下部结构施工完毕后，需进行挖除，挖除至水面以下3m。
然后钢栈桥设在右幅右侧距桥位边线5m外，全长400米、宽6米，采用上承式贝雷钢，桥面高程385.0m。
与钢栈桥连接主墩共4座施工平台，施工平台尺寸为61.4×23.4m，（9号为38.6m×23.4m），平台高程为385.0m。
主墩设有加宽的辅助平台，主要是为了履带吊作业和堆放材料提供场地。
钢栈桥的平面布置和结构图附后。
七、方案比选
1、方案对应的主要工程量
1.1、筑岛的主要工程量
1）土方填筑量：
（61.4+85.4）×12÷2×22.4×3=59190m3；（10#—12#筑岛）
（38.6+62.2）×12÷2×22.4=13547m3；（9#筑岛）
4座筑岛共填筑59190+13547=72737m3；
2）钢栈桥：
400m；
3）15m钢板桩：
23.8+14.4+23.8+14.4=76.4m；（9#筑岛）
（51.8+14.4+51.8+14.4）×3=397.2m；（10#—12#筑岛）
4座筑岛钢板桩长度为76.4+397.2=473.6m；
4）筑岛挖除土方量：
（61.4+77.4）×8÷2×22.4×3=37309m3；（10#—12#筑岛）
（38.6+54.6）×8÷2×22.4=8351m3；（9#筑岛）
4座筑岛共挖除37309+8351=45660m3；
1.2、钢栈桥施工平台+水中筑岛
1）土方量填筑：
（56+72）×8÷2×20.4×3=31334m3；（10#—12#筑岛）
（38.6+54.6）×8÷2×20.4=7605m3；（9#筑岛）
4座筑岛共填筑31334+7605=38939m3；
2）钢栈桥：
400m；
3）15m钢板桩：
23.8+14.4+23.8+14.4=76.4m；（9#筑岛）
（51.8+14.4+51.8+14.4）×3=397.2m；（10#—12#筑岛）
4座筑岛钢板桩长度为76.4+397.2=473.6m；
3）钢平台：
平台面积共60.6m×23.4m×3=4254m2；（10#—12#平台）
38.6m×20.4m=787m2；（9#筑岛）
4座钢平台共4254+787=5041m2；
4）筑岛挖除土方量：
（56+64）×4÷2×20.4×3=14688m3；（10#—12#筑岛）
（38.6+46.6）×4÷2×20.4=3476m3；（9#筑岛）
4座筑岛共挖除14688+3476=18164m3；
3.3.2、方案成本计算
方案成本计算
工程项目
单位
水中筑岛
钢栈桥施工平台+水中筑岛
工程量
单价
总价
工程量
单价
总价
筑岛填筑
m3
72737
100
7273700
38939
100
3893900
钢栈桥
m
400
10000
4000000
400
10000
4000000
钢板桩
m
473.6
4500
2131200
473.6
4500
2131200
钢平台
m2
5041
1000
5041000
筑岛挖除
m3
45660
50
2283000
18164
50
908200
合计
15687900
15974300
说明：
上述单价为估算价，只考虑了与支护方案相关的工程量。
3.3.3、基坑支护方案综合比选
水中平台综合比选
平台方式项目
水中筑岛
钢栈桥施工平台+水中筑岛
备注
费用比较（万元）
1568
1597
对工程进度的影响
填土工程量大，施工期间受雨天影响较大。
平台搭设时间较长，施工期间不受雨天影响。
施工难度
岛体防冲刷要求较高。
钢管桩及施工平台施工难度较大。
安全
填筑需确保压实度，大型机械作业存在安全隐患。
在钢管桩及平台施工中存在安全隐患，但在主体施工时，较安全。
设备要求
需投入大量土方作业机械
需打桩设备及少量土方作业机械
对环保的影响
