北京地铁线穿越既有桥梁防护工程桩周地表深孔注浆加固施工方案

北京地铁线穿越既有桥梁防护工程桩周地表深孔注浆加固施工方案

北京地铁16号线穿越既有桥梁防护工程

万泉河立交加固工程

万泉河立交主桥4#轴、5#轴 桩周地表深孔注浆加固施工方案

编制人：

审核人：

审批人：

中铁十八局集团第五工程有限公司

北京地铁16号线穿越既有桥梁防护工程项目经理部

2015年05月

目 录

第一章 编制依据及编制原则 ............................... 1 1.1编制依据 ........................................... 1 1.2编制原则 ........................................... 1 第二章 工程概况 ......................................... 2 2.1地铁16号线与万泉河立交主桥关系 ..................... 2 2.2工程地质条件........................................ 2 2.3水文地质条件........................................ 3 2.4注浆加固设计........................................ 4 第三章 施工方案 ......................................... 6 3.1设计参数 ........................................... 6 3.2注浆技术要求........................................ 6 第四章 施工方法及工艺 ................................... 7 4.1分层注浆施工方法及工艺 .............................. 7 4.2注浆量 ............................................. 9 4.3注浆过程中异常情况处理 ............................. 10 4.4项目部主要人员配备表 ............................... 11 4.5现场施工用水、电 ................................... 11 4.6材料、设备和仪器 ................................... 12 第五章 施工部署 ........................................ 13 5.1工程进度目标....................................... 13 5.2安全生产目标....................................... 13 5.3文明施工目标....................................... 13 5.4组织机构 .......................................... 13 第六章 质量保证措施 .................................... 14 6.1质量控制 .......................................... 14 6.2工程质量保证制度 ................................... 14 6.3工程质量保证措施 ................................... 14 第七章 安全措施 ........................................ 16 第八章 文明施工、环境保护保障措施 ...................... 18

第一章 编制依据及编制原则

1.1编制依据

（1）《北京地铁16号线肖家河站~万泉河桥站桥梁改造工程万泉河立交主桥加固工程》施工图纸。

（2）我单位设备物资资源,经济技术实力及类似工程施工经验。 （3）依据实地调查情况和相关部门提供的信息、资料、检测探测报告等。

（4）现行国家、行业相关技术规范、要求、标准、质量、工程验收等方面的法规和行业标准、法律和法规； 1.2编制原则

（1）细致学习图纸，在充分进行实地考察、交通调查和必要检测探测的基础上，合理的编制施工方案，使其科学适用且着重考虑施工的经济性等因素,其方案做到科学、经济、实用、安全。

（2）施工总体部署合理，施工计划可行、高效，确保总体工期要求。

（3）采用先进的设备和科学的管理方式确保工程质量及施工安全。响应业主的要求，发挥自身优势，争创精品工程。

（4）在施工全过程中采用周密的环境保护措施及文明施工措施。

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第二章 工程概况

2.1地铁16号线与万泉河立交主桥关系

万泉河站主体结构从万泉河主桥4#～5#轴桥跨桩基之间正交下穿；C出入口通道在桥梁2#、3#和4#轴东侧平行侧下穿越；车站2号排风亭在桥梁5#轴桩基东侧竖向施工。

万泉河站结构专业设计采用双层暗挖方案。导洞距4#轴桩基边线为2.54～2.79m，导洞距5#轴桩基边线为1.46～1.79m；导洞桩距4#轴桩基边线为3.44～3.69m，导洞桩距5#轴桩基边线为2.36～2.69m。导洞间水平净距为24.2m，导洞桩间水平净距为20.4m。万泉河站结构导洞顶面距主桥4#轴承台底5.04m，距主桥5#轴承台底5.24m。 2.2工程地质条件

表2.2-1 竖井及横通道地质情况表 序地层 号 黄褐色～黑灰色，松散～稍密，稍人工湿～湿，以粉质黏土为主，含少量填土1 层（Q4lm性状 粉质粘白灰、砖渣、灰渣及植物根，局部土素填含有机质、粉细砂薄层，部分路面土①层 钻孔揭露为路床压实填土，夹杂填土①1透镜体。 ） - 3 -

