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1、地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 應(yīng) 惠 清e(cuò)-mail:tjuyhTel:1概述強(qiáng)夯法排水固結(jié)法水泥土攪拌樁特殊灌注樁施工建(構(gòu))筑物的糾偏建筑的平移地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 21 概述1.1 地基處理一般解決的問(wèn)題(1)強(qiáng)度及穩(wěn)定性;(2)沉降及不均勻沉降;(3)滲透性(防滲漏);(4)動(dòng)力穩(wěn)定性;(5)特殊土的安定性 (如濕陷性黃土、膨脹土、鹽漬土等)地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 31.2 地基處理的分類(lèi) 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 41.3 地基處理方法的選擇原則 應(yīng)綜合考慮地基條件、加固要求、工程進(jìn)度、工程造價(jià)、材料及機(jī)具等各方面因素,并注意環(huán)境保護(hù)等因素。 可以采用一種地基處理方法,也可

2、采用由兩種或兩種以上的組合方案。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 51.4 地基處理的程序 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 62 強(qiáng)夯法 強(qiáng)夯法是1969年由法國(guó)梅那(Menard)首創(chuàng)的一種地基處理技術(shù)。這種方法一般將100400kN重的錘從640m高處自由落下,對(duì)地基以沖擊力和振動(dòng),從而提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性。目前已在世界許多國(guó)家應(yīng)用,國(guó)外強(qiáng)夯法施工中運(yùn)用最大的錘重200kN,落距25m,其加固深度達(dá)到40m。我國(guó)在20世紀(jì)70年代引進(jìn)強(qiáng)夯法技術(shù)。目前,已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、倉(cāng)庫(kù)、油罐、貯倉(cāng)、公路和鐵路路基,飛機(jī)場(chǎng)跑道及碼頭等工程中。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 7強(qiáng)夯工程實(shí)例地基處理

3、及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法8 強(qiáng)夯法的適用性 強(qiáng)夯法適用于各種土層,而且能應(yīng)用于飽和粘性土。 砂性土加固后的強(qiáng)度和壓縮模量可以提高23倍,甚至更大。 粘性土強(qiáng)夯后6個(gè)月土的平均強(qiáng)度可達(dá)到200MPa。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法92.1 強(qiáng)夯法原理2.1.1 Menard的飽和粘性土力學(xué)模型 動(dòng)力固結(jié)模型 與傳統(tǒng)固結(jié)理論不同,提出了飽和土的可壓縮性。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法10靜力固結(jié)和動(dòng)力固結(jié)模型靜力固結(jié)模型動(dòng)力固結(jié)模型1土骨架與孔隙;2排水孔;3彈簧;4活塞地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法動(dòng)力固結(jié)模型幾點(diǎn)假定: 液體可以“壓縮” 變孔隙 有摩擦的活塞 彈簧

4、剛度可變112.1.1 Menard的飽和粘性土力學(xué)模型 動(dòng)力固結(jié)模型 夯擊能的傳遞 夯擊能的傳遞是由波傳播的。 體波包括壓縮波(P波)和剪切波(S波),在強(qiáng)夯中是沿半球 波陣面的徑向向外傳播的: 壓縮波對(duì)土顆粒產(chǎn)生徑向的推拉運(yùn)動(dòng),一方面使孔隙水壓力增 加,同時(shí)又使土顆粒密實(shí)。 剪切波則使土顆粒沿波陣面的正交方向產(chǎn)生位移。土顆粒與波陣面正交方向的位移使土體受到剪切,對(duì)土起到松動(dòng)的作用 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法122.1.2 強(qiáng)夯過(guò)程中土體的變化地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法132.2 強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)2.2.1 有效加固深度 強(qiáng)夯法的有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯或當(dāng)?shù)?經(jīng)驗(yàn)確定。