大量的土方填筑，对周围的很水造成污染
土方填筑较少，减少对河流的污染
经过对比，虽然方案二比方案一总价高，但就施工难度、施工周期及环保要求等方面，方案二有比较明显的优势，所以本工程水中平台采用钢平台+筑岛施工方法进行施工。
八、钢栈桥
在位于9号墩至12号墩之间架设400m钢栈桥。
钢栈桥桥面高程为385.0m，梁底高程为383.5m。
钢栈桥拟采用三排单层贝雷梁片桁架结构为梁体作为主要承重结构，下部为钢管桩基础，桥面宽设计为6m，桥跨为连续结构，跨径12m。
具体见钢栈桥施工方案及计算书。
九、河道内原土岛清除
在位于本大桥施工范围内及下游200m处有两座土岛，桥位处土岛的尺寸为168m×30m，顶面标高为384.0m；下游处土岛尺寸为140m×9.6m，顶面标高383.5m；具体见下图。
在原河道内，两座土岛阻挡河水的有效过水断面，导致河水位升高，对筑岛及筑岛施工造成水位压力。
为确保在筑岛及筑岛完成后，河道内能够有足够的过水断面，计划将两座土岛进行挖除，疏通河道，降低筑岛的水位压力。
下游过流宽度为35米
下游处土岛
桥位处阻水的孤岛
十、过流计算
筑岛为临时工程，本项目按5年一遇洪水设防（5年一遇洪水位由防洪评价资料提供为528m3/s，）：
筑岛填筑完成后，对筑岛上游进行疏通，确保9#—10#之间和10#—11#之间能够顺畅过水，筑岛顶高程384.0m，过水断面宽度77.6m×2=155.2m，河底高程受挖砂影响，多数为深坑，计算时按380.5m考虑，筑岛的安全高度0.5m，洪水位按383.5m考虑，采用宽顶堰流计算，其过流能力为835.54m3/s，能够满足5年一遇洪水的过流需要。
十一、施工方案
具体施工步骤如图：
钢栈桥施工
9#、12#筑岛及平台
10#、11#筑岛及平台
9#、12#墩桩基施工
9#、12#墩承台施工
10#、11#墩桩基施工
10#、11#墩承台施工
拆除平台，掘出岛体土方、墩身施工
1、筑岛施工
首先从河岸上游做起点对水中桥位承台用素土以长方形填成临时施工筑岛，由两岸同时进行填筑，清除水下一定深度的淤泥（视现场情况而定），再回填堰体土料，河道上架设400m钢栈桥保证便道联通，堰体填筑至设计高程时，顶面用18t压路机碾压，堰体内侧四周插打拉森Ⅲ型钢板桩，迎水面用沙袋护坡。
1.1、测量放样
放样出桥梁中线，沿中线左右划线，确定回填方位。
1.2、施工准备
施工前先将筑岛范围及便道范围用标注物标识，填筑前需将筑岛及筑岛范围内河床上树根、草皮、污泥等杂物清理干净，以减少渗流，在材料准备上，提前选堰体土料，以保证各种材料及时到位。
1.3、岛体填筑
1）、堰体土采用素土，为保证各工序的衔接，根据堰体采用分段流水作业，采用1.2m³挖掘机，自卸车运输至筑岛施工现场，筑岛填筑不要直接向水中倾倒土，应出水面和土倒在已堰头，用机械顺坡送入水中，以免直接倒入水中土体发生离析或被水冲走，造成堰体填好渗水或当浪费，水面以上土分层填筑，每层厚度不超过30cm，并采用压路碾压密实，达到堰体整体稳固，承受一定的抗冲刷，合拢后不下沉，不塌陷满足施工要求。
2）、清除筑岛内淤泥；先采用抽水机将被围起部分水抽干，然后组织挖机及运输车将水中淤泥运离现场。
3）、对清好的围内设积水坑，定时将积水抽出，然后再对堰内插打拉森Ⅲ型钢板桩，先对钢板桩经过装卸、运输、会出现撞伤、弯扭及锁口变形，钢板桩在拼组前必须进行检查。
插打钢板桩的导向设备，测量放样后，按照施工方法，一般先打定位桩，在定位桩上安置导梁，组成框架式的围笼作为插桩时导向设备，因此在施打前必须制作导向架。
最后剩下20片，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢，合拢后，再逐根打到设计深度。
4）、清除堰底河床上杂物、树根、石块等，减少渗漏发生，填筑应从上游开始至下游合拢。