序地层 号 杂色，松散～稍密，稍湿，以建筑杂填土垃圾为主，含碎石、砖块、混凝土①1层 块及灰渣等，局部为水泥路面。 褐黄色～褐灰色，中密～密实，稍湿～湿，含云母、氧化铁及有机质，粘质粉夹粉质粘土②1、中粗砂②4、卵石土②层 ②5和有机质粉质粘土②8透镜体，新近中高压缩性。 2 沉积粉质粘褐黄色～褐灰色，可塑，含有机质、层 土②1层 氧化铁和氧化锰，高压缩性。 褐灰色，稍密～中密，湿，主要矿中粗砂物成分为石英、云母、长石。局部②4层 含粉砂薄层。 性状 - 3 -

序地层 号 杂色，中密～密实，湿，一般粒径20～50mm，最大粒径120mm，粒径卵石②5大于20mm颗粒的质量占总质量的层 60%左右，亚圆形，级配一般，母岩主要成分为石英砂岩和灰岩，细中砂充填。局部含细中砂薄层。 褐灰色～灰黑色，可塑，含贝壳、有机质有机（腐殖）质及氧化铁，有机质粉质粘含量3.9～6.2%，局部含有粘土、土②8层 粘质粉土薄层，高压缩性～中高压缩性。 第四3 纪全土③层 铁，局部含有砂质粉土、粉质粘土粘质粉褐黄色，中密，湿，含云母和氧化性状 - 3 -

序地层 号 新世冲洪积层（Q4a粉质粘l+pl性状 薄层，夹粉质粘土③1、粘土③2和粉细砂③3透镜体，中高～中压缩性。 褐黄色，可塑～硬塑，含氧化铁和钙质结核，局部含粘土、粘质粉土） 土③1层 薄层，中高～中压缩性。 粘土③2褐黄色，可塑～硬塑，含氧化铁和层 粉细砂有中砂、卵石薄层，主要矿物成分③3层 是石英、长石、云母。 第四4 纪晚土⑥层 局部含粘土薄层，夹粘土⑥1、粘质粉质粘褐黄色，可塑～硬塑，含氧化铁，钙质结核，中高压缩性。 褐黄色，中密～密实，湿，局部含- 3 -

序地层 号 更新世冲粉土⑥2、细中砂⑥3透镜体，低压缩性～中压缩性。 性状 洪积粘土⑥1褐黄色，可塑～硬塑，含氧化铁和层（Q3l+pla层 氧化锰，中压缩性～中高压缩性。 粘质粉褐黄色，中密，稍湿～湿，含云母、） 土⑥2层 氧化铁，低压缩性～中压缩性。 褐黄色，中密，湿～饱和，主要矿细中砂物成分是石英、长石、云母，含粗⑥3层 砂和粉砂薄层。 杂色，密实，饱和，最大粒径120mm，卵石⑦一般粒径20～50mm，粒径大于20mm层 颗粒含量为总质量60%～70%，亚圆形，磨圆度较好，母岩成分主要为- 3 -

序地层 号 石英砂岩、灰岩、安山岩、白云岩，中粗砂充填，局部含中粗砂薄层，夹粉细砂⑦2透镜体。 粉细砂褐黄色，密实，饱和，主要矿物成⑦2层 分为石英、长石、云母。 褐黄色，可塑～硬塑，含氧化铁、粉质粘氧化锰和钙质结核，夹粘土⑧1、粘土⑧层 质粉土⑧2和粉细砂⑧3透镜体，低压缩性～中低压缩性。 褐黄色，可塑～硬塑，含氧化铁、粘土⑧1钙质结核，局部含粉质粘土薄层，层 低压缩性～中压缩性。 粘质粉褐黄色，密实，湿，含云母、氧化性状 - 3 -