5、 在缺少試驗(yàn)資料或經(jīng)驗(yàn)時(shí)可按梅那Menard經(jīng)驗(yàn)公式估算。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法142.2 強(qiáng)夯法設(shè)計(jì) 有效加固深度式中 h 有效加固深度(m); Q 錘重(kN); H 有效落距(m); 修正系數(shù),可取0.50.8,若地基中設(shè)置 排水通道時(shí),值可適當(dāng)提高。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法152.2 強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)2.2.2 錘重選擇 在選擇錘重時(shí),應(yīng)考慮錘底壓力: 對(duì)粘性土,錘底靜壓應(yīng)力不宜大于30kPa; 對(duì)砂性土,錘底靜壓應(yīng)力可適當(dāng)增大。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法16 2.2 強(qiáng)夯法設(shè)計(jì) 2.2.3 夯點(diǎn)布置(1)布置形式 可采用等邊三角形、等腰三角形或正方

6、形布置。 大面積基礎(chǔ)宜采用正方形插檔法布置(圖2-3a); 條形基礎(chǔ)可采用點(diǎn)線插檔法布置(圖2-3b)并保證縱 橫承重墻交接處基礎(chǔ)下均有夯擊點(diǎn); 工業(yè)廠房獨(dú)立柱基可按柱網(wǎng)采用三角形布置(圖2-3c) 或點(diǎn)夯法夯擊;1第一次夯點(diǎn);2第二次夯點(diǎn);3第三次夯點(diǎn)(a)正方形插檔布置;(b)點(diǎn)線插檔布置;(c)等邊三角形夯點(diǎn)布置地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法17(2)夯點(diǎn)間距 應(yīng)通過(guò)試夯確定。 為便于超靜孔隙水壓力的消散間距不宜過(guò)小。 第一遍間距適當(dāng)放大,以免在淺層形成密實(shí)層而影響夯擊能往深層傳遞。一般可取夯錘直徑的2.53.5倍; 第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間,以后夯擊點(diǎn)間距可適當(dāng)減小。2

7、.2 強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)2.2.3 夯點(diǎn)布置地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法18(1)夯擊能量 經(jīng)驗(yàn): 對(duì)砂性土可取10005000kNm/m2; 粘性土可取15006000kNm/m2。 可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試夯確定。2.2 強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)2.2.4 夯擊遍數(shù)與間歇時(shí)間 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法19(2)夯擊遍數(shù) 夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定,可采用 點(diǎn)夯24遍。 對(duì)壓縮層厚度大,滲透系數(shù)小,含水量高, 用大值,反之用小值。 最后,以低能量滿夯2遍,滿夯可采用輕錘或 低落距錘多次夯擊,錘印搭接。2.2 強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)2.2.4 夯擊遍數(shù)與間歇時(shí)間 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法202.2

8、 強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)2.2.4 夯擊遍數(shù)與間歇時(shí)間 (3)間歇時(shí)間 一般對(duì)粘性和粉性土,含水量高、軟弱土層較 厚、滲性較差的,間隔時(shí)間不應(yīng)少于34周,可采用 塑料排水帶或袋裝砂井,有利于孔隙水壓力的消散。 對(duì)于滲透性好的地基土可不考慮間歇時(shí)間而進(jìn)行連續(xù)夯擊,例如砂土,孔隙水壓力的峰值夯完后隨即出現(xiàn),而其消散時(shí)間一般只有24min。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法212.3 強(qiáng)夯施工 2.3.1 施工機(jī)械(1)夯錘夯錘的形狀 底面形狀宜采用圓形或多邊形; 錘底面積宜按土性質(zhì)確定。 靜接地壓力值可取2540kPa。 錘的底面與其頂面設(shè)置貫通的排氣孔,孔徑可取250300mm。氣孔可減小起吊夯錘時(shí)的吸

9、力(達(dá)3倍錘重);又可減少夯錘著地前的瞬時(shí)氣墊的上托力。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法22(1)夯錘b. 夯錘質(zhì)量 根據(jù)要求處理的深度和起重機(jī)的起重能力選擇強(qiáng)夯錘質(zhì)量。 強(qiáng)夯錘質(zhì)量可取100400kN。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.3 強(qiáng)夯施工 2.3.1 施工機(jī)械23(1)夯錘c. 夯錘材料 錘重為80120kN時(shí),宜用鋼板為外殼,內(nèi)部澆筑混凝土; 錘重大于120kN時(shí),可用鋼或鑄鐵錘。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.3 強(qiáng)夯施工 2.3.1 施工機(jī)械24(2)起重設(shè)備 宜采用帶有自動(dòng)脫鉤裝置的履帶式起重機(jī)或其它專(zhuān)用設(shè)備。 起重機(jī)接地壓力應(yīng)小于地基承載力。地基處

