渠道膨胀土专项施工方案.docx
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渠道膨胀土专项施工方案
南水北调中线一期总干渠漳河北～古运河南
中线建管局直管工程
磁县干渠工程第二施工标段
膨胀土施工专项方案
批准：
审核：
编制：
中国水电十三局有限公司
南水北调中线直管工程磁县段二标项目部
二O一二年二月
目录
1、编制依据1
2、工程综述1
2.1工程概述1
2.2主要工作内容及工程量2
3、施工条件2
3.1场内外交通2
3.2施工供电条件2
3.3施工用水2
3.4施工通讯及网络2
3.5临时生活驻地2
3.6施工进度计划安排2
4、资源配置3
4.1设备配置3
4.2劳动力计划3
4.3主要材料供应计划4
5、膨胀土施工4
5.1膨胀土的定义4
5.2膨胀土施工工艺流程5
5.3膨胀土开挖施工5
5.3.1表层土清理5
5.3.2截流沟开挖及处理5
5.3.3土方开挖6
5.3.4排水6
5.3.5开挖面的防护7
5.3.6不同阶段的机械配备7
5.3.7质量要求和验收8
5.3.8影响工效的因素8
5.4膨胀土换填施工9
5.4.1换填土的土料要求9
5.4.2粘性土的碾压参数9
5.4.3填换土的填筑施工9
5.4.4施工过程当中应注意问题11
5.4.5粘性土回填质量控制11
6、膨胀土施工中质量及安全措施13
6.1施工中的质量保证措施13
6.2施工中的安全保证措施13
7、环境保护和安全文明施工措施14
7.1环境保护措施14
7.2安全、文明施工措施14
渠道膨胀土专项施工方案
1、编制依据
1.1《南水北调中线一期总干渠漳河北～运河南中线建管局直管工程磁县干渠工程第二施工标段施工组织设计》；
1.2《南水北调中线一期工程总干渠河北省邯邢段主体工程施工技术要求》；
1.3《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求》（NSBD-ZXJ-2-01）；
1.4对下发施工图纸的研究及施工现场的实地勘测和调查；
1.5我单位现有人员技术力量及设备能力。
2、工程综述
2.1工程概述
本标段为磁县干渠工程第二施工标，标段起自磁县西槐树村，桩号15+190；止于磁县白村，桩号29＋056，总长13.866km，其中渠道长13.370km，建筑物长0.496km。
根据设代工作函第一设代函字[2011]22号中关于膨胀土段的处理方案，现针对重新确定后的膨胀土段进行处理，处理范围及桩号位置如下表所示：
表1膨胀土处理段
序号
起止桩号
弱膨胀土
中膨胀土
左坡
渠底
右坡
左坡
渠底
右坡
1
17+370～17+770
√
√
√
2
17+930～18+040
√
3
18+650～18+800
√
4
19+120～19+340
√
√
√
5
19+800～20+000
√
√
6
20+000～20+350
√
7
20+520～20+750
√
8
20+850～21+080
√
√
√
9
21+520～22+700
√
√
√
10
27+150～27+700
√
√
√
2.2主要工作内容及工程量
膨胀土施工的主要工作内容包括渠道渠坡开挖施工、渠道坡面粘性土填筑施工、渠道粘性土分层碾压施工、换填段渠道换填部分削坡施工等工作内容。
3、施工条件
3.1场内外交通
场外交通利用107国道及当地县乡公路，场内交通利用渠道左侧修建的7.0米宽的施工便道，以便于粘性土的运输。
3.2施工供电条件
本工程施工及生活用电以电网供电为主，备用柴油发电机组以防暂时性停电时满足生产用电的需求。
3.3施工用水
膨胀土施工现场所需用水，配备1台洒水车用以满足现场时的施工用水。
