华苑人防土方开挖及基坑支护方案2.docx
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华苑人防土方开挖及基坑支护方案2
天津市南开区华苑居住区地下人防工程
基
坑
降
水
及
土
方
开
挖
方
案
天津天一建设集团有限公司
日期:
2013年4月
一、编制依据
1.1《天津市南开区华苑居住区地下人防工程基坑支护工程》基坑设计图纸
1.2《关于南开区华苑居住区地下人防工程深基坑支护设计方案论证意见的函》
1.3天津市南开区华苑居住区地下人防工程《岩土工程勘察报告》(勘察号:
2011-857)
1.4《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)
1.5《建筑基坑工程技术规程》(DB29-202-2010)
1.6《地基与基础工程质量验收统一规范》(GB50202-2002)。
1.7《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)
1.8《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)
1.9《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012)
1.10《天津市建设工程施工现场文明施工管理标准》建质安[2004]1511号
1.11《天津市建设工程文明施工管理规定》
二、工程概况
2.1工程概述
天津市南开区华苑居住区地下人防工程,位于天津市南开区华苑居住区碧华里小区东侧,华苑路与华苑东路交口。
本工程地下一层,层高6.1米,地上为绿化景观,建筑面积13518.8㎡,框架结构桩基础,基坑周长582米,基坑面积13700㎡。
±0.000相当于大沽标高3.300米,自然地坪标高-0.5米,基坑底部建筑标高-9.6米,基坑开挖深度9.1米;局部最大集水坑尺寸为1200*1200*1500,开挖深度10.5米。
2.2周边环境情况介绍
2.2.1基坑与周边建筑物情况:
基坑北侧靠西边距离原有6层小区住宅楼19.0米,框架结构,桩基础,基础埋深-5.1米;基坑北侧中部距离天津市南开区卫生监督所3层建筑物15.75米,砖混结构,桩基础,基础埋深-3.0米;基坑北侧靠东边距离望云路北侧6层小区住宅楼18米,框架结构,桩基础,基础埋深-5.1米;基坑其他三侧为距小区已建4栋11层建筑物均为47米,框剪结构,桩基础,基础埋深-6.0米。
2.2.2基坑周边地下管线情况:
甲方提供的地质勘查报告,本工程基坑开挖范围的无市政管线,原有绿化的供水管道均已全部拆除,满足开槽条件。
2.2.3基坑周边道路情况:
2.2.4基坑施工场地内情况:
本工程设置2台塔吊,3个大门,出土口一个为华苑路直对的门口。
2.3基坑支护设计概述
支护系统:
本支护体系由一道水平支撑、竖向支撑和围护桩组成。
水平支撑由钢筋混凝土冠梁、环梁、环梁和一般支撑梁组成,梁顶标高-0.9米,截面高度0.8米,截面尺寸见图2.3.1;竖向支撑为钢格构竖托桩,截面尺寸400*400;围护桩为Φ800@1000的混凝土灌注桩。
2.3.1支护系统图
2.3.2支护降水系统剖切图
2.3.2止水系统:
止水系统由三轴水泥搅拌及高压旋喷桩组成,具体数据见下表:
项目
桩径
(mm)
设计桩长(m)
根数
备注
水泥搅拌桩1
650
15
279
组内咬合200mm组与组咬合650mm
水泥搅拌桩2
850
15
251
组内咬合250mm组与组咬合850mm
高压旋喷桩
800
15
400
双排800mm咬合400mm
2.3.3降水系统:
本工程采用深井井点降水,其中降水井共50口,井径800mm,井深14m;观察井16口,井径800mm,井深10m均采用外径500mm无砂混凝土管,井管与土壁间填灌6~8mm等粒径中粗砂、碎石滤料。
