兴泉铁路宁泉段桥梁工程
编号：
钻孔桩（旋挖钻机成孔）施工作业指导书
单位：
编制： 审核： 批准：
2016年11月1日发布 2016年11月5日实施
目 录
1 适用范围 ................................................ 1 2 作业准备 ................................................ 1
2.1 内业技术准备 ....................................... 1 2.2 外业技术准备 ....................................... 1 3 技术要求 ................................................ 1 4施工程序及工艺流程 ....................................... 2
4.1 施工程序 ........................................... 2 4.2 工艺流程 ........................................... 2 5 施工要求 ................................................ 3
5.1 施工准备 ........................................... 3 5.2 施工工艺 ........................................... 3 6 劳动组织 ............................................... 11 7 材料要求 ............................................... 12 8 设备机具配置 ........................................... 12 9 质量控制及质量检测 ..................................... 12
9.1 质量控制 .......................................... 12 9.2 质量检验 .......................................... 13 10 安全及环保要求 ........................................ 13
10.1安全要求 ......................................... 13 10.2 环保要求 ......................................... 14
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钻孔桩（旋挖钻机成孔）施工作业指导书
1 适用范围
本作业指导书适用于 各种土质层和砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桥墩旋挖钻桩基施工。
2 作业准备 2.1 内业技术准备
根据设计文件和环保要求，结合现场情况，编制实施性施工组织设计。阅读、审核施工质量保证措施，对施工人员进行技术交底。
2.2 外业技术准备
（1）在旱地上应清除杂物，换除软土，平整压实，场地位于陡坡时，可用枕木或型钢等搭设工作平台。
（2）在场地布置中安排泥浆循环净化系统。 （3）施测墩台及孔位控制中线，做好护桩。
（4）核查现场地质情况及地面标高，并与设计进行对比，形成核查记录。
（5）按有关规定和设计要求进行试桩，确定施工工艺参数和检验桩的承载力，并应具有完整的试桩资料。
3 技术要求
3.1 相关部门提供的该工程的地质勘察报告、水文地质资料、桩基工程施工图及图纸会审资料。
3.2 测量人员对桩位进行准确测量放样，并在纵横向设了护桩。 3.3 钻机司机等操作人员已进行了安全技术教育培训，并具有了特种作业证书。
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4施工程序及工艺流程 4.1 施工程序
施工准备→埋设钻孔护筒→搭设作业平台→桩机就位→钻孔→成孔检测→清孔→安放钢筋笼→安放导管→二次清孔→浇筑水下混凝土→拔出导管、护筒→基桩检测。
4.2 工艺流程
旋挖钻钻机钻施工工艺流程
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5 施工要求 5.1 施工准备
（1）施工方案应包括（但不仅限于）施工工艺、工料机计划、质量保证措施和环保、安全措施等。
（2）按分项工程施工方案中的计划落实工、料、机等资源，落实环保、安全措施。
（3）提前做好原材料检测试验，混凝土配合比试验。
（4）钻孔桩施工前应组织所有相关人员进行质量、环保、职业健康安全的交底。
5.2 施工工艺 5.2.1埋设钻孔护筒