3.4施工通讯及网络
所在地区属无线网络服务区，手机可直接用于通信联络。
为保证本工程通讯畅通，所有管理人员均配置手机，保证对内与对外的通讯联络。
本工程全部使用计算机网络，利用业主指定的项目管理软件对工程项目进行网络信息化追踪管理。
项目部建立内部局域网，并通过因特网和业主、监理、设计单位网站相连。
3.5临时生活驻地
临时房屋主要利用营地内的临时房屋和施工现场搭设的彩钢房，用于施工过程当中人员的休息和临时办公使用。
3.6施工进度计划安排
膨胀土施工进度计划考虑在2012年2月29日至2012年7月30日完成。
各月有效施工天数为25天。
每天按两班作业考虑。
4、资源配置
4.1设备配置
4.1.1机械设备配置原则
（1）满足施工技术与施工质量的需求。
（2）确保工程所需设备及时进场，满足施工组织设计，机械配置先进合理。
（3）重点施工部位优先配置。
（4）针对本工程特点，依照施工工期投入充足的、技术性能相对优越、生产能力大、生产效率高的施工机械设备。
（5）优化组合，实行所有设备统一调拨，保证衬砌设备及其配套的合理使用，充分发挥机械的性能。
4.1.2施工机械设备配置
表2拟投入的主要机械设备表
序号
名称
型号
机械台数
配备人数
备注
1
水准仪
DZS-5
1
2
测量
2
全站仪
GTS-332N
1
2
测量
3
挖掘机
220
6
12
土方开挖
4
装载机
zL30C
4
8
物资倒运
5
GPS流动站
X90
2
2
测量
6
推土机
SD220
4
8
土方施工
7
柴油发电机
75型
4
6
临时用电
8
铺砂机
1
10
非膨胀段砂垫层
9
凸块碾
18T
3
6
换填面碾压
10
洒水车
8T
2
4
施工用水
11
泥浆泵
150QJ10-100
6
6
施工中地下水外排作业
12
蛙式打夯机
10
10
局部夯实
13
皮卡
尼桑
3
3
生活物资运输
4.2劳动力计划
在劳动力组织中，本着均衡生产，减少浪费，人力资源充分利用，降低工程成本的原则。
按其施工进度计划、施工强度和工种需要数量进行优化配置调整。
在劳动力需用量计划的基础上再具体化、细部化。
表3拟投入的其他施工人员
序号
工种
人数
备注
1
管理人员
6
施工管理
2
测量人员
3
测量放线
3
质检人员
4
质量检测
4
安全员
3
安全巡视
5
普工
25
辅助作业
6
修理工
2
设备维修
7
电工
2
电器维修
合计
45
4.3主要材料供应计划
我标段膨胀土施工主要使用材料为粘性土，经监理见证取样后送至具备专业资质的试验室进行检测，经检测用于换填的土料能满足膨胀土换填土的相关技术指标。
施工时，根据工程施工进度计划，按资源供应能力和需求，做到换前计划，按时供应，强调保障，避免过多储存和供不应求。
施工过程当中，试验人员要及时对运输的土料相关技术指标进行抽查，发现不合格土料及时清退出场。
5、膨胀土施工
5.1膨胀土的定义
膨胀土是一种含一定数量亲水矿物质（蒙脱石、伊利石、高岭石或混层结构）且随着环境的干湿循环变化而具有显著的干燥收缩、吸水膨胀和强度衰减的粘性土，有的裂隙很发育，且液限和塑性指数较大，压缩性偏低，在天然含水量状态下较坚硬。
根据其膨胀率分类，膨胀土可分为弱膨胀土、中膨胀土和强膨胀土。
其按膨胀率百分比的多少划分可依据以下的定义进行。
（1）渠段有超过1/3土体试样的自由膨胀率大于90%时，该渠段定为强膨胀土渠段；
（2）渠段有超过1/3土体试样的自由膨胀率大于65%时，该渠段定为中膨胀土渠段；
（3）渠段有超过1/3土体试样的自由膨胀率大于40%时，该渠段定为弱膨胀土渠段；
5.2膨胀土施工工艺流程
现根据膨胀土施工的情况，其施工工艺流程图如下所示：
图1膨胀土施工工艺流程图