2.3.4基坑支护结构检侧
本工程止水三轴水泥搅拌桩及高压旋喷桩已于2012年12份施工完成,施工质量符合规范要求。
支护灌注桩已于2012年11份施工完成,施工质量符合规范要求。
支托桩冠梁、环梁、一般支撑、已于2013年2月份施工完成,施工质量符合规范要求,实体检测强度和截面尺寸等各项指标合格。
2.4地质条件
根据现场岩土勘察报告(勘察号2011-857),基坑开挖范围内土层分布情况见下表(表内标高均为大沽高程):
名称
标高
土质状况
人工堆积层
2.68~3.15m(顶板)
场地均有分布,厚度0.70~2.80m,主要为素填土组成,黄褐~褐灰色,松散状态,以黏性土为主,土质不均,含有机质和砖屑等。
属高压缩性土。
全新统上组第
陆相层
1.53~-0.23m(顶板)
主要为粉质黏土组成,厚度0.80~2.60m,呈灰黄色,软塑,土质不均,局部粉粒含量高,具锈染。
属中高压缩性土。
全新统中组第
海相层
-3.10~-1.93m(顶板)
主要为粉质黏土组成,厚度7.30m~9.60m,呈灰色,可流塑状态,土质不均,局部粉粒含量高,多夹粉土薄层,含有机质,该层普遍分布,属中压缩性土。
全新统下组海第
陆相层
-12.13~-10.21m(顶板)
主要为粉质黏土组成,厚度1.20~3.10m,呈浅灰色,软可塑状态,土质不均,含有机质。
属中压缩性土
柱状图
注:
本工程基坑底部相当于大沽高程-6.3米,处于全新统中组第
海相层,土质主要为粉质粘土组成,微透水性。
监测预警值
2.5水文地质条件:
根据勘察报告本工程初见水位埋深2.25~2.450m,平均水位埋深为2.35m,水位相当于大沽高程0.31m~-0.69m。
地下水补给主要由大气降水补给,其排泄以大气蒸发为主。
地下水位年平均变幅为0.5m~1.00m。
2.6基坑开挖的重点、难点和关键点
2.6.1基坑开挖重点:
本工程支护环梁、竖托桩、工程桩、布置密集,土方开挖时重点是保证支护构件不被挖掘机挠动。
2.6.2基坑开挖难点:
本工程地处居民区土方开挖量较大,现场场地受限制特别是土方车辆的出入,受影响较大。
2.6.3基坑开挖关键点:
地下室周边有已建的建筑物及市政管网道路。
基础施工的先后顺序非常关键如安排不当有可能会引起土体滑移和桩偏位、断裂等。
合理安排施工顺序是本基坑开挖的关键点
2.7施工组织管理机构、人员配置及职责
2.7.1主要组成人员
组长:
杨涛
副组长:
郭珍民
组员:
宋海彬、励雅宏、车亮军、庞然、刘瑞苗、
2.7.2组员职责
杨涛:
全面负责整个工程的技术、进度、安全、文明施工等审核及监督。
郭珍民:
全面负责进度、安全、文明施工的管理工作。
宋海彬:
全面负责挖土技术管理工作及方案、相应纠正措施的审批。
励雅宏、车亮军:
全面负责挖土现场管理及施工安全管理工作。
庞然、刘瑞苗:
全面负责挖土过程标高轴线监督管理及全面负责挖土资料管理。
车亮军:
全面负责挖土安全质量监督管理,机械设备安全管理。
宋海彬:
全面负责挖土方案落实交底。
注:
检查、监督内容为方案的落实情况、技术交底是否到位。
整个基坑开挖由项目管理部统一组织管理。
施工各种工艺可交叉施工,保证在计划工期完成,必须通过平衡协调及调度,紧密地组织成一体。
2.8资源配置计划
2.8.1降水施工机械配置计划:
序号
机械设备名称
型号
功率
数量
备注
1
潜水电钻
-
-
2台
2
潜水泵
WQ20-22-3
-
100台
3
橡胶管
直径50mm
-
3000m
2.8.2土方开挖施工机械配置计划:
序号
机械设备名称
型号
功率
数量
备注
1
挖掘机
PC200
-
12
2
挖掘机
PC60
3
3
自卸汽车
40t
-
35
2.2.3劳动力需用计划:
序号
工种
数量
备注
1
测量工
6
2
挖掘机司机
20
3
汽车司机
30
7
杂工
40
配合挖掘机清土
8
降水人员
10
2.2.4施工测量仪器配置计划:
序号
仪器名称
型号
数量
1
电子全站仪
TC802
1
2
光学经纬仪
TDJ2E
1
3
自动安平水准仪
DS3200
2
4
塔尺
5m
2
5
钢卷尺
5m
6
三、土方开挖方案
3.1整体部署
根据设计图纸和施工现场条件,确定本工程的采用中心岛式开挖。
开挖分A、B、C三个区均匀对称开挖,两步挖到基底。
从出土口在B区中间修筑一条6米宽40米长的硬化道路,出土口设置一台全自动冲洗设备A、C修筑2条临时道路。
施工现场无回填土存放条件,所有土方全部外运。
挖土路线:
AC区支撑梁底部土方开挖→AC区环梁内土方开挖→B区支撑梁底部土方开挖→B区环梁内土方开挖→B区出土口部收尾土方开挖。
(开挖路线图3.1)
3.1开挖路线图
3.2土方开挖前的准备工作:
3.2.1制定好基坑开挖施工方案,做好技术交底工作。
绘制基坑土方开挖图,确定开挖路线、顺序,基底标高、排水沟、集水井位置。
3.2.2开槽前20天进行降水,保证地下水位在低于底板以下0.5米时,方可开槽,开挖前挖探坑进行检查。
3.2.3进行土方工程开挖前用全站仪定出竖托桩位置做好标记。
3.2.4机械设备运进现场前进行维护检查、试运转,使处于良好的工作状态。
3.2.5开挖前沿基坑四周安装标准定型护栏。
3.2.6安排专人负责土方运输车辆的管理(车辆的清洁、土装车高度、运输线路)。
3.3土方开挖方法
3.3.1先放好基坑支护边线,经复测及验收合格后开始按照设计开挖路线进行挖土。
3.3.2土方开挖前应将,分层、层厚、
位置、分段长度、作业面开挖顺序向施工人员做书面技术交底,现场作出明显的标记,使施工人员心中有数,以控制挖土深度、长度,严禁超挖。
(详见挖土接力剖面图)挖每一层土,土层底面都要大致平整,抓斗要有规律地按基坑分段顺序挖土。
3.3.3机械开挖禁止碰撞工程桩、支撑体系的构件、已施工好的深井管等设施,在上述设施附近的土方采用人工翻挖,配合挖掘机。
3.3.4基坑随深度的加深,应密切注意观察所有降水设备的运行情况,及时排除故障,待土方开挖至槽底标高后沿坑四周距支护桩外边500mm处人工开挖一条排水沟(300×400mm)内填粒径30-40mm石子,且每间隔50m挖一集水井(800×800×1000mm),确保基坑呈现无水状态下作业,若出现局部湿土或地面水的情况,采用设置300×400mm排水明沟引至集水坑,并应迅速用泵排除积水。
3.3.5在最后一层开挖中应特别注意,当机械挖土离坑底标高30cm左右时,一律改用人工配合小型挖掘机修整坑底,确保砼垫层能铺在原状土层上。
3.3.6对于承台梁、集水井等落底部位,大面积基坑开挖完成后,二次放样及时跟进,采用小型挖机后退式开挖法,开挖过程中以机械开挖为主,人工开挖为辅,确保原状土质量。
3.3.7土方开挖满足垫层砼施作也条件后,即展开垫层砼的施工,尽量缩短基坑晾槽时间。
3.3.8对开挖过程中发现的暗塘,暗滨等不良地质,及时向现场监理工程师、业主、设计院汇报,研究处理方法,最终按设计要求进行处理,严禁隐瞒不报。
3.4进度计划
本工程计划于2013年5月1日正式开始挖土,持续时间50天。
各流程的设备配置及进度计划见下表。
序号
工序名称
工程量
(m³)
设备型号
单台日产量(m³)
设备数量
综合日产量(m³)
持续时间
日期
5月
6月
7月
1
土方开挖
140000
PC200挖掘机
450
12
2700
50天
2
土方运输
140000
40t运输车
20
35
2700
50天
3.5工程桩及围护桩保护措施
土方开挖过程中,严禁挖土机械直接碰触工程桩和围护桩。
工程桩保护措施:
工程桩的桩顶标高为-9.45米,桩头冒灌高度1米,桩头约在-8.45米处。
第二步土层开挖过程中,应小心开挖,当挖土机械碰触硬障碍物时,应立即停止。
全站仪放点辅助挖土,当挖至-8米时,全站仪测放出每组承台的一个桩位,桩头露出土层时,在进行桩间内的土方开挖。
围护桩保护措施:
围护桩在冠梁下方,位置明确,挖土过程中,在距围护桩1米处开挖,使围护桩上的土方自然塌落,在用人工清理桩身表面的覆土。
3.6内支撑格构柱保护措施及局部支撑下面挖土方法
3.6.1临时道路穿越环梁措施:
道路遇环梁处均覆土1.5m,加铺4000*2500*20mm钢板纵横双层。
保证车辆通过时荷载均匀场地给覆土层和环梁,环梁在传递给环梁下方的地基。
3.6.2格构柱保护措施:
在环梁上标出格构柱的位置,环梁下方挖土时,在格构柱1米外进行切土,使格构柱周边包裹的土层自然下落,人工清理格构柱表面的土。
3.6.3局部支撑下面挖土方法:
本工程的水平支撑在环梁和冠梁之间有一般支撑和混凝土板,挖机无法直接开挖。
先在环梁内进行开挖,挖至距基底1米处,从侧面将局部支撑下方的土接力导出。
3.7承台、地梁及集水坑挖土方法
本工程基础形式为下返承台和地梁,应保证不扰动地基。
当挖至基底时,应留置300mm土层,停止开挖。
测放出承台、地梁和集水坑的边线,边线应比实际的边线小100mm,采用PC60型小挖掘机,按线进行开挖,人工紧跟挖机进行清槽成型。
3.8土方开挖施工注意事项:
3.8.1土方开挖顺序、方法必须与设计一致。
并遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则。
3.8.2防止深基坑挖土后土体回弹变形过大
深基坑土体开挖后,地基卸载,土体中压力减少,土的弹性效应将使基坑底面产生一定的回弹变形(隆起)。
回弹变形量的大小与土的种类、是否浸水、基坑深度、基坑面积、暴露时间及挖土顺序等因素有关。
如基坑积水,粘性土因吸水使土的体积增加,不但抗剪强度降低,回弹变形亦增大,所以对于软土地基更应注意土体的回弹变形。
回弹变形过大将加大建筑物的后期沉降。
3.8.3基坑(槽)一旦开挖,就必须抢时间,抓紧完成基础结构工程。
四、基坑降排水方案
4.1降水井施工流程及方法
4.1.1井点测量定位→挖井口、安护筒→钻机就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间的砂砾过滤层→洗井井管内下设水泵、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作→降水完毕拔井管→封井。
4.1.2成孔根据现场情况,采用潜水电钻钻孔,用泥浆护壁,孔口设置护筒,以防孔口塌方,并在一侧设排泥沟、泥浆坑。
孔径应较井管直径每边大150~250mm,钻孔深度当不设沉砂管时,应比抽水期内可能沉积的高度适当加深。
成孔后应立即安装井管,以防塌方。
4.1.3井管沉放前应先清孔,用吊筒反复上下取出泥渣洗井。
4.1.4本工程深井降水采用无砂混凝土管作井管,可在成孔后,逐节沉入无砂混凝土管,外壁绑长竹片导向,使接头对正。
井管安放应力求垂直,并位于井孔中间管顶应比自然地面高500mm左右。
井管下入后,及时在井管与土壁间用铁锹填灌6~8mm等粒径中粗砂、碎石滤料。
填滤料要一次连续完成,从底填到井口1m左右,上部采用不含砂石的粘土封口。
管周围填砂滤料后,安设水泵前应按规定先清洗滤井,冲除沉渣。
洗井应在下完井管、填好滤料、封口后8h内进行,一气呵成,以免时间过长,护壁泥皮逐渐老化,难以破坏,影响渗水效果。
4.1.5泵在安装前,应对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。
如无问题,方可放入井中使用。
深井内安设潜水泵,可用绳索吊入滤水层部位,上部应与井管口固定。