钻孔前应设置坚固不漏水的护筒，钢护筒在旱地或水中均可使用，筒壁厚度可根据钻孔桩径、埋深和埋设方法选定，一般钻孔桩时可为6～12mm，必要时可根据钻孔桩孔径、埋设方法和深度通过计算确定。钢筋混凝土护筒可在水深不大的钻孔中使用，筒壁厚度为8～10mm。护筒内径应大于钻头直径20cm。护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，并高出施工地面0.5m，其高度应满足孔内泥浆面高度的要求。
在岸滩上埋置护筒一般为：黏性土、粉土不小于1m，砂类土不小于2m，当表层土松软时，宜将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少0.5m；埋设时应在护筒四周回填黏土并分层夯实；可用锤击、加压或振动等方法下沉护筒。护筒顶面中心与设计桩位允许偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。
5.2.2开挖泥浆池
钻孔施工应根据地层情况制造泥浆护壁。选择和备足良好的造浆黏土或膨润土，造浆量为2倍的桩的混凝土体积，泥浆比重可根据钻进不同地
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层及时进行调整。泥浆性能指标如下：
泥浆比重：当使用管形钻头钻孔时，入孔泥浆比重可为1.1～1.3；使用实心钻头时，孔底泥浆比重不宜大于：岩石1.2，黏土、粉土1.3，坚硬大漂石、卵石1.4。黏度：入孔泥浆黏度，一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。含砂率：新制泥浆不大于4%。胶体率：不小于95%。PH值：大于6.5。
5.2.3 作业平台
根据实际场地情况，平整钻孔桩作业平台；作业平台需平整满足施工需求。
钻机就位前，对主要部位及配套设备进行检查、维修，底部应平整，保持稳定，不得产生位移和沉陷，钻头在护筒中心偏差不得大于50mm。
钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。根据不同的地质条件选用不同类型的钻头。
5.2.4 钻孔
钻孔时，护筒应高出地面50cm，并及时向孔内补充泥浆，以保护足够的泥浆压力；套管跟随钻进时，套管底口应与钻头旋挖深度相适应，确保不超挖。
钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m。
钻进过程中，钻头起落速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出渣不得堆积在钻孔周围。
钻孔作业过程中，应经常观察钻机所在地面变化情况，发现深陷或变形现象，应及时停机处理。停机时间较长时，应将套管口保险钩挂牢。
钻孔达到设计深度后，应对孔位、孔径、孔深和孔形进行检查，按填
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写钻孔记录表。
为防止冲击振动使邻近孔孔壁坍塌或影响邻近孔已浇筑混凝土凝固，应待邻孔混凝土强度达到2.5MPa后方可施钻。钻孔采用隔孔施工。
钻孔达到设计深度后，应对孔位、孔径、孔深和孔形进行检查，并填写钻孔记录表。
钻孔工地应有备用钻头，检查发现钻孔钻头直径磨损过度时，应及时更换修补；更换新钻头前，应先检孔到孔底，确认钻孔正常方可放入新钻头。
5.2.5 钻孔施工通过岩溶地层时必须注意以下几点
（1）采用投入黏土块、碎石、片石等加大泥浆稠度，并使之挤入松散破碎土层、溶洞及其裂隙中，保持孔壁稳定。同时应及时向孔内补水，保持孔内水位高度，防止坍孔。
（2）密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止异常情况发生。
（3）钻孔过程中应及时抽渣，并对钻渣取样分析，核对设计地质资料。当钻至设计桩底高程时，应联系设计部门进行桩底地质确认。
（4）当接近岩溶时主绳应采用较小松绳量，防止击穿岩壳时卡钻。 （5）清孔采用抽渣法。 5.2.6 成孔检测
当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，检查方法可采用笼式检孔器或超声波检测。确认满足设计要求后，方可进行孔底清理和浇筑水下混凝土的准备工作。
5.2.7 清孔
清孔的目的是使孔底沉渣、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符
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合规范要求，钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。清孔可采用抽渣法或吸泥法，严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。在抽渣或吸泥时，应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆保持孔内水位。
清孔应符合下列标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm的颗料；泥浆比重不大于1：1；含砂率小于2%；黏度为17～20s；浇筑水下混凝土前允许沉渣厚度应符合设计要求，设计无要求时，柱桩不大于10cm，摩擦桩不大于30cm。否则应进行二次清孔。