5.3膨胀土开挖施工
5.3.1表层土清理
采用推土机将地表附属物和表层有机耕作层清除拢堆、装载机装车、自卸车运至指定地点堆放。
5.3.2截流沟开挖及处理
开挖之前，在开口线外侧开挖截流沟，防止地表水流入开挖作业面，减少对开挖边坡的冲刷和浸蚀。
截流沟按永久截流沟形式进行布置，并根据现场地形对外排水通道进行规划，使渠道内渗水能通过渗流沟排至倒虹吸内。
5.3.3土方开挖
采用反铲挖掘机开挖、自卸汽车运输。
土方开挖按照从上到下分层分段依次进行，每个工作面的分段长度保持在150m～200m左右，开挖层每次开挖深度不超过3m进行控制。
对同一个断面、同一开挖层，由中间同时向左右两岸开挖，以利于层间排水。
同一区段内开挖面平行下降，不能平行下挖时，则两者高差不宜大于一个开挖梯段。
开挖过程中若不能立即进行回填施工作业面的部位，保护层的厚度根据后续工程安排和土质情况而定，弱膨胀土渠段预留保护层厚度按不小于30cm（垂直基面厚度），中、强膨胀土渠段预留保护层厚度按不小于50cm（垂直基面厚度）。
对于过水断面以上的渠道开挖，当自上而下开挖至一级马道后，根据现场情况停止一级马道以下工作面的开挖，进行保护层开挖及边坡的工程防护措施施工，比如换填或其他护坡结构、永久排水设施施工等。
5.3.4排水
土方分层开挖过程中，在存在上层滞水渗流的区域逐层开挖临时排水沟，底部开挖临时导渗沟，及时排除渗水或雨水。
图2有层间滞水或地下水处开挖断面排水示意图
开挖时的排水系统采用明挖临时排水沟、导渗沟结合集水井的排水方式。
首先在距离开挖断面两侧不小于7m的距离平行于渠道轴线开挖临时排水沟，用于汇集边坡层间滞水和雨水；在靠近渠道轴线的位置开挖临时导渗沟，使底部高程低于临时排水沟底，用于汇集地下水和边坡层间滞水；临时排水沟与导渗沟之间通过开挖支沟联通，在导渗沟适当的位置开挖集水井，井内布置水泵，当施工期降雨形成地面径流或出现层间滞水、渗水时，水流通过临时排水沟、支沟汇集到导渗沟的集水井内，用水泵抽排至附近自然沟渠。
灵活布置排水沟、导渗沟、集水井的位置，保证沟底始终低于开挖底面，确保开挖面无明水。
5.3.5开挖面的防护
由于膨胀土的特殊性质，在开挖过程中尽量减少与大气环境的接触时间，主要有预留保护层和覆盖两种临时防护。
在开挖过程中，为减少大气环境对渠道设计基面的影响，在开挖时在建基面上预留0.5cm厚度的土层作为保护层。
除预留保护层外，在降雨期、高边坡地带或保护层开挖完成后进行换填施工之前，对坡面做好覆盖防护。
覆盖防护主要采取防雨布、塑料布等覆盖。
覆盖时，采取上部膜压下部膜的方法，相邻块的搭接不小于1.0m，用土袋压盖，要做到全面覆盖不留死角，以减少大气环境影响。
保护层开挖采用人工配合挖掘机进行。
在测量人员的指挥下，用挖掘机在坡面上每隔10m开挖出样槽。
由有经验的挖掘机操作人员进行保护层开挖，挖掘机开挖方向垂直于渠道轴线，由上至下顺坡进行开挖。
土料拢集于坡下后，装车运至指定地点。
开挖时距离设计建基面还需要预留5～10cm的薄土层，避免产生超挖。
预留的薄土层开挖前，将挖掘机斗齿前焊接一块厚约20mm的钢板作为“刮板”，长度同挖掘机斗宽，宽度约为15cm，前缘与斗齿齐平，开挖方向垂直于渠道轴线，沿坡长自上而下将预留的薄土层刮除，人工用平头铁锹将坡面遗留的松土清除并拢堆。
在坡面上钉木桩，每5m作为一个断面，按坡度放样，在桩位上固定尼龙线，人工对坡面进行适当整理，直至坡面坡度符合规范要求。
每一段保护层开挖后、下道工序施工前，坡面要进行覆盖。
在开挖施工过程中，避免大型的挖掘、碾压或吊装等重型设备在上一级马道和坡顶上行驶；避免在开挖好的马道上、坡顶及坡面堆放渣土和其他施工材料。
5.3.6不同阶段的机械配备