序地层 号 土⑧2层 铁，局部含有粉质粘土薄层，低压缩性～中低压缩性。 褐黄色，密实，湿～饱和，主要矿粉细砂物成分是石英、长石、云母，含中⑧3层 粗砂薄层，局部含少量圆砾。 杂色，密实，饱和，最大粒径160mm，一般粒径40～60mm，粒径大于20mm颗粒含量约为总质量65%～75%，亚卵石⑨圆形，母岩成分主要为石英砂岩、层 灰岩、安山岩、白云岩，中粗砂充填，含粘土薄层，夹中粗砂⑨1及粉质粘土⑨4透镜体。 中粗砂褐黄色，密实，饱和，主要矿物成性状 - 3 -

序地层 号 ⑨1层 分是石英、长石、云母，含粉细砂薄层。 粉质粘褐黄色，可塑，含氧化铁，含粘土土⑨4层 薄层，低压缩性。 杂色，密实，饱和，最大粒径150mm，一般粒径50～60mm，粒径大于20mm颗粒含量为总质量65%左右，亚圆卵石⑪形，磨圆度较好，母岩成分主要为层 石英砂岩、灰岩、安山岩、白云岩，中粗砂充填，含粉质粘土、中粗砂薄层。 2.3水文地质条件

根据岩土工程勘察报告，万泉河桥桥区共观测到2层地下水，分别为：

潜水（二）：含水层主要为卵石⑦层及其夹层，下部隔水层为粉质

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性状

黏土⑧层及黏土⑧1层。主要接受侧向径流补给，以侧向径流和向下越流为主要排泄方式。

承压水（三）：含水层主要为卵石⑨层和卵石⑪层。主要接受侧向径流补给，以侧向径流和向下越流为主要排泄方式。

场地范围内近3～5年最高地下水位标高在29.0m左右，地下水位年变化幅度1.0～3.0m。 2.4注浆加固设计

为解决地铁16号线万泉河站对万泉河立交主桥4#、5#墩桩基土体扰动问题，采用桩周地表深孔注浆加固措施，增大桩侧摩阻力，从而提高桩的极限承载力以及减少沉降量。本工程基桩注浆施工桩数共12根，采用地表深孔注浆方式。注浆深度约30m。

本工程所涉及的地质主要为粉细砂层，粉质粘土层，卵石、圆砾层，粘质粉土、砂质粉土等。水文地质主要受潜水影响。

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注浆布置立面图

注浆布置平面图

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第三章 施工方案

3.1设计参数

基桩土体加固范围每根桩基8 m (长)×4 m（宽）×34m(高)。浆液注入土体率为土体的30％～50％，浆液采用水泥浆，掺入2.4%~3.4%水玻璃。孔间距2m，共计72孔。浆液配合比：注浆浆液由稀到浓逐级变换，水灰比控制在0.8～1.1；具体的浆液配合比通过在注浆前及起先几个孔注浆时现场试验确定。 3.2注浆技术要求

注浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控的方法，以水泥注入量控制为主，泵送终止压力控制为辅。注浆顺序兼顾基桩施工进度，并与施工基桩保持适当间隔。

注浆试验控制参数表

每孔桩侧注浆 水泥浆注入量 终止泵送压力 9750kg ≮1.0MPa 全桥合计共72孔 水泥浆注入量 702000kg 水泥采用P.O42.5水泥，注浆水灰比为1:1，掺入2.4%~3.4%水玻璃，浓度要求30~45波美度为宜。基桩注浆量：每孔注浆量预估为9750kg；根据现场地质条件等情况进行调整。桩侧注浆终止压力不小于1.0MPa。

