泵站沉井施工
方案
山东聊建集团有限公司
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山东冠县污水处理厂扩建及深度处理工程粗格栅
提升泵房沉井专项施工方案
一、工程概况
山东冠县污水处理厂扩建及深度处理工程，位于冠县污水处理厂东院。粗格栅提升泵房长19.55m、宽9.9m、埋深12.55m。底板厚600mm、墙壁厚450mm、砼标号C30P6。根据近期降水频繁和该区域地下水位（大约在-15米左右）根据现场实际情况制定以下方案。
二、施工方案选择
本工程有灌注桩支护施工方案和沉井法施工方案两种。优缺点对比如下: 1 .灌注桩施工总工期约计100天，其中打桩养护15天、分步做锚杆及喷混凝土护坡张拉锚杆挖土约计40天，砼池壁结构施工约计45天，现场情况比较复杂，大开挖需破坏大量种植物、围墙，协调工作比较复杂，无法按规定时间完成。沉井施工工期约为60天，详见工期计划表，能满足工期要求。
2.沉井法需增加1.2m厚底板混凝土及钢筋、增加刃脚钢筋和混凝土、增加两道止水钢板、增加人工挖土费、增加吊车运土费、沉井纠偏费、观测费、回填毛砂及外引排水管道等费用。初步核算比灌注桩费用略高。
经比对后我们从现场施工安全、工期、现场实际情况出发确定采用沉井法施工。
三、沉井法介绍
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沉井法适用于工业与民用建筑的深坑、地下室、水泵房、设备深基础、桥墩、码头等沉井工程。沉井是在地面或地坑上，先制作开口钢筋混凝土筒身，达到一定强度后，在井筒内分层挖土、运土，随着井内土面逐渐降低，沉井筒身借其自重，克服与土壁之间的摩阻力，不断下沉而就位的一种地下工程施工工艺。
沉井结构和沉井施工的特点是：沉井结构截面尺寸和刚度大，承载力高，抗渗、耐久性好，内部空间可以利用，可用于很大深度地下工程的施工，深度可达50m；施工不需复杂的机具设备，在排水和不排水情况下均能施工；可用于各种复杂地形、地质和场地狭窄条件下施工，对邻近建筑物、构筑物影响较小；但挖土费用增加，机械费增加，钢筋混凝土结构分次施工琐碎造价增加，需增加止水钢板、回填毛砂等。
四、沉井法依据标准
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002 岩土工程勘察报告 工程测量规范
给水排水构筑物工程施工及验收规范 混凝土结构工程施工及验收规范 建筑施工计算手册
以及相应的国家现行和山东地区有关规范规程及标准
五、沉井法施工流程
场地平整、压实→放线→挖土→夯实基地，抄平放线验线→铺设砖垫座→安装第一节沉井模板、钢筋→浇筑第一节混凝土→养护、拆除模板→拆除垫架→
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挖土下沉到一定深度→安装第二节模板、钢筋→浇筑第二节混凝土→养护、拆除模板→挖土下沉到一定深度→安装第三节模板、钢筋→浇筑第二节混凝土→养护、拆除模板→挖土下沉到一定深度 →沉井封底→上部结构施工。
六、沉井制作
刃脚支设
泵站沉井制作时，采用砖垫座法。砖垫座沿周长分段，每段长2m，中间留20mm空隙，以便拆除，砖垫座内壁用1:3水泥砂浆抹面。
井壁制作
沉井井壁制作在基坑中进行。
沉井施工有下列几种方式：一次制作、一次下沉；分节制作、一次下沉；分节制作、分节下沉（制作与下沉交替进行）。如沉井过高，下沉时宜倾斜，宜分节制作、分节下沉，制作高度不宜大于沉井短边或直径。本工程选用分节制作、分节下沉的方式。
分节下沉的沉井接高前，应进行稳定性计算，如不符合要求，可根据结果采取井内留土、填砂（土）、灌水等稳定措施。
模板安装