5.2.8 钻孔桩沉渣控制方法
钻孔过程中沉渣控制的方法应根据设计要求、钻孔方法、机械设备和土质情况决定。
钻孔灌注桩在钻孔过程中要通过造浆来保持孔内压力和护壁减少孔内沉渣及塌孔，在钻孔前要通过设计图纸来了解地质情况来调配泥浆比重保证钻孔顺利进行。
根据规范，泥浆比重调配如下：岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4；粘度，一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s；含砂率，不大于4%；胶体率，不小于95%；PH值，6.5。
地质土层主要是软土，松软土、粉质粘土、变质砂岩组成，其中地表至地下5米左右为软土，松软土、粉质粘土，其余为变质砂岩，所以在钻孔过程中泥浆比重在0～5米范围内采用泥浆比重为1.1～1.3，粘度为19～28s，含砂率不大于4%；胶体率，不小于95%；PH值，6.5。其余范围内的地质泥浆比重为1.1～1.2，粘度为16～22s，含砂率不大于4%；胶体率，不小于95%；PH值，6.5。通过钻孔过程中的泥浆配比的变化来使钻孔的孔壁不易坍塌及掉渣（大型沉渣），为成孔后的清孔打下基础。
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钻孔桩桩基成孔后应及时进行孔深（测绳）和孔径（检孔器）检测，保证钻孔达到设计要求，以达到准确的孔深数据；当孔深检测达到设计要求后将对钻孔桩的孔内进行清孔，施工现场周边有水渠及河流穿过，采用泥浆置换进行孔内沉渣清理方式，通过抽、换原钻孔内泥浆，降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标，清除钻渣，减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留沉淀土过厚而降低桩的承载力。
泥浆置换的方法为终孔后，停止进尺，稍提钻锥离孔底10cm～20cm，采用泥浆泵，向孔内注入泥浆，通过钻杆以中速将相对密度1.03～1.10的较纯泥浆压入,通过孔内泥浆比重的不同把孔内悬浮钻碴多的泥浆替换出来。使清孔后泥浆的含砂率降到2%以下，粘度为17s～20s，相对密度为1.03～1.10，且孔底沉淀土厚度不大于设计规定的量值时，即可终止清孔，根据钻孔直径和深度，换浆时间约为4h～8h。最后进行灌注水下混凝土。
5.2.9 安放钢筋笼
钻孔前在现场制作钢筋笼。主筋均采用单面搭接焊，搭接长度为10d，焊条规格采用E50系列，焊接接头按规范错开，确保同一截面内主筋接头不大于25%；箍筋与主筋连接全部焊接。
钢筋笼制作时。箍筋加工要圆顺，半径要准确，主筋的尺寸和位置符合设计与规范要求。
钢筋骨架的保护层厚度采用焊接钢筋。设置密度按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置4个。
5.2.10 安放导管
（1）安放导管前应搭设浇筑混凝土工作平台，平台应坚固稳定，高度满足导管吊放、拆除和充满混凝土后的升降要求。
（2）灌注水下混凝土采用导管及漏斗技术要求
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①水下混凝土导管在平面上的布设根数和间距，应根据每根导管的作用半径和桩底面积确定。
②导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密；直径采用30cm，中间标准节长度为3m长，底节为4m，另配0.5m、1m的配节导管。
③导管使用前进行试拼、试压试验，不得漏水、漏气，并编号，按自下而上标示尺度；导管组装后轴线偏差不宜大于孔深的0.5%且不大于10cm；组装时，必须安装橡胶垫圈，上下节旋紧；试压的压力宜为孔底静水压力的1.5倍。
④导管长度可根据孔深和孔口工作平台高度等因素确定，漏斗容量应满足首批混凝土浇筑量要求。
⑤导管应位于钻孔中央，在浇筑混凝土前应进行升降试验，导管吊装升降设备能力应与全部导管充满混凝土后的总重量和摩阻力相适应，并留有一定的安全储备。
⑥导管安装后，其底部距孔底有30～50cm的空间。 5.2.11 浇筑水下混凝土 （1）二次清孔
浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度应满足设计要求；当设计无具体要求时：柱桩不大于10cm；摩擦桩不大于30cm。如沉渣厚度超出规范要求，则需要进行二次清孔。
（2）首批封底混凝土
计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土中1m以上。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是减少工后沉降的重要环节。
灌注前对孔底沉淀层厚度应再次测定。如厚度符合设计要求，然后立
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即灌注首批混凝土。