潜水电动机、电缆及接头应有可靠绝缘,每台泵应配置一个控制开关。
主电源线路沿深井排水管路设置。
安装完毕应进行试抽水,满足要求后始转入正常工作。
4.1.6井管使用完毕,用吊车或用三木搭借助钢丝绳、倒链,将井管口套紧徐徐拔出,拔出后所留的孔洞用砂砾填充、捣实。
4.2降水施工方法
4.2.1在基坑开挖前持续降水,保证开挖作业面没有明水,并使地下水水位低于基坑底0.5m。
4.2.2现场保证有不少于10台备用水泵,实施昼夜抽水,现场降水人员必须对不能正常工作的水泵及时更换,保证抽、降水效果。
4.2.3抽出的水集中排到沉淀池,通过沉淀后再排往市政管网。
4.2.5定期清理降水管线、沉淀池里的泥沙,保证排水线路畅通。
4.2.6降水人员分两班轮流进行值班。
现场进行降水测量记录,每天至少一次,测量结果及时上报现场技术负责人。
4.2.7电工每天须有电工记录,每天早、晚检查现场降、排水线路,保证现场降水用电安全。
4.3降水井的保护措施
4.3.1井点管口应有保护措施,防止杂物掉入井管内。
4.3.2为防止滤网损坏,在井管放入前,应认真检查,以保证滤网完好。
4.3.3土方开挖过程中尽量保护好降水井,直至封闭垫层方可封闭降水井。
对降水井的保护方法与工程桩相同,但操作时需更加小心,降水井周围的土方用人工挖去,不得使用机械。
4.4基坑排水措施
4.4.1沿基坑两边设350×350㎜的截水明沟,防止地表水流向基坑。
祥见(4.4.1图)
4.4.1降水排水路线
4.4.2排水断面图
4.4.2沿坑底的两侧挖排水沟进行基坑内导水,排水沟紧贴挡土排桩施做,断面取300×300m,坡度为0.5%,集水井隔40m左右设置一个,集水井的直径为800m,深度随挖土的加深适当设置,基坑内地下水流入集水井内后用水泵抽出坑外,经过沉砂池沉淀后排入市政管网。
五、周边建筑物及管线保护措施:
为减少工程施工对周边建、构筑物的影响,控制基坑外土体沉降变形,本工程以完成基坑支护工程的施工且各项检测指标合格,建设单位已委托了专业的基坑监测公司进行基坑监测。
5.1施工中的措施控制
5.1.1减少震动对建、构筑物的影响
在建、构筑物附近加强对成槽机抓土的深度控制,以及抓斗的稳定性控制能减少因震动对建、构筑物造成的影响,同时加强对建、构筑物的沉降观测,根据监测结果分析对建、构筑物造成的影响。
5.1.2基坑降水过程中对建、构筑物的保护
在降水工程中,加强监测基坑外水位变化,如发现围护结构有较大漏水,引起基坑外水位下降,应立刻停止降水,对漏水部位围护结构进行加固补强或采取坑外高压注水的形式,减少地面沉降变形,避免不均匀沉降对建、构筑物造成的威胁。
5.1.3基坑开挖和支撑过程控制
分段、分块、分层进行土方开挖,满足基坑开挖“时空效应”在土方开挖过程中快速完成开挖,在最短的时间内完成该段内部结构的施工,使该段基坑暴露时间最短。
基坑暴露的时间越短,基坑围护的累加变形越小,对位于基坑边缘的建、构筑物保护越有利。
5.14减少动荷载对基坑的影响
土方开挖过程中,重型土方车辆和机械尽量不要在建、构筑物附近行走和停留,以减缓基坑的变形速率,达到保护建、构筑物的目的。
5.15土方开挖过程渗漏水的处理
土方开挖过程中,围护结构外露面及时挂网喷浆或模筑混凝土,及时封闭,同时设置专人观察渗漏水现象,对渗漏水及时处理。
5.5.6土方开挖至基坑底及时封闭基底
土方开挖到基坑底部时,及时进行垫层的施工,并且在最短的时间内完成结构底板的施工。
六、施工监测专项方案
为保证基坑实施的顺利进行,在基坑开挖中必须进行现场施工监测。
除施工单位的施工监测外,甲方已委托天津市中土建筑工程技术发展有限公司对本工程进行第三方监测。
根据现场实际,我施工单位制定基坑监测专项方案,对整个支撑系统进行现场监测。
6.1监测工作范围
6.1.1支护桩顶部水平位移监测。