5）、施工中严格设计要求放出坐标控制点，保证施工过程没有多于设计的土落入河道挤压河道造成汇水面积减少，水流量增大给堰体造成压力。
1.4、土岛清除施工
待主体工程完毕以后，开始掘出岛体土体，掘出深度在水下3～4m。
清除土岛时，从河道中心向岸边清理，4台挖掘机同时作业，开挖顺序先清理岛体中心，再向岸边逐步施工，所有筑岛土方清理至水面以下3~4米。
开挖的土方全部外运。
施工中为满足环保要求，对出场车辆进行清洗，设置刷车设备一套。
1.5、筑岛排水
筑岛排水主要是排除天然降水、施工用水及施工弃水。
根据筑岛渗水特性及扩大基础工作面地下水情况估算，筑岛顶部设定一定坡度，筑岛周围设排水沟，在筑岛两端设集水坑，污水在集水坑沉淀后抽排至河道里，不污染河水，集水坑沉淀物定期清理。
2、钢栈桥、施工平台施工
2.1、主要设计标准、参考资料和验收标准
2.1.1、主要设计标准
①、计算行车速度：
5km/h
②、设计荷载：
单跨跨中承载500KN重车
（备注：
桥梁施工过程最重车辆为10m3水泥砼罐车、其自重和砼重为350KN，经过施工控制相邻跨单跨12米最多通行一部罐车）
③、桥跨布置：
n12m连续贝雷梁桥
④、桥面布置：
净宽6m
⑤、桥面高程：
+385.0m
⑥、行车距离：
不小于30米
2.1.2、主要参考资料
①、交通部《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000
②、人民交通出版社《路桥施工计算手册》
③、交通部交通战备办公室《装配式公路钢桥使用手册》
④、公路施工手册
⑤、公路桥涵钢结构木结构设计规范
2.1.3、主要验收标准
钢栈桥和钢平台架设完毕后以施工过程实际经受的最大荷载来进行通行验收，即以一辆10m3水泥砼罐车（总重量约350KN）来回通行来检验栈桥和平台的稳定性和安全性，同时布置观测点观测钢栈桥和桩基平台沉降和位移变形。
2.2、钢栈桥结构形式如下
、基础结构为：
钢管桩基础
、下部结构为：
工字钢横梁
、上部结构为：
贝雷片纵梁
④、桥面结构为：
装配式公路钢桥专用桥面板
⑤、防护结构为：
钢管护栏
2.3、钢栈桥施工设计文字说明
2.3.1、基础及下部结构设计
钢栈桥钢管桩基础布置形式：
根据桥位所处实际地质和水深情况，钢栈桥桥墩基础采用如下形式布置：
①、钢栈桥普通墩采用ф377mm、壁厚7mm的钢管桩基础（横向布置3根、间距为2.5米）、桩顶布置两根28cm工字钢横梁；
②、制动墩（每隔三跨设置一制动墩）：
采用ф325mm、壁厚7mm的钢管、单墩布置6根管桩排架基础。
管桩与管桩之间用C10槽钢水平向和剪刀方向牢固焊接。
2.3.2、上部结构设计
钢栈桥纵梁各跨跨径均设计为12m、实际施工过程因为地质或施工条件限制跨径会有所不同但均不应超过12m。
根据行车荷载及桥面宽度要求，12米跨纵梁布置单层双排4片贝雷片（规格为150cm×300cm）；贝雷片纵向间用贝雷销联结，横向用90型定型支撑片联结以保证其整体稳定性，贝雷片与工字钢横梁间用U型铁件联结以防滑动。
2.3.3、桥面结构设计
桥面采用公路用装配式钢桥定型桥面板（设计规定最大荷载为挂车—80级，故受力不再做验算），单块规格为4.5m×1.26m，桥面板结构组成为：
5.5mm厚印花钢板、12cm工字钢底横肋（间距30cm）、12cm槽钢底竖肋（间距65cm）。
制作好的桥面板安放在贝雷片纵梁上并用U型铁件联结。
2.3.4、防护结构设计
桥面采用钢管（直径3.0cm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.2米，栏杆纵向5.0米1根立柱、高度方向设置两道横杆，安装完成后涂上红白油漆。
2.4、钢栈桥施工工艺流程及主要方法
