12m钢板桩围堰基坑开挖施工方案

xxxxxxxxxxxxx桥梁工程 5#墩承台钢板桩围堰

基坑开挖支护

施 工 方 案

编制： 审核： 审定：

xxxxxxxxxxx有限公司 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx项目经理部

xxxx年xx月xx日

目录

一、编制依据 .......................................................................................... 1 二、编制范围 .......................................................................................... 1 三、工程概况 .......................................................................................... 1 四、钢板桩检验 ...................................................................................... 4 五、施工方法 .......................................................................................... 4 六、质量保证措施 .................................................................................. 5 七、安全保证措施 .................................................................................. 6 八、施工机械 .......................................................................................... 8 九、劳动力组织 ...................................................................................... 9 十、钢板桩力学验算 .............................................................................. 9 十一、基坑设计简图附件

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xxxxxxxxxx桥梁工程 5#墩承台基坑开挖支护方案

一、编制依据

1、《xxxxxxxxx桥梁工程岩土工程勘察报告》、江宁区正方大道东延桥梁工程相关的设

计图纸、文字说明文件。

2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ/T F50-2011）。 3、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）。 4、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012） 5、钢结构设计规范（GB50017-2003）

6、我单位对工程所在地的现场踏勘、调查资料。

7、我单位积累的技术、成果、施工工艺方法及相似工程的施工经验。

8、我单位投入该工程的机械设备与施工队伍及可调用到本工程的其他各类资源。 9、本工程合同承诺的质量标准。

二、编制范围

xxxxxxxxx桥梁工程的5#墩承台及为完成上述任务而发生的临时工程。

三、工程概况

1、地形地貌

拟建场地属秦淮河漫滩地貌。秦淮河为长江支流，总体呈南北走向，现状水面宽度一般110～130m，两侧河堤均为土质坡体，未采取相应岸坡加固措施，临水岸坡植被稀少，堤顶现为水泥路面，其中左岸堤顶高程约11m，右岸堤顶高程约12m，现状堤岸处于稳定状态；勘察期间右岸河漫滩区域已出露，地表植被茂盛，地势较为平坦，地面高程7～8m，河道中心底标高一般0.47～0.56m，勘察期间测得河水水位6.～7.08m，呈动态变化状，河谷两侧水深一般0.5～1.0m，河谷中心水深一般6～6.5m，河床横断面详见附件。秦淮河防洪设计水位为10.60m。

2、场区工程地质条件

勘察深度范围内，根据《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011),按岩土体成因类型、时代、埋藏分布特征及物理力学性质指标的异同性，把岩土体划分为5个工程地质层，11个亚层，具体分述见表1。

表1 地基岩土分层描述一览表

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时层号 代 成因 层 亚层 ①A 地层 名称 颜色 淤泥 灰黑 Q4 杂色 ① ①-1 杂填土ml 灰黄 ①-2 素植土 ～ 灰色 粉质黏灰黄 ②-1 土 黄灰 粉质黏～ ②-2 土 灰色 Q4a粉砂 ② l2-3 ②-3 夹粉土 灰色 粉质黏②-4 土夹粉土 粉质黏③-1 土 Q4a③l1 层顶 厚度 埋深 (m) (m) 状特征描述 分布 最小 最小 态 ～ ～ 最大 最大 0.40松流塑状，含大量有机质及植物碎屑，河床 ～ 区域 散 具臭味，污手。 1.40 主要由碎石、碎砖、砼块及黏性土0.50松混杂组成，硬质物含量30％～普遍 ～ 50％，粒径2～7cm不等，物质组分布 散 成不均匀，密实度不均。 2.40 主要由粘性土组成，夹有少量碎石、0.40松碎砖及植物根茎等，物质组成不均普遍0.50～～ 分布 2.40 6.40 散 匀，密实度不均。在秦淮河边为大堤填土，欠均质。 1.40可含铁猛质斑点浸染，稍有光泽，干局部0.40～～ 分布 2.10 4.80 塑 强度中等，韧性中等。 饱和，含少量植物碎屑，普遍0.401.30软局部流塑，～～ 夹粉土。无摇振反应，稍有光泽，分布 塑 干强度中等，韧性中等。 6.40 7.90 稍～饱和,含少量云母碎屑,局部呈互层中状，夹粉质黏土薄层。 密 软局部可塑，含植物碎屑及螺贝壳。无摇振反应，稍有光泽，干强度中塑 等，韧性中等。 可～硬塑 稍密 ～ 中密 含少量铁质浸染斑块，局部粉质较重。无摇振反应，稍有光泽，干强度中高，韧性中高。 普遍分布 普遍分布 普遍分布 2.60～12.10 13.50～22.30 18.20～27.80 22.10～32.50 25.90～34.60 27.00～35.60 7.80～ 14.20 4.20～ 12.50 1.10～ 6.00 灰色 灰绿～灰黄色 灰黄色 粉土夹③-2 粉质黏土 含卵砾石中粗砂 普湿～很湿，含铁质浸染斑块，夹薄遍层粉砂。摇振反应迅速，干强度低，分韧性低。 布 2.10 ～ 5.10 Q3al ④ 浅灰色 K2⑤ P ⑤-1 强风化砖红粉砂岩 色 普遍分布 取出岩芯呈砂土状, 软质岩，泥质普密结构，遇水易散开，风干易开裂。遍属极破碎、极软岩，分实 闭合裂隙发育。岩体基本质量等级为V级 布 中粗砂主要矿物成份为石英、长石中等。卵砾石呈亚圆状～棱角状，粒密 径0.5～8cm，含量约15～30%，成分以石英质为主。 0.80～ 2.80 1.30～ 3.80 2