10、理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.3 強(qiáng)夯施工 2.3.1 施工機(jī)械25(3)脫鉤裝置 自動(dòng)脫鉤裝置 要有足夠強(qiáng)度、 鎖卡穩(wěn)定、 脫鉤靈活。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.3 強(qiáng)夯施工 2.3.1 施工機(jī)械26 強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換施工前,應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)有代表性的場(chǎng)地上選取一個(gè)或幾個(gè)試驗(yàn)區(qū),進(jìn)行試夯或試驗(yàn)性施工。試驗(yàn)區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地復(fù)雜程度、建筑規(guī)模及建筑類(lèi)型確定。 對(duì)試夯場(chǎng)地進(jìn)行檢測(cè),并與夯前測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果,確定工程采用的強(qiáng)夯參數(shù)。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.3 強(qiáng)夯施工 2.3.2 試夯27地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.3 強(qiáng)夯施工 2.3

11、.3 施工工藝和管理(1) 墊層鋪設(shè) 墊層的厚度一般為0.52.0m的砂石墊層。 墊層能使擊夯能擴(kuò)散,還可免夯擊成“彈簧土”。(2)現(xiàn)場(chǎng)檢查 開(kāi)夯前應(yīng)檢查夯錘質(zhì)量和落距; 在每一遍夯擊前,應(yīng)復(fù)核夯點(diǎn)放線進(jìn)行; 強(qiáng)夯時(shí)檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊的夯 沉量。28(3)地基承載力試驗(yàn) a. 原位試驗(yàn)和室內(nèi)土工試驗(yàn) b. 試驗(yàn)時(shí)間與檢測(cè)數(shù)量 根據(jù)強(qiáng)夯的“時(shí)間效應(yīng)”,承載力檢驗(yàn)應(yīng)在施工結(jié)束后間隔一定時(shí)間后進(jìn)行,間隔時(shí)間可參照下表。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.3 強(qiáng)夯施工 2.3.3 施工工藝和管理處理地基完工后間隔時(shí)間(d)碎石土和砂土地基714粉土和粘性土地基1428292.5 工程實(shí)

12、例1、我國(guó)大型地基處理工程強(qiáng)夯法施工實(shí)例2.5.1 我國(guó)大型地基處理強(qiáng)夯法施工實(shí)例地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法30序項(xiàng)目名稱(chēng)處理土質(zhì)處理目的處理面積(m2)夯擊能(kNm)處理深度(m)1貴陽(yáng) 龍洞堡國(guó)際機(jī)場(chǎng)高填方土承載力12萬(wàn)300054(分13層)2北京 燕山石化塊石回填地基承載力3萬(wàn)300021(分3層)3貴州 甕福磷肥工程塊石回填地基承載力15萬(wàn)30008000104岳陽(yáng) 石化總廠塊石回填地基承載力11萬(wàn)800017(分2層)5秦皇島 輸油泵站塊石回填地基承載力1萬(wàn)8000126大連 太平洋石化塊石回填地基承載力1萬(wàn)7200127惠州 馬鞭洲油灌區(qū)拋石填海承載力8萬(wàn)80002

13、4(分2層)8廈門(mén) 廈門(mén)機(jī)場(chǎng)厚砂回填層承載力4.8200089蘭州 蘭州煉油廠飽和黃土承載力101800510三門(mén)峽 火力發(fā)電廠濕陷性黃土消除濕陷性19萬(wàn)3000800011.511洛陽(yáng) 744廠濕陷性黃土消除濕陷性5萬(wàn)30004512蘭州 中州機(jī)場(chǎng)濕陷性黃土消除濕陷性1210002000513北京 乙烯工程液化地基液化23萬(wàn)3000814廊坊 中紡總公司液化地基液化2.4萬(wàn)3000715黑龍江 大慶石化儲(chǔ)罐液化地基液化1萬(wàn)100015007.516茂名 30萬(wàn)乙烯工程礫質(zhì)粘土承載力60萬(wàn)25005717河南 中原油田飽和粉土承載力13.2萬(wàn)2000250091118 惠州 威宏儲(chǔ)油庫(kù)淤泥質(zhì)土