第一节高度3.6m，第二节高度3.6m，第三节高度3.6m，第四次支设顶板。节点连接处设置水平施工缝。施工缝要求用止水钢板。
模板采用木胶合板模板用@600的φ14粗螺纹对拉螺栓固定。模板加落地斜撑固定其垂直度，斜撑与地面的角度为30～60°。工作平台脚手架采用双排脚手架。工作平台脚手架的材料和搭设均要符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）的要求。脚手架与模板斜撑必须分开搭设，彼此要分离。
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模板安装要求垂直、平整、牢固，防止爆模造成墙壁凹凸不平影响沉井下沉。
预留孔洞、预埋件、套管等位置、标高要符合设计要求，用短钢筋点焊加固不得位移变形。
在混凝土达到设计强度的70%方可拆模，拆除模板时，应对混凝土表面进行外观检查。
外井壁的预留孔洞用砖、水泥砂浆封堵密实。且封堵内填充物体，使其重量对称。
钢筋制作、安装
钢筋的制作、安装均在现场进行。
钢筋交叉点均逐点绑扎，绑丝头一律扣向里侧。防止出现因保护层过薄而造成漏筋现象，专门制作符合保护层厚度要求的水泥砂浆垫块。
钢筋的材质与施工以及绑扎、接头、弯钩的要求均符合设计图纸和现行施工规范的要求。
为保证第二节沉井钢筋位置的准确性，第一节沉井顶部的钢筋严格按设计图纸要求的间距排列好，然后竖向钢筋与水平钢筋点焊固定。
混凝土浇筑
混凝土浇筑采用商品砼供料，混凝土泵车输送，导管下料，用振棒振捣。 为防止出现冷缝，要做好计划并协调好，保证足够的混凝土熟料供应能力。 通过隐蔽验收后，才能浇筑混凝土。
对称均匀分层浇筑，均衡下料，每层厚约300mm，最大不得超过500mm，以免造成地基不均匀下沉，使沉井倾斜。
混凝土应振捣密实，振捣时，振捣棒应插入下层混凝土50mm，保证层间结
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合紧密。在搭接口处，振捣范围应延伸至接口500mm。
每节沉井的混凝土浇筑应一次连续浇筑完成。
上下节井壁的施工缝，接缝处凿毛并冲洗处理后，再继续浇灌下一节。
七、沉井下沉前的准备工作
1、以毛砂回填沉井外基坑至现场自然地面，以利减小沉井下沉过程中与土体侧摩阻力及沉井内取土。
2、检验井壁砼强度，按同条件养护的砼试块强度等级值为准，刃脚部分达砼强度75%，井壁砼强度达70%以上。
3、对原来的定位桩，高程点进行复查，并在四面井壁上部做出与控制桩对应点的标志，以检验沉井的位移。
4、在井壁内侧引出六条铅直线，其中东西墙各一条，南北墙各两条，以吊线锤观察沉井的倾斜。
5、在井壁外侧四角上用红漆画出标尺，每一标志线间距100mm，并标出下沉前的实际高度和下沉完毕后的标高，随时观测沉井下沉情况。
6、搭设沉井内保护棚做法：在靠近内壁处搭设钢脚手架，高度2.5m，上铺以U 型卡连接的小钢模防护棚。
八、沉井挖土下沉要点
第一节沉井的混凝土强度达到设计强度的75%（＞C20）才能开始挖土下沉，其余各节达到70%(＞C15)才能开始挖土下沉。每次下沉时，需将井筒内的满堂脚手架全部拆除。
下沉前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度，清除对拉螺栓，封闭堵牢全部的预留孔洞，经检查符合后才能进行下沉施工。
第一次下沉前，做好对沉井的初始标高、轴线位移等校核，并做好记录，以
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此作为对以后各项观测的参照。
刃脚砖垫座的拆除：下沉前应分区、分组、依次、对称、同步的拆除，刃脚下的砖垫座，每抽出一部分后，在刃脚下立即用砂或石粉回填并浇水，振捣密实。