注浆半径1.2~1.4m，注浆孔应跳孔注浆。要求每次注浆孔距离上次注浆孔距离不小于注浆半径2倍。

具体施工控制如下：

（1）水泥注入量达到预定值的70%，且泵送压力超过6.0Mpa可停止注浆；

（2）水泥注入量达到设计值的70%，泵送压力不足预定压力的70%时，应调小水灰比，继续注浆至满足预定压力；

（3）若水泥浆溢出，应调小水灰比，改间歇压浆至水泥浆量满足

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预定值。

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第四章 施工方法及工艺

4.1分层注浆施工方法及工艺

基桩土体加固部位采用分层注浆的加固方案，

根据本工程注浆加固范围及地面施工条件等因素，结合我单位处理类似工程中的成功经验制定如下施工方法：地质钻机成孔，通过中空钻杆内注浆的方法进行后退式注浆。在地面无障碍时采用此方法，其特点：均匀布孔，垂直钻孔，易操作及控制，浆液扩散分布比较均匀，加固止水效果好。

施 工 准 备 测 量 定 位 钻凿路面 钻机进场、钻机就位 钻 孔 注浆场地布置、设备调试 孔口密封处理 注浆 反 提升钻杆 注浆 复 安装注浆搅拌机具 效果检查 结 束

施工工艺流程

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1、测量定位、钻机就位 （1）场地平整

将现场开挖的承台基坑回填，根据设计注浆孔的位置对注浆孔范围内的地面进行场地平整、清理、夯实，确保满足钻机施工要求。

（2）测量放线、钻机就位

由测量组根据设计图要求，放出注浆孔的点位，并埋设标记。点位放线应避开地下管线的位置。钻机移动至标记点位，钻机应稳固，钻杆应垂直。注浆应跳孔注浆。

123451261110987跳孔注浆顺序：1→3→5→7→9→11 →2→4→6→8→10→12

2、钻孔

钻机定位要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于2cm，钻杆角度偏差不得大于1°。在钻进过程中，为了防止把钻杆抱死和钻头注浆孔堵塞，采用压浆泵不断的压入少量水泥浆液进行护壁和冲孔。

成孔深度：现况地面以下约34m，钻杆每根1.5m长，共需23根钻杆。要求保证钻孔深度。

3、注浆 （1）水泥浆搅拌

按水灰比1：1，在搅拌桶中加入重量的相等的水和水泥，开动

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搅拌机，搅拌2分钟以上。

（2）注浆泵试运转

确定注浆系统各部分连接无误后，开动注浆泵压水试验，检查注浆泵液压情况，系统管路有否漏浆，管路是否畅通。

（3）浆液注入

系统就绪后，首先把注浆管接入钻杆，开始注浆，达到约0.75m高度设计注浆量或压力达到设计值时，暂停注浆，往上提半节钻杆（约0.75m），重复上面程序，达到注满为止。注浆深度至承台底，注浆深度约30m，约20根钻杆深度。

注浆时要掺入2.4%~3.4%水玻璃，浓度要求30~45波美度为宜。 （4）压力、注浆量控制

通过压力表观察注浆压力，检查随注浆量的增加，压力变化情况。注浆过程中采用双向控制，即达到设计注浆量后停注；或未达到设计注浆量但达到设计注浆压力，出现异常情况后停注。

后退注浆示意图

4.2注浆量

1、注浆量可按以下公式计算： L=V× n×a（1+β） 式中：L=注浆量，单位m3；

V=注浆范围土体体积，单位m3；

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n=地层孔隙率；

a=浆液充填系数，0.7～0.9，取0.8； 浆液损失率β：10％～30％，取20%； 2、单根当达到以下条件之一，即可结束注浆： （1）注浆压力达到注浆终压；

（2）注浆压力上升缓慢，当注浆量达到设计要求，并确认未发生跑浆或漏浆；

3、循环达到下述条件可结束注浆：设计的注浆孔均满足单根结束标准结束注浆，无漏注现象。

4、施工中及时形成注浆记录，通过对注浆记录的统计，认为注浆达到结束标准后，进行开挖，开挖过程中观察浆液的扩散情况，分析存在问题的原因，为下循环注浆做准备。 4.3注浆过程中异常情况处理