14、承載力1.5萬(wàn)80001219 天津 宜白、川府小區(qū)淤泥、淤泥質(zhì)土承載力2.1萬(wàn)150020006820河南 首陽(yáng)山電廠灰壩不均勻地基均勻承載力4萬(wàn)250068地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 31(1)工程概況 黃石市人民廣場(chǎng)位于黃石市團(tuán)城山開(kāi)發(fā)區(qū)桂林南路與杭州北路東側(cè),總占地面積約40000m2,廣場(chǎng)區(qū)域內(nèi)為飽和粘性回填土(35m),回填時(shí)未經(jīng)壓實(shí),土質(zhì)疏松,必須進(jìn)行地基處理,否則地面沉降量較大且不均勻,將危害地下管線,影響廣場(chǎng)景觀及環(huán)境。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.5 工程案例2.5.2 黃石市人民廣場(chǎng)地基處理 32(2)方案選擇 對(duì)廣場(chǎng)地基處理提出了兩種方案: 采用強(qiáng)夯法處理進(jìn)

15、行一次性全面地基處理; 局部道路采用粉噴樁加固處理,其他部分(約4/5區(qū)域) 均采用自然固結(jié)沉降,地面采用地面磚過(guò)渡,日后修整。 經(jīng)過(guò)各方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,采用了強(qiáng)夯法處理方法。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.5 工程案例2.5.2 黃石市人民廣場(chǎng)地基處理 33 經(jīng)過(guò)試夯,并調(diào)整試夯中的施工參數(shù)。a. 夯點(diǎn)布置 夯點(diǎn)布置方式見(jiàn)下圖。 廣場(chǎng)區(qū)域內(nèi)夯坑間距 b 取4.5 m; 廣場(chǎng)道路及管線部位間距 b 取3 m。夯點(diǎn)布置地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.5 工程案例2.5.2 黃石市人民廣場(chǎng)地基處理 34b. 夯擊參數(shù)廣場(chǎng)區(qū)域內(nèi): 錘重200 kN的夯錘,錘底面積5 m2,落距

16、10m, 夯擊能為2000 kN m;廣場(chǎng)道路及管線部位: 點(diǎn)夯采用錘重120 kN的夯錘,錘底面積4 m2,落距10 m,夯擊能為1200 kN m。夯擊數(shù)68擊。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.5 工程案例2.5.2 黃石市人民廣場(chǎng)地基處理 35c. 其他措施 (a)夯擊間歇時(shí)間不小于2周; (b)產(chǎn)生“橡皮土”現(xiàn)象后,增設(shè)袋裝砂井,并延長(zhǎng)間歇時(shí)間。 (c)夯坑內(nèi)回填煤矸石,有利孔隙水消散。 (d)淤泥質(zhì)土區(qū)域采用底面積為2 m2、重160 kN的夯錘夯擊,將毛渣夯至深處,使回填的毛渣形成一個(gè)“墩基” 。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 2 強(qiáng)夯法2.5 工程案例2.5.2 黃石市人民

17、廣場(chǎng)地基處理 36 排水固結(jié)法對(duì)軟粘土進(jìn)行處理,是在建(構(gòu))筑物建造前一定時(shí)間,在場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行堆土或堆其它重物對(duì)地基進(jìn)行預(yù)壓,同時(shí)設(shè)置(有時(shí)不設(shè)置)豎向排水體,并鋪設(shè)水平排水墊層,使地基在預(yù)壓荷載下逐漸固結(jié),使地基的強(qiáng)度提高。 排水固結(jié)法由加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩個(gè)部分組成。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法37澳門(mén)國(guó)際機(jī)場(chǎng)排水固結(jié)工程實(shí)例地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法上海F1賽場(chǎng)38天津東突港地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法上海國(guó)際機(jī)場(chǎng)A30長(zhǎng)橋橋頭393.1 排水固結(jié)法分類(lèi)地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法403 排水固結(jié)法3.2 排水固結(jié)法原理地基處理及建