土方开挖的机械为常规组合。
在清表阶段，采用的机械有推土机、液压反铲挖掘机、轮胎式装载机和自卸汽车；开挖阶段，以液压反铲挖掘机和自卸汽车为主，在土料指定堆放区以推土机和装载机组合进行平整。
设备的配置数量主要根据施工强度确定。
5.3.7质量要求和验收
（1）施工过程中随时检查周围排水设施的有效性，边坡两侧截渗沟不得积水。
（2）在土方开挖过程中，随开挖进度及时测量校正开挖平面的尺寸和标高，按施工图要求检查开挖边坡的坡度。
（3）施工过程中，需要随着开挖层面的下降布置排水沟和集水井，及时将上层滞水和渗水抽至渠顶临时截流沟内；及时收集天气情报，预备塑料布或防雨布，及时覆盖坡面、路口及开挖区路腿等部位，防止雨雪侵蚀产生滑坡等地质灾害。
（4）为保持坡面稳定，在渠道土方开挖时必须预留保护层。
为避免保护层超挖，由经验丰富的挖掘机操作人员进行，不得欠挖。
如果不慎超挖，不得擅自进行补坡，视情况决定是否进行处理。
（5）在进行坡面整理时，按照坡度进行钉桩挂线；挂线时将线拉紧，防止拉线下垂造成超挖。
（6）施工中，膨胀土渠坡若不慎雨淋、泡水、失水干裂，应将其挖除，不得欠挖或人工拍坡。
（7）土方开挖工程完成后，进行以下各项的质量检查和验收：
1）按施工图纸要求检查开挖面尺寸、标高；
2）边坡的坡度检查；
3）坡面进行检查清理后，应保证无积水或渗水，基面土壤无扰动。
5.3.8影响工效的因素
（1）施工工作面布置。
在膨胀土地段施工，严禁随意开挖路口，需要进行规划。
运输路口选择及上堤路腿的修筑直接制约着施工效率；运输距离的长短是影响工效的主要因素。
（2）开挖区土质分类。
膨胀土按其膨胀性有强膨胀土、中膨胀土和弱膨胀土之分，随着土料膨胀性的增加，效率逐渐降低。
（3）保护层开挖。
保护层开挖精度要求高而工程量较小，机械和人工投入较大，效率较低。
（4）地下水降排水及临时防护。
作为开挖过程中必不可少的工作，降排水和坡面临时防护工作对工效影响较大。
（5）开挖均衡性。
开挖施工的强度根据土层的膨胀性进行调整，对工效有较大影响。
（6）异常情况的处理。
开挖过程中的异常情况是指开挖过程中因地质原因产生的滑坡、塌方等现象。
5.4膨胀土换填施工
根据膨胀土段土的膨胀性的特点，我标膨胀土施工主要针对中、弱膨胀土进行粘性土的换填施工。
中膨胀粘性土换填厚度为2m，弱膨胀粘性土换填厚度为1m。
膨胀土段粘性土换填施工可按照渠道填筑作业的技术指标进行，别外，在进行粘性土换填施工时，必须干场作业。
5.4.1换填土的土料要求
最优含水率为14.7%；最大干密度为1.79g/cm3，液限控制在不大于40%，塑性指数控制在不大于20，粘粒含量控制在不低于20%。
施工时压实度不小于0.98，土的含水率控制在12.7~17。
5.4.2粘性土的碾压参数
采用18t压路机，粘性土虚铺厚度为30cm，碾压遍数先静压2遍，再动压2遍，共8遍。
5.4.3填换土的填筑施工
（1）在边坡换填时，采用自卸汽车运土料进占法铺料，尽量减少运输车辆对工作面的碾压。
（2）填筑时铺土厚度35cm左右，振动18T凸块碾碾压。
为做到处理层与边坡更好地结合，结合铺料和平仓施工将边坡面整理开挖成小台阶状，高一台阶为低一层台阶铺土的压实后的厚度。
（3）碾压机械沿渠道轴线方向前进、后退全振错距法碾压，前进、后退一个来回按两遍计，碾迹重叠不小于20cm。
碾压速度控制在2～4km/h范围内，开始碾压时宜用慢速。
碾压层间需根据天气和层面干燥情况，洒水湿润。
对边角接头处大型机械碾压不到、易漏压的地带，需由人工采用蛙夯或冲击夯等小型设备夯实。
（4）若保护层剥离后不能及时进行处理层施工，对开挖面进行防晒、保湿防护处理。
（5）土料经摊铺、晾晒达到可上堤填筑要求后，若不能及时实施全部碾压工序，先完成静压，防止水分流失。