2.4.1、钢栈桥施工工艺流程及技术要求：
钢管桩加工制作—吊车就位—振动锤与钢管桩连接—测量定位—振动下沉钢管桩—钢管桩间联接系焊接—桩顶钢板及横梁安装—吊车纵向安装贝雷梁—装配式钢桥面板安装—栏杆安装
打钢管桩技术要求：
①严格按设计书要求的位置和标高打桩。
②钢管桩中轴线斜率<1％L、且不大于20mm。
③钢管桩入土深度必须大于4m，实际施工过程由于各个支墩地质情况复杂，管桩终孔高程应以DZ45桩锤激振2分钟仍无进尺为准。
钢管桩的清除：
河道管理要求，新桥建成后必须拔除钢管桩。
2.4.2、主要施工方法
、钢管桩施工：
钢管规格：
外径377mm或者325mm，壁厚7mm；均为Q235材质。
钢管桩对接时加竖向拼接板，钢管桩焊接成型后外型尺寸（外周长、椭圆度、纵轴线偏差应满足质量要求）。
钢管桩在起吊、运输和存放过程中，应尽量避免由于碰撞等原因造成的管身变形和损伤。
施工时用履带吊车吊DZ45振动锤夹紧钢管桩进行施工，施工过程应保证钢管垂直度，当钢管桩入土达到2m左右时方可连续沉桩，下沉过程中应及时检查钢管倾斜度，发现倾斜应及时采取措施调整。
、桩间联接系及桩顶横梁安装
桩间联接系的安装时为了增加横向钢管桩之间的刚性，使之受力均匀。
每排钢管桩插打完成经检查合格后，应及时焊好桩间联接。
桩顶联接与钢管桩之间用扩大钢板联接，然后在钢板焊接工字钢横梁。
、贝雷纵梁及桥面安装
在桩顶横梁上测量出每组贝雷梁的准确位置后，用吊车安装贝雷梁就位，纵梁安装到位后横向、纵向均焊接定位挡块及压板，将其固定在横梁上。
纵梁安装完成后在上面安装整体装配式钢桥面板及栏杆。
2.4.3、主要施工设备及人员配置
栈桥施工计划投入施工作业人员12人。
拟投入以下施工设备：
汽车吊车1部、装载机1部、DZ45振动锤1台、电焊及气割设备3套。
十二、安全措施
1、成立以项目经理为组长，项目部领导班子成员及各部门负责人为成员的事故应急救援领导小组；
2、筑岛施工时邀请当地河道管理部门和其他相关管理机构工作人员到现场检查指导工作，保证施工期间河道安全。
3、为了防止人员坠落措施：
于钻孔桩中及水中，施工现场要有完善的安全保障措施，醒目的安全标志和护栏，进入工区戴好安全帽及其他劳防用品。
施工期间派专职安全工程师1名，负责日常安全生产管理工作，并做上“小心坠落”的标示牌。
4、筑岛涉及其他安全要求的，到相关部门办理相关手续，并遵照执行。
5、对进入施工现场的施工人员进行安全施工培训，考核合格后才能进场施工；
6、防机械伤害措施：
机械设备的操作人员经过安全技术操作规程培训，考试合格后持有效证件上岗。
定期检查机械设备的安全保护装置和安全指示装置，以确保以上两种装置的齐全、灵敏、可靠。
机械操作人员必须听从施工人员的正确指挥，精心操作。
加强工程机械和车辆的检查维修，对驾驶人员进行安全教育，严禁违章开车，杜绝交通事故的发生。
7、施工现场必须配备救生船、救生圈、救生衣等必要的救援物品，施工现场必须有足够的救援物质储备。
筑岛完成后，岛面临水边必须做好防护，保障施工人员安全。
8、现场电缆必须架空布设合理。
照明充足，各种电器控制设立二级漏电保护装置，用电设备实行“一机一闸一保护”。
电器、线路修理时必须断电，并挂上警示牌；电器控制系统必须有防雨设施。
9、保证现场道路平整、畅通、不积水，夜间作业区及现场施工道路均应设足够的照明。
10、定期由安全总监及安全环保部定期组织施工和管理人员进行应急演练和安全生产学习，提高全员安全施工的意识。
安全员组织班组人员进行安全活动，总结经验，吸取教训，对指出的整改意见要限期整改。
11、施工现场和项目部设置专门的通讯设备，确保通讯的畅通，确保救援道路通畅。
要安排专人随时和当地海事部门联系，以求配合，堰顶有红灯等醒目警示标志。
筑岛施工平台两侧设置围栏；