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⑤-2 中风化砖红粉砂岩 色 取出岩芯呈柱状、砂质结构，层状构造，少量闭合裂隙,泥砂质胶结，局部含钙质，岩质软，强度低且不均一。岩芯采取率85～90%。属极软岩，较完整，岩体基本质量等级为Ⅴ级。 普遍分布，未揭穿 30.20～38.50 20.80～ 30.50 3、水文地质条件

拟建大桥范围内的地表水系为秦淮河水系，与长江相连通，主要接受上游来水补给，向下游排泄，水位受潮汐影响变化明显，勘探期间，2013年3月8日、16日及20日分别测得河水水位为6.83、6.、7.08m，河底淤泥厚度一般0.4～1.4m。根据在场地所取秦淮河水样的水质分析结果（表6.4-1），矿化度284mg/l，PH=7.4，侵蚀性CO2为1.5mg/l，水质类型HCO3·Cl－Ca·Mg型。依据《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011)判定，地表水对对砼具微腐蚀，对钢筋砼结构中的钢筋具微腐蚀。

4、钢板桩支护设计思路及要点

本工程钢板桩选用Ⅳ型12米长拉森钢板桩。根据本工程场地地质情况特点，本工程钢板桩主要作用是为了起到支护边坡的作用，且基坑开挖深度只有6.8米，故采用一道围檩支护。场区地面标高10.8m，钢板桩顶标高定位11m，底标高定位-1m，最低开挖面定为4.0m，第一道围囹标高7.5m。

施打钢板桩的范围为：5#墩，该墩位于河西岸2条水泥路之间，表层填土较为密实，下部主要为透水极弱的粘土层，场区地质条件较好。

图1 5#墩钢板桩支护示意图

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四、钢板桩检验

由于本工程为钢板桩用于基坑的临时支护，故不需进行材质检验而只对其做外观检验，以便对不符合形状要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。

外观检验包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、端头矩形比、平直度和锁口形状等内容。检查中要注意：①、对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；②、有割孔、断面缺损的应予以补强；③、若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度，以便决定在计算中是否需要折减。原则上要对全部钢板桩进行外观检查，对不符合要求的钢板桩需进行矫正。

五、施工方法

1、拉森钢板桩施工 1)、拉森钢板桩插桩

①、按设计轴线要求放出拉森桩咬口轴线灰线并在灰线上做好红色木桩标识。 ②、沉桩前检查桩是否平直，完好。

③、拉森桩打入后，保证桩顶上口平直，达到设计标高。

④、拉森桩垂直度用二台经纬仪垂直控制，若出现偏差，通过吊机调正吊点方位随时修正。发现垂直度超标，必须拔出重新开打。

⑤、拉森桩采用单点起吊，吊点由钢丝绳长度确定，起吊垂直后进行喂桩。桩底轻轻落地，桩顶倒向振动锤咬口处，振动锤开口咬合，液压夹紧，起吊提升，吊至打桩位置的导向围檩处。施工人员护桩，插桩，桩翼板相互贴紧，然后开锤起打，控制调整垂直度向下送桩。

⑥、桩送到设计标高后，振动锤咬口松开，复位，再移动锁口卡板，继续重复下一根桩的施工。

2）、导梁安装

①、为保证钢板桩插打的位置准确，首先设置定位桩，定位桩采用的Φ50cm（壁厚10mm）钢管桩，根据不同土质打入深度为5～7m；导梁采导梁采用40号工字钢加工而成。