沉井下沉施工按“先中后边、分层对称破土、先高后低、及时纠偏”的原则进行操作。
下沉挖土：在井内用人工进行挖掘，挖出的土方用吊斗吊出。挖土要求分层、对称、均匀地进行。由沉井中间开始逐渐挖向四周。每层高0.4m～0.5m，沿刃脚周围保留0.5m～1.5m宽的土堤，然后沿沉井壁，每2m～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削薄土层，每次削5cm～10cm,当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使其不产生过大倾斜。
沉井中部的锅底深度控制在1m～2m以内。锅底过深则易产生突沉，使沉井下沉量和垂直度无法控制，同时井外土体也易塑流入井，引起井周地面过多沉降。
大面积仓土面高差应在50cm以内，使沉井在外刃脚处挤土下沉，以减少对井周土体的扰动程度，使沉井保持均匀垂直下沉。严禁用水枪掏刷外刃脚踏面外侧土体。
井壁下沉时，外侧土会随之出现下陷，与井壁间形成空隙，一般在井壁外侧填砂，保持不少于30cm高，随下沉灌入空隙中。雨季应在填砂外侧做挡水堤，以阻止雨水进入空隙，防止出现井壁外的摩阻力接近于零，而导致沉井突沉或倾斜的现象。
在终沉阶段，沉井下沉接近设计标高时，应加强观测，刃脚的标高差和平面轴线偏差，要始终控制在规范容许的范围内，防止超沉。
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当沉井的进尺到最后2m时即进入终沉阶段。挖土锅底形状由“凹”面逐步过度到“凸”形反锅底，并且适当放慢取土速度和数量，严格按照均匀、对称的原则布置挖土范围，当沉井四周控制点高差大于20mm时，应及时纠偏，纠偏方法以调整各部位挖土深度为主，外刃脚下土体易涌进，不准冲挖。终沉阶段是沉井的关键时刻，一定要加强观测，测量在最后阶段应每2h测量一次，严格控制沉井的下沉速度。
如池体表面与土表面摩擦力大时，靠池体自身荷载不能下沉。应采取增加荷载的办法使池体下沉，在增加荷载时，荷载要均匀分布。
一旦沉井刃脚踏面标高达到设计要求的标高以上20cm，应立即停止取土，用大石块抛填在刃脚下，密切注意观察，24小时内沉井下沉不大于10mm即为刹车成功。沉井施工到位后，测量要求每隔4～6小时观测一次四面的高差。
九、沉井下沉测量观测
沉井平面位置、标高的控制：
在沉井外部地面、外部井壁、井壁顶部、内壁四面设置纵横十字中心控制线、水准点，以控制平面位置和标高。
沉井垂直度控制：
在井筒内按双十字标出垂直轴线，各吊线锤对准下面的标板来控制，并定时用两台经纬仪进行外壁的垂直偏差观测。挖土时，随时观测垂直度，当线锤偏离墨线50mm或四周标高不一致时，应立即纠正。
沉井下沉控制：
在井壁周围弹水平线用水准仪来观测沉降。
沉井下沉过程中应加强位置、垂直度、标高（沉降值）的观测，每班测量两次，接近设计标高时，每2小时观测一次，严防超沉。由专人负责并做好记录，
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发现倾斜、位移或扭转，应及时纠正。
沉井开始下沉的3m以内，要特别注意保持平面位置和垂直度的正确，以免继续下沉，不易调整。
在沉井开始下沉和接近设计标高时，周围开挖深度应不大于0.3m,避免发生倾斜。在离设计标高200mm左右停止取土，靠其自重下沉至设计标高。
在挖土下沉过程中，工长、测量人员、挖土工人应密切配合，加强观测，及时纠偏。
十、沉井下沉通病及预防措施
沉井下沉过快 原因分析：
（1）遇软弱土层，土的耐压强度小使其下沉速度超过挖土速度； （2）长期抽水或因砂的流动，使井壁与土间摩擦力减小； （3）沉井外部土液化。 预防措施及处理方法：