6.1.2坑外地下水位监测。
6.2监测点布设
监测点布设要求、数量及平面布点(见6.2监测点布置图)
监测点布设要求及数量
监测项目
布设要求
监测点数量
支护桩顶部水平位移监测
从基坑边西北角开始,每15~20m布设一处。
35个
坑外地下水位监测
依据设计图纸。
16口
6.2监测点布置图
6.3监测前的准备工作
6.3.1搜集区域地质资料,充分借鉴已有工程实例。
6.3.2认真研读本工程基坑地质资料与设计方案,熟悉相关规范。
6.3.3编制监测大纲。
6.3.4组织专家顾问对监测大纲进行评审,并对项目人员进行必要培训。
6.3.5开始观测前将所用监测仪器在国家授权的计量检定单位进行检定,检定合格方能使用。
6.4监测精度、警戒值和监测频率
6.4.1监测精度要求
各监测内容精度要求如下表所示:
各监测内容精度要求
监测内容
监测精度
水平位移
监测点精度为1mm
地下水位
观测精度为2mm
6.4.2监测频率及警戒值
基坑的监测工作应从基坑开挖至回填土完成为止。
监测数据达到或超过报警值时,应立即通知各有关方,以引起有关部门重视,根据设计提供的有关文件,各项监测频率及报警指标详见下表所示。
二级
开挖深度
(m)
≤5
1次/2d
1次/2d
5~10
1次/1d
底板浇筑后时间
(d)
≤7
1次/2d
1次/2d
7~14
1次/3d
1次/3d
14~28
1次/7d
1次/5d
>28
1次/10d
1次/10d
注:
本工程方案监测频率按二级基坑确定,其中坑外地下水位监测,在基坑降水前开始观测。
支撑拆除期间1次/d。
基坑土方开挖完毕,地下结构施工期间,如变形情况稳定,可适当降低观测频率。
监测预警值
序号
监测项目
速率(mm/d)
累计值(mm)
1
支护桩顶部水平位移监测
2~4
35
2
坑外地下水位监测
6
40
6.5监测信息反馈制度
确定监测制度和信息反馈制度,通过监测时对支撑体系的工作状况进行评估,遇有异常情况,及时分析、判断、处理、避免出现突发事故。
监测数据定期交给基坑设计人员,以便综合控制施工速度,必要时采取其他的应急措施,确保基坑安全。
七、应急专项方案
7.1应急预案的方针与原则
发生事故时应遵循“保护人员优先,防止和控制事故的蔓延为主;统一指挥、分级负责、区域为主、单位自救与社会救援相结合”的原则。
达到控制事故,有效地抢救伤员,减少事故损失,防止事故扩大。
7.2应急预案工作流程图
根据本工程的特点及施工工艺的实际情况,认真的组织对危险源和环境因素的识别和评价,特制定本项目发生紧急情况或事故的应急措施,开展应急知识教育和应急演练,提高现场操作人员应急能力,减少突发事件造成的损害和不良环境影响。
其应急准备和响应工作程序见下图:
7.3明挖深基坑开挖存在的危险因素及预防、应急措施。
7.3.1危险因素:
违规违章作业、安全防护措施缺陷,基坑发生坍塌滑坡;支护桩侧向位移
受到应力的影响基坑坑底隆起;地质复杂发生涌砂涌水;帷幕桩渗水与漏水事故高空坠物。
7.4基坑坍塌滑坡
7.4.1预防措施
7.4.1.1严格按设计文件和技术交底施工、严格控制基坑开挖坡度。
7.4.1.2如果遇到特殊情况,需要基坑停工较长时间,应在平台、基坑边和坡脚设置排水明沟和积水坑,并派专人抽水值班,并对基坑边坡面进行喷射素砼保护。
7.4.1.3在进度允许的条件下尽量采用少开工作面的形式,避免暴露太多的基坑工作面。
7.4.1.4坡顶严禁堆积荷载,
7.4.1.5基坑四周设置砖砌或砼排水沟;分层开挖,层间设台阶,每层开挖边坡坡率根据地质情况按规定放坡,必要时坡面喷射砼保证稳定。
7.4.1.6开挖期间加强监测频率,对监测报表中的数据进行认真分析总结。
7.4.2应急措施:
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