施打前先在场内加工制作,现场拼装导梁，河中沿线性插打若干钢管桩，将内导梁焊接在钢管桩上面，用以导向，水上平台经检查平面位置后可直接作为外导向。导向采用40号工字钢制作，具有一定竖向和侧向刚度，保证施打时不变形，正确导向。在打钢板桩时，采用两个夹具夹住钢板桩，夹具可采用10号槽钢制作（具体形式见以下示意图）。

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钢管桩导梁夹具导梁钢管桩钢管桩

钢管桩

②、钢板桩插打根据现场作业条件和地质资料，采用机械打桩批插打钢板桩。 钢板桩采用逐块插打，插打次序从上游开始紧贴导梁插打，向下游合拢。

插打钢板桩时严格控制好桩的垂直度，尤其是第一根桩打入时加强定位和双向垂直度检查（需配备两台全站仪）控制，必须保证位置正确，竖直下沉。

③、围堰角桩及合拢

本钢板桩围堰平面为矩形，所以在围堰的纵向和横向会出现转角的情况。施工转角处时首先使用定型角桩，在不能施工角桩时，现场根据实际尺寸，用2根钢板桩焊接拼装成1根角桩进行施打。角桩焊接必须牢固、密封。

合拢安排在横向或纵向的一条边上，也可在围堰角桩处合拢。

六、质量保证措施

1、开挖，安装过程中要密切注意土壤的移位变化。

值得注意的是由于钢板桩在插打过程中受各种因素影响，整个围堰的侧面顺直度会出现一定的偏差，H型钢围檩安装后与钢板桩之间会留有一定的间隙。为保持钢板桩均匀受力，应将H型钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接，围堰的四角应加强处理。 2、钢板桩堵漏

钢板桩在插打不当或水压作用下会使锁口发生变形、胀缝，出现渗水的情况。锁口不密封漏水时，应用木条、棉絮、麻绒等在板桩内侧嵌塞，或在漏缝外侧水中撒下大量的炉渣、木屑或谷糠等随水夹带至漏缝处，通过水流渗透自行填塞。也可用质量较好的塑料薄膜整块挂在围堰外侧进行挡水处理，减小渗水量。 3、钢板桩围堰施工的质量控制措施

1）拉森桩打入底标高，入土深度必须达到拉森桩桩长2分之1倍长度以上，紧密咬口式呈长方形，弯曲的拉森桩（桩身弯曲矢度大于1‰桩长）不得使用。

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2）围护拉森桩打好后，首先检查拉森桩的咬口，如发现有脱缝时在开口处补插钢板桩，以减少缝隙中漏水、漏泥现象。其次检查水平联系围檩和支撑的安装情况是否符合设计要求，待全部检查及准备工作完成之后，对堰身进行全面检查后方可进行围堰内清淤。

3）在拆除围堰前，必须回沙及回土使围堰内相平后方可拆除围堰。

4）钢板桩施打过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。

5）钢板桩挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。

6）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

7）在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。 4、拔除和整理

在完成承台施工后，基坑内回填土必须回到底标高往上1.8米左右,根据施工现场逐层拆除，施工机械采用履带式震动打桩机拔出钢板桩。拔出的钢板桩清刷、修补整理，并堆放在地面，严禁放入长廊内，及时运离施工现场。

七、安全保证措施

安全施工是关系到个人健康、家庭幸福、社会稳定、国家昌盛的大事。强化安全知识的宣传教育，提高施工人员的安全技术素质，加强现场的安全管理力度，加强安全防范措施等构成了施工安全工作的几个重要组成部分。 1、安全目标

本工程的安全目标，是在整个项目施工期间坚决杜绝各类重大责任事故、人身伤亡事故、消防事故、治保事故、交通事故、扰民事故及各类传染病发生。 2、安全组织措施

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2.1现场成立安全生产工作小组，设置专职安全员全面负责施工期间的安全工作，各班组设立兼职安全员负责具体检查监督工作，现场建立安全生产保证体系。

2.2坚持执行施工前的安全技术交底会议制度和开工前的安全教育制度，明确本工程的安全目标，落实各个岗位的安全职责。

2.3每周召开安全工作会议，进行安全工作的总结和布置。

2.4开展安全活动，在现场布置安全标语、横幅等，积极进行安全知识宣传教育。 2.5认真执行安全规程和操作要求，施工人员必须戴安全帽，严禁违章作业，杜绝各类事故发生。