（1）可垫方木给以支承并重新调整挖土，刃脚下不挖或部分不挖； （2）在沉井外壁间填粗糙材料或将井身外的土夯实，加大摩擦力； （3）如沉井外部的土液化发生虚坑时，可填碎石处理；
（4）井内多留土，利用加大“边载”，提高刃脚下的土阻力，然后从中间逐步对称向周边挖土；
（5）在刃脚斜面处边挖土边回填粗砂或基砂石，以增加土对沉井下沉的阻力。
沉井倾斜 原因分析：
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（1）沉井刃脚下的土质软硬不均；
（2）拆刃脚垫架时，未对称同步进行，或未及时回填； （3）井外四周的回填土夯实不均； （4）挖土不均，使井内土面高低悬殊；
（5）刃脚下掏空过多，使沉井不均匀突然下沉，产生倾斜； （6）刃脚一侧被大石块或障碍物搁住，未及时发现和处理；
（7）井外弃土或堆物，井上附加荷重分布不均造成，沉井一侧产生偏压。 预防措施及处理方法：
（1）加强沉井过程中的观测和资料分析，发现倾斜及时纠正； （2）分区对称同步拆除砖垫层，及时用砂或石粉夯填密实；
（3）在刃脚高的一侧加强取土，低的一侧少挖土或不挖，待正位后再均匀分层取土；
（4）在刃脚低的一侧适当回填砂或碎石，放缓下沉速度； （5）在井外射水或开挖，增加偏心压载以及施加水平等外力措施； （6）在高的一侧的壁外挖土减载，低的一侧壁外夯填土加载，造成土压差，从而达到纠偏效果。
沉井偏移 原因分析：
（1）井身制作场地高低不平，土层软硬不均，地质条件不良； （2）抽取垫木的方法不妥，回填不及时；
（3）刃脚制作质量差，不平，不垂直，井壁制造有问题，其中线与刃脚不为一条直线；
（4）挖土不对称不均匀，在沉井时有突沉或停沉现象；
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（5）井身的正面和侧面的阻力不对称。 预防措施及处理方法：
（1）消除沉井的偏斜可用在高侧多挖土，低侧少挖土的方法纠正； （2）终沉或其他阶段的偏斜，可用井外射水或喷水破坏高侧土层进行纠偏； （3）有意使沉井向偏移的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置，或有意使沉井倾斜下沉，直至刃脚处中心线与设计中线吻合或接近时，再将倾斜纠正。
沉井被搁置或悬挂，下沉极慢或不下沉 原因分析：
（1）井壁与土壁间的摩阻力过大；
（2）沉井自重不够，下沉系数过小沉井下沉困难； （3）开挖面深度不够，或偏斜，正面阻力大； （4）遇到障碍物或坚硬岩层和土层； （5）井壁无减阻措施或泥浆套；
（6）井身在软粘性土层中因停沉时间太长，摩擦力增大等。 预防措施及处理方法：
（1）增大开挖范围和深度，提高井身或加载助沉； （2）在井顶均匀加铁块或其他荷重；
（3）挖除刃脚下的土在井内继续进行第二次凹型挖土； （4）在井壁外埋设射水管冲刷土壁。 沉井纠编的方法主要有：
（1）当沉井向某侧倾斜时，可在高侧下多挖土，使沉井恢复水平，然后再均匀挖土。
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（2）当矩形沉井长边产生偏差时，可采用偏心压重进行纠偏。
（3）小沉井或矩形沉井短边方向发生偏差时，应在下沉少的一侧外部用压力水冲刷井壁附近的土，并增加偏心压重；在下沉多的一侧加一水平推力，以纠正倾斜
（4）当直径相对高度来说较小且为圆形沉井出现倾斜时，应在下沉多的方向挖土，下沉少的一侧加压重，并用钢绳从横向给沉井一定拉力，以纠正沉井倾斜。
（5）当采用泥浆润滑套时，可采用导向木法纠偏。
（6）沉井位移的纠正方法，当沉井中心线与设计中心线不重合，可先一侧挖土，使沉井倾斜，然后均匀挖土，使沉井沿倾斜方向下沉到沉井底面中心线接近设计中心线位置时，再纠正倾斜。