12、为确保施工安全，项目部配备2名安全环保巡视员轮班对现场进行监控，现场施工员积极配合巡视员做好安全监控工作；
13、安排专人每天对河道及其上游地区天气状况进行监控，及时收集各种气象、天气数据，做好雨季施工安全预警和洪水预警；
14、严格落实安全责任制，保证责任到人；
15、由于该筑岛岛体位于沣河边缘，考虑到不时有当地村民到该区域垂钓或其他活动，需在岛体两侧水库边设置长30m的警戒线，并挂安全标语等，现场安全员需随时注意岛体范围30m内无闲杂人员靠近。
16、机械设备使用安全措施
16.1、对所有各种机械设备进场后，必须由设备部负责人会同安全员和使用机械的人员共同对该机械设备进行进场验收工作，经验收发现安全防护装置不齐全的或有其它故障的应退回设备保障部门进行维修和安装。
16.2、设备安装调试合格后，应进行检查，并按标准要求对该设备进行验收，经项目部组织验收合格后方能正常使用。
16.3、使用前要对设备使用人员进行必要的安全技术交底和教育工作，使用人员必须严格执行交底内容及按操作规程操作。
16.4、使用中要经常对该设备进行维修保养，停止使用后切断电源并锁好电闸箱。
16.5、各种机械设备必须专人专机，凡属特种设备，其操作负责人要按规定每周对施工现场的所有机械设备进行检查，发现问题及隐患及时解决处理，确保机械设备的完好，防止机械伤害事故的发生。
17、预防触电事故的安全防护措施
根据临时用电安全技术规范规定，加强施工现场用电管理，保障施工现场用电安全，防止触电事故发生。
17.1、施工现场专用的中性点直接接地的供电线路必须实行TN—SR接零保护系统，同时必须做到三级控制两级保护，电箱为标准电闸箱，并采取防雨、防潮措施。
17.2、电气设备应根据地区或系统要求，做保护接零，或做保护接地，不得一部分设备做保护接零，另一部分设备做保护接地。
17.3、必须由持有合格证件的专职电工，负责现场临时用电管理及安拆。
17.4、对新调入工地的电气设备，在安装使用前，必须进行检验测试。
经检测合格方能投入使用。
17.5、专职电工对现场电气设备每月进行巡查，项目部每月对施工用电系统、漏电保护器进行一次全面系统的检查。
17.6、配电箱设在干燥通风的场所，周围不得堆放任何妨碍操作、维修的物品，并与被控制的固定设备距离不得超过3米。
安装和使用按“一机、一闸、一漏电保护器”的原则，不能同时控制两台或两台以上的设备，否则容易发生误操作事故。
17.7、配电箱应标明其名称、用途，并做出分路标志，门应配锁，现场停止作业1时间以上时，应将开关箱断电上锁，责任到人进行管理。
17.8、照明专用回路设专用漏电保护器，灯具金属外壳做接零保护，室内线路及灯具安装高度低于2.5米的应使用安全电压。
在潮湿和易触及带电体的照明电源必须使用安全电压，电气设备架设或埋设必须符合要求，并保证绝缘良好。
任何场合均不能拖地。
17.9、线路过道应按规定进行架空或地埋，破皮老化线路不准使用。
17.10、使用移动电气工具和砼振捣作业时，必须按规定穿戴绝缘防护用品。
17.11、凡从事与用电有关的施工作业时，必须实行电工跟班作业。
17.12、手持电动工具的使用，应符合国家标准的有关规定。
工具的电源线、插头和插座应完好。
电源线不得任意接长和调换，工具的外绝缘应完好无损，维修和保管应由专人负责。
17.13、临时用电必须建立对现场的线路、设施的定期检查制度，并将检查、检验记录存档备查；
17.14、临时配电线路必须按规范架设整齐，架空线必须采用绝缘导线，不得采用塑胶软线，不得成束架空敷设，也不得沿地面明敷设。
施工机具、车辆及人员，应与内、外电线路保持安全距离。
达不到规范规定的最小距离时，必须采用可靠
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