2.6对于各类安全违章行为坚决进行处理，限期整改。 2.7做好每天的安全生产记录，并填写安全日记。

2.8按照长兴安全质量监督站的要求，认真、如实、确切的填写安全管理资料。 3、 用电措施

3.1开工前，专业电工和技术负责人应指导现场施工用电。 3.2所用配电箱采用国家建筑施工统一的配电箱，实行一

机一闸一漏电保护装置。主要配电箱均作接地，以防止感应电伤人。

3.3照明线路不能与动力线路混用，吊机、振动锤等使用的拖缆，必须严格检查，不能使用绝缘性能差的或有破损的电缆。

3.4机械设备（如振动锤、电焊机等）移位、电器检修时必须断电操作，严禁带电操作，并挂上警示牌。移位时，须有专人指挥，专人照看电缆，防止电缆压坏损伤。

3.5移动电器、修理电器由专业电工进行，非专业人员严禁操作。

3.6所用配电箱漏电保护装置每天由专业电工进行检查，并在相应表格上记录。 3.7施工现场用电严格遵守《施工现场临时用电安全技术规范》。 4、 消防安全措施

4.1由项目经理、安全员组成现场消防安全领导小组，具体负责落实防火安全工作，以备突发情况下迅速采取行动，减小影响程度。

4.2健全消防制度，施工现场安排专人、专职负责，一旦发现隐患，立即进行消除。 4.3吊机、食堂、宿舍及材料仓库四周按照规定设置足够的灭火器，并由安全员检查

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落实到位。

4.4酸碱泡沫灭火器指定专人维护、管理、保养，定期调换药剂，标明换药时间，确保灭火器效能正常。

4.5场区或生活区，禁止私接电线，私接违章电器；严禁使用煤油炉、电炉烧煮。 4.6进行电焊、气割作业人员必须持证上岗，并实行动火申报制度，动火必须具有“二证一器一监护”才能进行。

4.7现场电焊、气割作业必须符合防火要求，严格执行“十不烧”规章制度。 4.8工地中的易燃易爆物品（如汽油、氧气瓶、乙炔瓶等）都必须按照规定设置，妥善保管。

4.9调查清楚施工现场周围道路两侧的城市专用消防龙头；进入工地的道路保持畅通，宽度不小于3.50m。

4.10加强警卫人员上岗责任心，每天上班后对工地临时设施进行一次防火巡查，消灭事故隐患。 5、交通措施

5.1现场材料运输车辆出入施工现场时出入口应安排专人指挥车辆进出，以免交通事故的发生。

5.2施工现场特别是材料出入口周围，应有一块比较大的空地，以利于材料运输车辆转弯、调头、进出。

5.3型钢运输车辆进入现场后，必须先观察好行进路线，将影响通行的物品搬开，同时对软路基路面铺好路基钢板，确保畅通。 6、夜间施工措施

6.1在现场四周设置2个镝灯和各类机台照明灯具，使任何一个操作和人行角度都有足够的亮度。

6.2进行夜间施工前到环保局办理《夜间施工许可证》，经批准后再安排夜间作业。 6.3在夜间施工期间，注意降低噪音，避免机具猛烈撞击，严禁大喊大叫等。

八、施工机械

设备投入依据“少污染、高效率”的原则，选用先进设备，满足本合同段的工程质量

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及工期要求。

机械设备配套合理、齐全，最大限度提高机械利用率，在满足最不利施工工期前提下，留有富余量。根据施工计划，及时安排施工机械进场。

机械设备计划见表3拟投入本工程承台施工的主要机械表。

表3 拟投入承台施工的主要机械设备表

名 称 挖掘机 装载机 汽车吊 钢筋弯曲机 钢筋切断机 电焊机 钢筋调直机 发电机 抽水机 型 号 卡特320 厦工50 JQ25 GW6-40B CQ40 YZS07 功 率 1.0m3 3.0m3 25t ¢44mm ¢6-40mm 15KW 单位 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 数量 2 1 1 2 2 10 1 2 10 1 1 目前性能状况 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 良好 备 注 GTQ-12 神钢450 3KW 200KW 7.5KW 50t 浮吊 日本产履带式 液压打桩机

九、劳动力组织

序号 1 工 种 挖掘机司机 人 数 1人 工 作 范 围 开挖桩位沟槽、平整桩机作业面、材料短驳 2 3 4 专职指挥 起重工 电焊工 专职安全员 2人 3人 2人 1人 指挥施工机械，把握施工流程 打拔桩 安、拆钢支撑 十、钢板桩力学验算