拨栓或开阀：打开漏斗阀门，放下封底混凝土，首批混凝土灌入后，无异常情况发生，应连续灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故。
（3）水下混凝土灌注
桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在2～6m。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。
拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止橡胶垫和工具等掉入孔内。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐以便能正常循环使用。
在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。
当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：
①使用缓凝剂等增大其流动性；
②当孔内混凝土进入钢筋骨架4m～5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力，但不得拔出过长，需保留两米以上的导管埋深。
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混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需拌制，以免造成浪费。
在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。
③因为耐久性混凝土粉煤灰掺量较大，粉煤灰可能上浮堆积在桩头，加灌高度应考虑此因素。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌50-100cm。
在灌注混凝土时，每根桩应至少留取三组试件，对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时，根据规范要求增加。如换班工作时，每工作班都应制取试件。试件应施加标准养护，强度测试后应填试验报告表。强度不符合要求时，应及时提出报告，采取补救措施。
有关混凝土灌注情况，在灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测；在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应进行记录。
④灌注混凝土测深方法
灌注水下混凝土时，应经常探测孔内混凝土面至孔口的深度，以控制导管埋深。如探测不准确，将造成埋深过浅，导管提漏，埋管过深拔不出或短桩事故。因此，在钻孔灌注桩中是一项非常重要的工作，一定要由具有高度责任心的人来操作。
目前测深多用重锤法，重锤的形状是锥形，底面直径不小于10cm，重
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量不小于5kg。用绳系锤吊入孔内，使之通过泥浆沉淀层而停留在混凝土表面（或表面下10～20cm）根据测绳所示锤的沉入深度作为混凝土灌注深度。本方法完全凭探测者手中所提测锤在接触顶面以前与接触顶面以后不同重量的感觉而判别。测锤不能太轻，而测绳又不能太重，否则，探测者手感会不明显，在测深桩，测锤快接近桩顶面时，由于沉淀增加和泥浆变稠的原因，就容易发生误测。探测时必须要仔细，并以灌注混凝土的数量校对以防误测。在完成桩基施工工序后将钻孔、成孔、灌注记录表组装成套存档。
⑤泥浆清理
钻孔桩施工中，产生大量废弃的泥浆，为了保护当地的环境，这些废弃的泥浆，经泥浆沉淀池后，清理运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。
5.2.12 基桩检测
对于桩长大于40m的钻孔桩，按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管，成桩后采用声波透射法进行检测。对于桩长小于等于40m的钻孔桩全部采用瞬态时域频域分析法（低应变法）检测。对质量有问题的桩，钻取桩身混凝土鉴定检验。
6 劳动组织
劳动力组织采用架子队组织模式，施工人员要结合现场确定施工方案，根据工期要求合理配置机械、人员，主要人员配置见旋挖钻灌注桩施工主要劳力安排表。
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表1 旋挖钻灌注桩施工主要劳力安排表
序 号 1 2 3 4 5 6 职 务 现场负责人 技术负责人 钢 筋 工 电 焊 工 电 工 修 理 工 数 量 1 2 3 2 1 1 序 号 7 8 9 10 11 12 职 务 安 全 员 测量员 试 验 员 钻机操作员 机械司机 数 量 1 3 1 2 2 7 材料要求
桩身混凝土采用拌和站集中拌。钢筋笼由钢筋加工场加工制作。钢筋、混凝土原材料必须经过检验，确保原材料符合相应标准的规定，提供合格证及检验报告。