1、冒浆

注浆过程中要认真观察周边地表及相邻管线的变化情况，由于浆液的进入，引起地层变化，封闭强度较低的地方，首先可能会冒出浆液，这就需要在冒浆处加以堵塞，必要时采取间歇注浆方式，以保证浆液有效的注入地层。

2、注浆压力变化

注浆过程中，压力要在控制范围之中，过大或过小的注浆压力都不能满足施工需要，如果压力过低应该检查是否有漏浆之处，或浆液通过地下某些管道流走，压力过高应检查是否管路或混合器被堵塞。施工时需要观察好注浆终压不能高于规定的注浆压力值。

3、凝胶时间变化

凝胶时间需要根据被加固土体的性质来调整。地层含水量大时，浆液容易被地下水稀释，影响固结效果，需要缩短凝胶时间；含水量

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少，为了扩散一定范围，需要延长凝胶时间。凝胶时间由双液浆的混合比例来控制，水泥浆比例高，凝胶时间短。需在现场根据地质情况调控，才能满足施工要求。

4、注浆量调整

地层的注浆量是否合适是地层加固的效果的体现，采用隔孔注入方式，这样既避免注浆孔互相影响，又使后注孔起到补充先注孔的作用，保证土体浆液扩散均匀

5、注浆泵异常

在注浆过程中，由于凝胶时间短，管路在两种浆液混合过程中，不可避免的发生凝固和堵塞现象，此时注浆泵会由于管路故障而提高压力，机器发出异常的声音，压力表指示压力上升，如果不及时处理会产生高压伤人危险事故。此时必须停泵卸下注浆高压软管，冲洗清理管路，或者清理混合器，检查出故障部位，并予以处理，冲洗干净，然后再继续工作。 4.4项目部主要人员配备表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 合计 岗位或部门 项目经理 项目副经理 项目总工 技术人员 安质监察人员 物资设备保障人员 综合办公室 机电班 钻机班 注浆班 人数 1 1 1 2 1 1 1 3 10 15 36 4.5现场施工用水、电

现场施工用水、用电与中铁四局协调，就近接入水电。

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4.6材料、设备和仪器

材料需用计划详见主要材料、设备和仪器统计表 序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 潜孔钻机 注浆泵 注浆泵 导向钻具 泥浆搅拌机 水准仪 全站仪 规格、型号 HD452D SYB-60/5 2ZBDS-60/5-7.5 DW100 数量 1 1 1 1 1 1 1 单位 台 台 台 套 套 套 套 - 3 -

第五章 施工部署

5.1工程进度目标

按甲方工期要求完成。 5.2安全生产目标

严格按照国家安全制度和规定，达到“五无”、“一杜绝”及“一创建”的目标。确保施工过程中周边管线及构建筑物的安全。 5.3文明施工目标

以《北京市建设工程现场文明施工管理办法》及公司有关安全文明要求为标准，确保“达标工地”，为公司赢得声誉，为业主增光添彩，为环保工作做出贡献。 5.4组织机构 项目经理 项目副经理 安全副经理 计量负责人 材料 负责人 安全负责人 设备负责人 技术负责人 质控负责人 合约负责人 试验负责人 资料负责人 专 业 施 工 人 员 - 3 -

第六章 质量保证措施

在本工程注浆施工中，应以严格组织管理体系和科学严谨的质量体系来保证工程质量。 6.1质量控制

（1）工程质量严格按照本工程制定，并经甲方和监理工程师认可的施工方案执行，严格按国家有关技术规范、规程、标准控制施工。

（2）根据施工程序，严把钻孔深度、配料注浆压力、注浆量关，每一道工序均安排专人负责，并记录好每一道工序的原始数据。 6.2工程质量保证制度

（1）成立工程项目经理为责任的质量管理小组，完善质量保证体系，严格按照质量体系中规定的责权要求运行。

（2）定期召开质量分析会议，组织质量教育，严格执行“三检”制度，加强技术交底工作，强化工序控制，由责任心强经验丰富的工程师担任质量控制人员，实行监督检查，保证工程质量。