5#墩左幅土质优于右幅，故验算5#墩右即可。

桩顶标高+11m，桩底标高-1.0m，地面高程+10.8m，承台顶6.815m，承台底4.315m，

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最低开挖面标高4.0m，开挖深度约7.0m；

围堰用材规格参数表简列如下： 材料 钢板桩 规格 日标U型SKSP-IV，长度12m，有效宽度0.4m，截面积96.99cm2， 截面模数2270cm3/m 钢围囹 钢支撑

根据《江宁区方山大道跨秦淮河桥岩土工程勘察报告》中工程地质剖面图，围堰处土的分层如下：

土层 夯填土 粉质粘土 粉砂夹粉土

（1）钢板桩受力分布

取1m宽板桩进行受力计算，则板桩受力图如下：

标高 +10.8m ~ +5.3m +5.3m~+1.0m +1.0~ -8.8m 容重γ (KN/m3) 19.1 18.0 18.4 内摩擦角φ( °) 12.8 14.8 25.5 抗剪强度c( Kpa) 24.2 11 6 400×400H型钢 1m厚609钢管 10

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+10.8A+8.0开挖面4.0EaEp-1.0土压力分布图

基坑外侧土体按照力学性能最差的粉质粘土层考虑

18.0318.4218.2KN/m35基坑内土容重 14.8325.5219.14.8基坑内侧土摩擦角加权平均值

主动土压力系数：Ka=tg2（45°－φ/2）=0.593（摩擦角φ=14.8） 被动土压力系数：Kp=tg2（45°+φ/2）=1.97（摩擦角φ=19.1）

（2）钢板桩受力、入土深度及内支撑计算

第一道支撑已安装，开挖至最低处，尚未浇筑垫层时为最不利工况。 板桩受力模型如下：

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+10.8A+7.5开挖面4.072.58KN/m2yx-1.0钢板桩计算简图

计算反弯点

Ka1(Hy)2KKpy

上式中 K为被动土压力修正系数，摩擦角为19°时，查表取值1.6

y为板桩入土深度

1和2分别为基坑外土容重和基坑底土浮容重 H为开挖深度6.8m 解得x=1.55m

则等值梁计算长度为6.8+1.55=8.35m

解得最大弯矩M=150.4KN·m，最大剪力FQ=139.9KN，支撑反力为F=198KN，反弯

点支座反力为P0=96.8KN 土压力零点以下入土深度计算：

零点处支座反力与该点以下的的土压力对桩底力矩平衡，假设零点一下入土深度为x，

则

P0x(KKpKa)6 即xx3

6P03.36m（γ为土的容重）

(KKpKa)12

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则入土深度t=x+y=4.91m，此时入土深度为t=5m，满足稳定性要求 （3）钢板桩计算

所有工况中可能出现的最大弯矩为150.4KN·m，最大剪力为139.9KN 板桩选择：选择拉森NSP-IVw，=2270cm3/m，每米截面积A=242.5cm2 a.钢板桩抗弯强度验算

Mmax66MPa210MPa，满足要求 wb.钢板桩抗剪强度验算

139.91039.8MPa120MPa，满足要求 4A242.510FQ（4）支撑反力及围囹计算

所有工况中可能出现的最大支座（围囹）反力为q=198KN/m

钢支撑按横向布置间距2.725m，3.2m，3.2m，2.725m布置，每角斜撑1道,斜撑距边口间距3.6m

则围囹最大弯矩为：

ql21983.62320.8KNm M88围囹最大剪力为

FtRl1983.6356.4KN 22支撑最大反力为

F2Rl1008KN（斜撑）

I.围囹验算

选用400*400H型钢，=3340cm3,截面积A=219.5cm2,惯性矩I=66900cm4 a.围囹抗弯验算

M19810359MPa210MPa，满足要求 6w334010b.围囹抗剪切验算

Ft356.410316.2MPa120MPa，满足要求

A219.5104

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3.围囹变形计算

5ql4519836004l3mm9mm，满足要求

384EI38421000066900104400II.钢支撑验算

选用609钢支撑，厚度1cm，截面积A=185cm2 a.钢支撑压杆稳定验算

不考虑压杆稳定时的轴心抗压力NfA3978KN 钢支撑计算长度取10m，

i1D2d2211.8mm4

l1010347.2i211.8则长细比，该支撑属于b类截面，查表可知压杆稳定系数

0.860，则钢支撑压杆稳定条件下最大轴力可达：

0.860×3978=3421KN，大于支撑最大轴力1008KN，故钢支撑可满足压杆稳定。 （4）基坑底稳定性验算

由于基坑底部为微弱透水性黏土，故不存在坑底涌沙风险。

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