十一、沉井封底
封底条件：当沉井下沉距设计标高200mm时，停止挖土，使其靠自重下沉至设计标高。当沉井下沉至终沉标高后，再经2天～3天下沉稳定，或经观测在8小时的累积下沉量≤1cm时，即可进行混凝土封底。
封底前应先将刃脚处新旧混凝土接触面打毛并冲洗干净，对井底进行修整。封底混凝土浇筑，按整个沉井面积不间断的进行，由四周向中央推进，并用振动器振捣密实。
无地下水封底一般铺一层150～500mm厚碎石，再在其上浇一层厚约0.5～1.5m混凝土垫层，刃脚下要切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定。达到50%设计强度后，在垫层上绑钢筋，两端伸入刃脚或凹槽内，浇筑上层底板混凝土，。
排水封底做法：将沉井内砼表面冲刷干净，对井底进行修整，使之呈锅底
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形，由刃脚向中心挖放射形排水沟，数量视实际情况定，填以碎石作肓沟（沟宽260mm，深300mm）在中部设集水井，深1m，井间用盲沟相互连通，在井内插入内径600mm 长1.5m左右，四周带孔、上端焊接法兰盘的钢管，四周填以碎石，使井底的水汇集在粗钢管内，由潜水泵排出井外，保持地下水位低于基底面0.5m 以下（内径600mm，四周带孔钢管法兰盘顶面标高低于底板50mm为宜，待C15 封底砼浇注完后，并达强度50%时，抽干钢管内的水取出水泵，迅速灌入干硬性C15砼至法兰盘口齐平，盖上16mm 厚钢板，并拧紧边缘16 个M12 螺栓。此后便可进行防水作法及1.5m厚钢筋砼底板浇筑。
十二、地下水控制
考虑施工区域内地下水位不高，所以在基坑内布设积水坑2个抽明水，确保下雨时坑内无积水。为确施工正常运行，在现场准备一台7.5KW发电机备用。
十三、沉井施工机械
钢筋切断机一台，钢筋弯曲机一台，钢筋竖向焊机一台，木工圆盘锯一台，木工手提锯一台，角铁切割机一台，25T汽车吊一台、吊斗两个，自卸汽车一台，经纬仪一台，水准仪两台，挖掘机一台，潜水泵六台。
十四、劳动力计划
因本工程工序复杂但量较小，故采用钢筋工、木工、砼工、力工配套的综合班组，人员数量为15～20人。
十五、沉井质量标准
保证项目
1.沉井工程的模板、钢筋、混凝土等均应符合施工规范的规定。 2.混凝土抗压强度和抗渗等级及下沉前混凝土的强度等级，必须符合设计要求和施工规范的规定。
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3.沉井外壁应平滑，以利于下沉。
4.沉井封底必须符合设计要求和施工规范的规定。
沉井施工允许偏差
沉井制作 质量标准 沉井到位 质量标准 项目名称 平面尺寸长度、宽度 井壁厚度 刃脚平均标高 底面中心位移Ｈ>10m 刃脚底面高差Ｌ>10m 允许偏差（mm） ±l/200且不大于100 ±15 ±100 ≤H/100 L/100且不大于300 注明：l为长度或宽度，Ｈ为下沉深度，Ｌ为最高与最低两角间距离。
十六、沉井施工安全措施
1.施工中应严格执行国家颁发的《建筑安装工程安全技术规程》和有关安全的各项规定。
2.沉井施工前，应查清沉井部位的地质水文及地下障碍物情况，摸清对临近建筑物、地下管道等设施的影响情况，并采取有效措施，防止施工中出现问题，影响正常、安全施工。
3.严格遵循沉井垫架拆除和土方开挖程序，控制均匀挖土速度，防止发生突然性下沉。严重倾斜现象，导致人身事故。
4.沉井上部应设安全平台，周围设栏杆，井内上下层立体交叉作业，设安全网、安全挡板；避开出土的垂直下方作业；井下作业应戴安全帽，人员上下用爬梯应装设防护圈。
5.沉井内土方吊运，应由专人操作专人指挥，统一信号，预防发生碰撞或脱