18、筑平移糾偏技術(shù) 加載 即增加總應(yīng)力,使孔隙水壓力消散,增加有效應(yīng)力;降水 總應(yīng)力不變,減小孔隙水壓力,增加有效應(yīng)力。1土骨架與孔隙;2排水孔;3彈簧;4活塞413.2.1 水平濾水層砂料的選材: 應(yīng)選用中粗砂,可以混有少量粒徑小于50mm的礫石,其滲透系數(shù)宜大于110-2cm/s。砂料的攤鋪: 地表層土的承載力較好時(shí)可用機(jī)械分堆攤鋪法; 硬殼層承載力不足時(shí)可用順序推進(jìn)鋪攤法; 軟土地基表面很軟先鋪設(shè)竹芭、塑料編織網(wǎng)、土工聚合物等改善 地基表面持力層條件,再用人力或輕型機(jī)械進(jìn)行鋪攤。 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法3.2 排水固結(jié)法施工423.2.2 豎向排水井系統(tǒng)(1)形式 排水砂

19、井、袋裝砂井、塑料排水板(排水紙板) 。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法3.2 排水固結(jié)法施工(2)直徑 普通砂井直徑可取300500mm; 袋裝砂井直徑可取70120mm; 塑料排水帶的當(dāng)量換算直徑可按下式計(jì)算: 式中 dp 塑料排水帶當(dāng)量換算直徑(mm); b 塑料排水帶的寬度(mm); 塑料排水帶的厚度(mm)。塑料排水板433.3.3 預(yù)壓荷載(1)預(yù)壓范圍 預(yù)壓范圍應(yīng)等于或大于建筑物基礎(chǔ)外邊緣所包圍的范圍。(2)預(yù)壓荷載 預(yù)壓荷載的大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。(3)加載速率 一次性加載 天然地基土的強(qiáng)度滿足預(yù)壓荷載下地基的穩(wěn)定性。 分級(jí)逐漸加載 天然地基土的強(qiáng)度不滿足時(shí),應(yīng)待前

20、期預(yù)壓荷載下 地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)滿足下一級(jí)荷載下地基的穩(wěn)定性時(shí)方 可加載。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 3 排水固結(jié)法3.3 排水固結(jié)法施工444.1 水泥土的形成4 水泥土攪拌樁 通過(guò)機(jī)械將水泥與土進(jìn)行強(qiáng)力攪拌,形成具有較高強(qiáng)度的水泥土。地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 454.1 水泥土的物理力學(xué)性質(zhì)4.1.1 物理性質(zhì)(1)重度 當(dāng)水泥摻入比在8%20%之間,水泥土重度比 原狀土增加約3%6%(2) 含水量 水泥土的含水量一般比原狀土降低715%(3)抗?jié)B性 滲透系數(shù)K一般在10-710-8cm/ces4 水泥土攪拌樁地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 46(1)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu在0.3

21、4.0MPa之間,比原狀土提高幾十倍 乃至幾百倍。(2)抗拉強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度在(0.150.25)qu之間。(3)抗剪強(qiáng)度 當(dāng)水泥土qu=0.54MPa時(shí),其粘聚力C在1001000KPa之間, 其摩擦角在2030之間。(4)變形特性 當(dāng)qu=0.54.0MPa時(shí),50d后的變形模量相當(dāng)于(120150)qu。4 水泥土攪拌樁4.1 水泥土的物理力學(xué)性質(zhì)4.1.1 力學(xué)性質(zhì)地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 474.3 水泥土攪拌樁地基加固a) 柱狀布置;b) 壁狀布置;c) 格柵狀布置;d) 塊狀布置 4 水泥土攪拌樁工程實(shí)例照片 地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 484.4 設(shè)計(jì)原理樁土共同承載(復(fù)合地基)承載力 樁的承載力 + 樁間土承載力(折減);沉降 樁范圍的壓縮 + 樁端以下土的沉降。4 水泥土攪拌樁地基處理及建筑平移糾偏技術(shù) 49 水泥土樁復(fù)合地基的變形包括: 水泥土樁群體的壓縮變形和樁端下未加固土層的壓縮 變形之和。 樁群體的壓縮變形值可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、樁長(zhǎng)、樁身強(qiáng) 度等因素按經(jīng)驗(yàn)取2040mm。 樁端以下

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