（6）压实后振动碾留下的凹凸碾印可不作处理，但如遇雨天时，必须及时覆盖以防止表面积水。
（7）每层填土完成碾压后，宜在4h内完成质量检测，在6～8小时内完成上土覆盖。
不能及时跟进的，对填筑面和建基面做好防雨和保湿措施，防止大型施工设备在其上行驶。
雨季施工注意天气变化，避免土料受到雨淋。
降雨时停止施工，对已摊铺的工作面尽快碾压密实、封面并进行防雨覆盖。
（8）为保护工作面、确保外坡角压实度，非膨胀土料铺料时需超填。
超填土料宜按照1：
2坡比放坡，按照碾压试验的参数控制铺料厚度。
根据0.35cm换填厚度，同一层以设计外坡脚为基准，顶部超填宽度不小于30cm，参见下图所示。
超填后的处理层边坡应按照设计坡比进行削坡修整。
图3边坡1：
2膨胀土换填超填示意图
图4边坡1：
2.75膨胀土换填超填示意图
（9）换填非膨胀土料完成后，按“三检制”进行自检，自检完成后，会同监理人进行质量检查和验收，验收合格后方可进行下一道工序施工。
5.4.4施工过程当中应注意问题
1）为保证碾压质量，换土施工由低至高分层摊铺碾压上升，并且每个铺土层虚铺厚必须控制在35cm以内。
2）为增加边坡换土层稳定性，斜层摊铺碾压自渠道中心向渠坡倾斜，坡度2%~3%，并对渠坡基土逐层开蹬铺土碾压，压实度不小于0.98。
3）为了防止滑坡，上述措施的开展应按100m或200mn为一施工段进行，每一施工段自渠底至一级马道所有换土层宜在雨季到来之前完成，并适时进行该段渠坡整坡压实，其余各施工段亦按上述措施依次进行。
4）换填施工完成后预留一定时间的沉降期才能开始衬砌作业，换填施工设计线外侧超填的余量，在混凝土衬砌施工前削除，并进行整坡压实。
5）同一段作业面应分层统一铺土、统一碾压，并配备人员或相应机具参与整平作业，严禁出现界沟。
6）已铺土料表面在压实前被晒干时，应洒水湿润。
7）凡已压实表面形成光面的，铺土前应洒水水润并将光面刨毛；采用凸块碾时，不需要再进行刨毛作业。
8）若发现局部“弹簧土”、层间光面、层间中空、松土层或剪切破坏等质量问题时，及时进行处理，并经检验合格后，铺填下层新土。
5.4.5粘性土回填质量控制
换填土体单元工程质量评定标准应符合以下规定：
1）合格标准：
检查项目达到标准,铺填边线偏差合格率不小于70%,检测土体压实干密度合格率达到表4要求。
2）优良标准：
检查项目达到标准,铺填边线偏差合格率不小于90%,检测土体压实干密度合格率超过表5数值3%以上。
表4填筑主控项目施工质量标准和检查方法及数量
项次
检查
项目
质量标准
检查（测）方法
检查（测）数量
1
渗水
处理
渠底及边坡渗水（含泉眼）要妥善引排或封堵，建基面清洁无积水
观察、测量与
查阅施工记录
全数检查
2
土料
无不合格土，含水率适中，土质符合设计要求
观察、查阅施工记录、土料试验报告
全数检查
3
填料
压实
合格率≥95%，最小值≥设计值0.98倍，不合格样不得集中在局部范围内
采用环刀法
取样试验
1次/（100~200m3）且每层不少于3个点
4
渠底
高程
允许偏差：
0~-5
水准仪测量
每个单元测3个断面，每个断面不少于3点
表5填筑一般项目施工质量标准和检查方法及数量
项次
检查项目
质量标准
检查（测）方法
检查（测）数量
1
清基清理
基面表层树木、草皮、树根、垃圾、弃土、淤泥、腐殖质土、废渣、泥炭土等不合格土全部清除
观察、查阅施工记录（录像或摄影资料收集设备）
全数检查
2
清基范围
清理边界符合设计要求，清除表土厚一般为30cm
尺量或经纬仪测量
每个单元不少于测3个断面
3
不良的质土处理
不合格土全部清除；对粉土、细沙、乱石、坡积物、残积物等处理应符合设计要求
观察、查阅施工记录