（3）加强现场施工材料管理，严格执行进料检验制度，保证施工材料满足设计和规范要求，不合格材料不得进场使用，确保工程质量。

（4）配备好施工机具和计量工具以满足施工要求，建立健全各种资料、原始记录、作为评价工程质量的重要依据。

（5）加强与甲方、监理的配合，认真接受指导和监督。 6.3工程质量保证措施

（1）钻孔施工：开钻前，严格按照施工布置图，布好孔位。钻机定位要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于5cm。钻杆角度偏差不得大于1°。在钻进过程中，为了防止把钻杆抱死，采用化学浆液进行护壁。

在钻孔施工过程中要稳定钻机，稳步钻进，要求有丰富经验的钻机手进行操作，杜绝无经验的新手贸然进行操作。

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每班上班前对机械设备进行检查，严禁机械带病作业；同时对钻具进行检查，使用质量性能良好的钻杆和钻头，严禁使用有缺陷的钻具。

（2）注浆：注浆一定要按程序施工，注浆压力一定要严格控制，专人操作。当压力突然上升或从孔壁溢浆，应立即停止注浆，每段注浆量应严格按设计进行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求。

（3）注浆完成后，应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。 （4）每道工序均要按排专人，负责每道工序的操作记录。

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第七章 安全措施

1、建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。 2、钻机注浆泵及高压管路必须试运转，确认机械性能和各种阀门管路，压力表完好后，方准施工。

3、每次注浆前，要认真检查安全阀、压力表的灵敏度，并调整到规定注浆压力位置。

4、安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的联接必须拧紧，确保联接完好。

5、注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密封胶冲式阀门破裂伤人。

6、注浆时不得随意停水停电，必要时必须事先通知，待注浆完成并冲洗后方可停水停电。

7、注浆施工期间，必须有专门机电修理工，以便出现机械和电器故障时能及时处理。

8、注浆现场操作人员必须佩戴安全帽、防护眼镜、口罩和手套等劳保用品，方可进行注浆施工。

9、每个注浆孔位在施工前，必须严格按照检测、探测报告及其他相关信息进行孔位与地下管线或其他构筑物关系的复核，确保地下管线及其他构筑物的安全。在未得到相关管线或其他构筑物确切信息之前严禁进行钻孔施工。

10、地下管线保护

施工期间为防止对地下管线造成破坏。特采取具体保护措施如下： （1）挖探

钻孔施工前，首先在施工场地四周开挖探槽，探槽断面上口宽1m，下口宽0.8m，深3m，将施工场地范围内的地下管线全部揭露出来，测量其平面位置、高程，并做图分析管线对施工的影响范围，然后对探

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明的地下管线进行插牌标示。

（2）标识

挖出管线后进行回填，并做好标记，沿管线走向在距离地下管线两侧200mm的地方垂直安插两排木楔子进行标示，木楔子间距0.5m，并露出地面200mm，作为钻孔施工边界红线。钻孔施工时，以地面标识作为管线保护警戒线，防止对地下管线造成破坏。

（3）监测

加强地下管线监测，在已知地下管线周边布置监测点，每日监测两次，严格控制地表沉降，在各地下管线走向上方布设监测点，并在现场安排巡视人员每天24小时巡视。

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第八章 文明施工、环境保护保障措施

1、工程材料、制品构件分门别类、有条理地堆放整齐；机具设备定机定人保养，保持运行整洁，机容正常。

2、施工现场坚持日做日清，工完场清，严禁乱堆乱放建筑垃圾。 3、加强现场施工管理，减少对周围环境的影响。

4、在选择施工设施，设备及施工方式时，考虑由此产生的噪音以及它对施工单位的劳动力和周围地区居民的影响。确保施工期间，其发生的噪音不超过周围环境噪音的规定值。

5、优先选用电动机械，尽量减少内燃机械对空气的污染。 6、注浆过程中，水泥浆不得污染现况路面，注意文明施工。 7、工程竣工后搞好地面恢复。

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