8 设备机具配置
机械配备见钻孔灌注桩施工主要机械配置表。
表2 旋挖钻灌注桩施工机械配置表
序号 1 2 3 4 5 6 机械设备名称 旋挖钻机 混凝土搅拌输送车 发电机组 汽车吊 泥浆泵 电焊机 规格型号 数量 1 4 1 2 6 8 备注 9 质量控制及质量检测 9.1 质量控制
（1）钻孔桩群桩孔位偏差不得大于10cm。 （2）在水下混凝土浇筑过程中严格控制导管埋深。
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9.2 质量检验
各项质量控制指标操作须按《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003、《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》TB10002.4-2005。
表3 钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法
序号 1 2 2 3 护筒 倾斜度 孔位中心 孔位中心 倾斜度 群桩 单排桩 1% 100mm 50mm 测量检查 1% 测量检查 项 目 顶面位置 允许偏差 50mm 检验方法 表4 钻孔桩钢筋骨架允许偏差和检验方法
序号 1 2 3 4 5 6 项 目 钢筋骨架在承台底以下长度 钢筋骨架外径 主钢筋间距 加强筋间距 箍筋间距或螺旋筋间距 钢筋骨架垂直度 允许偏差 ±100mm ±20mm ±0.5d ±20mm ±20mm 1% 吊线尺量检查 尺量检查不少于5处 检验方法 尺量检查 注：d为钢筋直径，单位为mm。 10 安全及环保要求 10.1安全要求
10.1.1建立和健全安全生产管理组织，制定各项规章制度，贯彻“安全第一，预防为主”的方针，做到生产要安全，安全促生产。安全管理的重点是机械伤害、物体打击及触电。
10.1.2设专职安全员，加强安全生产教育，强化全员安全意识，提高安全保护技能，通过安全法制教育和安全技术教育提高职工的安全生产意识，对特殊工种工作人员要求持证上岗，及时下发安全技术交底。
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10.1.3完善机具安全防护装置，不得随意拆卸，严格按机械操作规程操作。经常检查机械零部件有无松动，制动装置是否灵敏可靠，注意检查检修时要断电停机后方可进行。
10.1.4加强安全检查工作，钻机钻塔高、重心高，移位时要有专人指挥，避免机械倾覆伤人事故。
10.1.5施工用电实行“三相五线制”，采用中性点直接地接零保护系统，设备金属外壳等应接至保护零线，保护零线不得安开关或熔断器，必须在线路的适当位置做重复接地，接地电阻不大于1Ω。
10.1.6施工现场线路必须采用绝缘导线或电缆，所有用电设备必须实行“一机一闸、一漏一箱”制；配电箱必须铁制上锁，并标有危险标志，有防雨、防尘措施，箱内不得放任何杂物；线路熔断器必须采用与线路额定电流相匹配的保险丝，严禁用铜丝或其它金属体代替。
10.1.7夜间施工照明不得将电线及照明器具挂在钢筋或金属架上。 10.1.8应急措施
根据不同地质条件，施工单位应做好安全应急预案，险情发生时，有相应的处理措施；事故发生后，有相应的救助方案。
10.2 环保要求
10.2.1 减少环境污染措施
（1）工地现场设置足够的临时卫生设施，做好施工现场的卫生管理工作，按规定及时清除或处理。
（2）经常对施工场地及周围环境进行打扫，疏通排水管道和沟渠。 10.2.2 降低施工噪音的措施
（1）对施工机械和施工作业程序进行控制，使噪音降到最低限度。 （2）在噪音大的机械设备和车辆上安装有效的消音器。
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10.2.3 防止大气污染的措施
（1）对施工便道定期压实和洒水，减少灰尘对周围环境的污染。 （2）对各种施工机械、车辆进行严格的废气排量检测，对排量不合格的机械、车辆坚决予以停用。
10.2.4 防止水源污染的措施
（1）在施工区设置临时的施工污废水汇集设施，防止污废水直接排入河流和排灌系统中。
（2）将泥浆、碎渣集中运至指定的地点堆放处理，不准直接排入沟渠或随意堆砌等，避免污染水体，淤积河流、水道和排灌系统。
（3）采取可靠的方法防止车辆停放和维修区产生的机油和燃油泄露。 （4）设置泥浆循环池、沉淀池，严禁泥浆直接排入河流中。 10.2.5 环境绿化措施
（1）施工时应尽量保护用地范围之外的现有绿色植被。对因临时用地破坏的绿色植被，在用地期满或工程完工后及时恢复。
（2）严格控制施工期间破坏植被的面积，除了不可避免的工程占地、砍伐以外，不得发生其它形式的人为破坏。
10.2.6 水土保持措施
（1）整个施工活动中，遵照国家《水土保护法》和本合同段水土保持的要求，严格执行水土保护的各项规定，坚持节约用地。
（2）合理布置施工场地，生产、生活设施尽量少占耕地，施工尽量不破坏原有植被，不损坏用地范围外的耕地、水渠，保护自然环境。
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