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钩；起重机吊运土方和材料靠近沉井边坡行驶时，应加强对地基稳定性的检查，防止发生塌陷、倾翻事故。
6.沉井挖土应分层、分段、对称、均匀的进行，达到破土下沉时，操作人员要离开刃脚一定距离，防止突然性下沉而造成事故。
7.加强机械设备维护、检查、保养；机电设备由专人操作，认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业，并设漏电保护器；夜间作业，沉井内外应有足够的照明。
8.井内或清理污泥时，放3只笼养活鸡，查看有无毒气。作业人员系安全带和安全绳，发现危险可通过安全绳拉出作业人员。
十七、本工程重大危险源及应急救援预案
本工程重大危险源为土方坍塌、起重伤害、高处坠落、触电伤害。应急救援预案：
1、发生土方坍塌的环节
土方施工采用挖空底脚的方法挖土，积土、料具、机械设备堆放离坑、槽小于设计规定，坑槽开挖设置安全边坡不符合安全要求，基坑未设置专项支护设施、不设上下通道，人员上下坑道踩踏边坡，料具堆放过于集中，荷载量大，模板支撑系统未经设计计算，基坑施工未设置有效排水等。
防护措施
（1） 严禁采用挖空底脚的方法进行施工。
（2） 基坑施工前要指定针对性的施工方案，按照土质的情况设置安全边坡或固壁支撑。对于挖出的泥土要按规定放置，不得随意在临时建筑物堆放。
（3） 施工中严格控制建筑材料、模板、施工机械、极具和其他物料的堆放数量，以避免过大的集中荷载。
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（4） 基坑施工要设置有效排水设施，雨天要防止地表水冲刷土壁坡，造成土方坍塌。
2、发生起重伤害的环节
对运行的机械进行维修、保养、调整，未按操作规程操作；机械设备带病工作；酒后上岗；无专职信号工等。
防护措施
吊车操作人员必须持证上岗，且工作时间不许酗酒。必须有专职的信号工，上岗前必须进行安全技术交底。提升的物料必须栓挂牢固，施工人员必须正确佩戴安全帽等。
3、发生高处坠落的环节
架上嬉戏、打闹；不使用劳保物品；酒后上岗，不遵守劳动纪律；料斗吊人等。 预防措施
（1） 脚手架搭设符合规程要求经常检查，作业前要求先检查稳定性。 （2） 高空作业人员应穿着轻便，穿软底鞋。
（3） 患有精神病、癫痫病、高血压、心脏病及酒后、精神不振者严禁从事高空作业。
（4） 距离地面2米以上高处作业必须系好安全带，将安全带挂在上方牢固可靠处，高度不低于腰部。
（5） 遇上6级以上大风及恶劣天气时应停止高处作业。 （6） 禁止垂直操作等。
4、发生触电伤害的环节
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临时用电架设为采用TN-S系统，达不到“三级配电两级保护”要求；雨天露天点焊作业；不遵守手持电动工具安全操作规程；照明灯具金属外壳未做接零保护，潮湿作业未采用安全电压；非专职电工操作临时用电等。 预防措施
（1） 施工现场做到临时用电的架设、维护、拆除等由专职电工完成。 （2） 综合采用TN-S系统和漏电保护器系统，组成防触电保护系统，形成防触电二道防线。
（3） 坚持“一机、一闸、一漏、一箱”。配电箱、开关箱要合理设置，避免不良环境因素损害和引发电气火灾。 （4） 雨天禁止露天点焊作业。
（5） 按照《建筑施工临时用电安全技术规范》的要求，做好各类电动机械和手持电动工具的接地和接零保护，保证其安全使用。凡移动式照明，必须采用安全电压。
（6） 坚持临时用电定期检查制度。
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