全数检查
4
基面处理
范围内的坑、槽、井等应按设计要求处理
观察、查阅施工记录
全数检查
5
铺土厚度
允许偏差：
±2cm
水准仪、尺量测量
每层不少于测3点
6
铺填边线
允许偏差：
人工作业+10～+20cm，机械作业：
+10～+30cm
尺量、仪器测量
每层不少于测3点
7
渠顶宽度
允许偏差：
±5cm
尺量
每个单元不少于测3个断面
8
渠道边坡
不陡于设计边坡
水准仪、全站仪测量
每个单元不少于测3个断面
9
渠顶高程
允许偏差：
0～+5cm
水准仪测量
每个单元各测3个断面、每个断面不少于3个点
10
渠底宽度
允许偏差：
0～+5cm
尺量、全站仪测量
每个单元不少于测3个断面
11
渠道开口宽度
允许偏差：
0～+8cm
全站仪测量
每个单元不少于测3个断面
12
中心线位置
允许偏差：
±2cm
全站仪测量
每个单元不少于测3个断面
6、膨胀土施工中质量及安全措施
6.1施工中的质量保证措施
（1）开挖时做好渠道上口开挖线的施工放样工作。
（2）施工过程当中做好对渠道膨胀土段边坡的保护，做到不欠挖和超挖。
（3）对开挖完成的渠道边坡要做好成品保护工作，对完成施工的工作面做好标识工作，严禁设备破坏工作面。
（4）填筑粘性土土料的含水量等均须符合设计规定，保证不合格粘性土料不得运至换填面。
（5）换填施工必须严格按渠道填筑施工参数的松铺厚度、土料含水量、碾压机具、碾压遍数等参数进行控制。
（6）质量控制与检查贯穿整个填筑过程，检查填筑料、检测含水量变化、铺层厚度、碾压遍数、层间结合、压实后的干密度、以及边坡尺寸等。
6.2施工中的安全保证措施
（1）开挖时，机械设备有效作业范围内不允许有人活动，以防设备在边坡滑落伤人或在有效作业半径内平土作业转动时伤人。
（2）大型机械在起步、刹车等操作均不应过猛。
（3）在换填作业时，随着回填面的高差越来越大，特别是在夜间回填时，必须有良好的照明设备，在进行施工时注意边坡的情况，以防踏空。
（4）自卸汽车运输土料时，在发动机起动前，按照例行保养的规定项目，做好各项检视工作。
在工作中驾驶员必须听从指定指挥人员的指挥，经低、中、高速运转，接到指挥人员的旗语、哨音、信号后方可进行操作，操作时驾驶员必须先鸣喇叭。
（5）回填使用打夯机时，由专人检查电源线是否有缺陷和漏电，机械运转是否正常，机械不得带病运转，操作人员要带绝缘手套，并派专人负责电源线的移动。
7、环境保护和安全文明施工措施
7.1环境保护措施
在整个施工期间和施工范围内，认真执行环境保护法和投标时的合同条款，对环境保护做到全面规划，综合治理。
具体如下：
①严格遵守国家有关环境保护的法令和法规；
②施工期间和完工后对施工场地进行处理，施工废料不得随意丢弃，并严格管理，防止废料随雨水排入地表及相应的水域造成污染；
③对施工场地经常洒水使尘土飞扬减到最低程度，容易起尘的细料和松散材料予以适当防护措施，在运输期间应用帆布或类似的遮盖物覆盖。
7.2安全、文明施工措施
1）安全施工
①所有操作人员在上岗前需经过严格培训，并持证上岗。
②施工作业人员在施工作业时要正确佩带安全帽。
③施工场地内各种安全标识牌要放置在醒目的位置。
④施工场地要有良好的照明条件，以免夜间施工时发生人身伤害事故。
⑤当电器发生故障时应通知电工维修，不要随意打开电源箱。
2）文明施工
设立文明施工领导小组，尽可能将噪声大的作业安排在白天施工；提高施工人员素质，必须持证上岗，工作期间必须正确佩戴安全帽、穿工作服；材料机械摆放整齐，标识齐全，做到工完料净场清；施工现场道路畅通，不扬尘，并设立标识牌，做到人流、车流有序；施
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