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1、解放大路站不良地質(zhì)(dzh)體處理方案中鐵十八局集團(tuán)(jtun)有限公司2012年2月共三十一頁(yè)1、總體(zngt)施工組織布置及規(guī)劃1.2 工程及地質(zhì)概況1.2.1 工程概況 解放大路站位于人民大街(dji)與解放大路十字路口交匯處,為地鐵1號(hào)線和2號(hào)線換乘車站。其中1號(hào)線車站主體為島式站臺(tái),為標(biāo)準(zhǔn)雙層、三跨拱頂直墻結(jié)構(gòu),采用一次扣拱暗挖逆作法施工,暗挖車站主體總長(zhǎng)235.6米,凈寬21.8米,覆土為8.89.8米,車站底板埋深為24.7725.77米。2號(hào)線車站主體為側(cè)式站臺(tái),為標(biāo)準(zhǔn)雙層、雙跨拱頂直墻結(jié)構(gòu),采用6導(dǎo)洞PBA工法施工,暗挖車站主體長(zhǎng)206.7米,凈寬21.6米,覆土7.59.

2、5米,底板埋深25.9427.94米。共三十一頁(yè)1.2.2 工程地質(zhì) 場(chǎng)區(qū)地層由第四系全新統(tǒng)人工填土層、第四系中更新統(tǒng)沖洪積粘性(zhn xn)土和砂土、白堊紀(jì)泥巖組成。從地面向下依次為雜填土、粉質(zhì)粘土、粗砂、全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖,雜填土厚約5.0米,其土質(zhì)松散不均,抗剪強(qiáng)度偏低,自穩(wěn)性不良,在開(kāi)挖豎井時(shí),容易失穩(wěn)坍塌,人工雜填土透水性好,管道漏水和地表積水下滲易形成洞穴和水囊,對(duì)工程影響很大;粉質(zhì)粘土,呈偏軟塑態(tài),施工的震動(dòng)可能造成土體的塌方,對(duì)開(kāi)挖范圍內(nèi)的臨近結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生影響;粗砂,在飽和狀態(tài)下相對(duì)穩(wěn)定,一旦降水開(kāi)挖外露后,很易失水風(fēng)干失穩(wěn)坍塌;泥巖,巖層破碎,裂隙發(fā)育,含水,失水崩

3、解,遇水軟化,長(zhǎng)時(shí)間的暴露產(chǎn)生剝落,支護(hù)不及時(shí),會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的坍塌,施工風(fēng)險(xiǎn)非常大,因高度注視。車站施工區(qū)域內(nèi)地質(zhì)詳情見(jiàn)圖1-1,各層具體分布詳見(jiàn)表1-1。1、總體施工(sh gng)組織布置及規(guī)劃共三十一頁(yè)1.2.3 水文地質(zhì) 長(zhǎng)春的氣候?qū)儆跉W亞大陸(u y d l)東部中溫帶大陸性半濕潤(rùn)半干旱季風(fēng)氣候,春季干旱多風(fēng),夏季炎熱多雨,冬季寒冷干燥。年平均氣溫4.14.9,7月份平均氣溫23,1月份平均氣溫為零下17。冬季盛行偏西風(fēng),夏季盛行東南風(fēng),春季盛行西南風(fēng),風(fēng)速季節(jié)變化明顯,春季平均風(fēng)速3.9m/s,最大風(fēng)速30m/s。長(zhǎng)春地區(qū)多年平均降水量500600mm,降水量不穩(wěn)季節(jié)性變化大,年內(nèi)

4、降水分配不均,汛期(69月份)降水量一般占全年降水量的77%,長(zhǎng)春地區(qū)年日照時(shí)數(shù)約2637小時(shí)。 現(xiàn)場(chǎng)勘查過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)三層地下水,第一層為表層孔隙潛水編號(hào)(1),第二層為淺層承壓水編號(hào)(2),均屬于第四系松散巖類孔隙水。第三層為巖石裂縫水編號(hào)(3),屬碎屑巖類裂隙水。1、總體施工(sh gng)組織布置及規(guī)劃共三十一頁(yè)1、總體施工組織(zzh)布置及規(guī)劃時(shí)代成因地層編號(hào)巖土名稱土層厚度(m)層底標(biāo)高(m)分布情況Q4ml4雜填土0.50-2.20210.93-215.77分布整個(gè)場(chǎng)地,平均厚1.80m,局部有所變化。Q2al+ql41粉質(zhì)粘土0.504.30208.93-213.87大部分鉆孔

5、揭露,雜填土厚度較大區(qū)域缺失,平均厚度約為2.20m。2粉質(zhì)粘土3.005.00205.51-209.95分布整個(gè)場(chǎng)地,平均厚度4.0m,局部有所變化。4粉質(zhì)粘土4.205.30198.82-202.37分布整個(gè)場(chǎng)地,平均厚度7.0m,北部厚度較大,南部厚度較小。6粗砂3.60-5.30194.10-199.67分布整個(gè)場(chǎng)地,平均厚3.50m。K1全風(fēng)化泥巖1.80-4.70188.45-196.57分布整個(gè)場(chǎng)地,平均厚4.20m。2強(qiáng)風(fēng)化泥巖10.00-17.70177.73-187.71分布整個(gè)場(chǎng)地,平均厚8.00m。3中風(fēng)化泥巖5.20-29.00154.20-175.25分部整個(gè)場(chǎng)地。

6、表1-1 地層(dcng)巖性特征表共三十一頁(yè)1.2.4 不良地質(zhì) 影響到本區(qū)施工的不良地質(zhì)主要有特殊巖土:長(zhǎng)春市因城市的建設(shè)和建遷需要,遺留的大量的人工(rngng)雜填土,形成時(shí)間近百年,厚度5.0米,其土質(zhì)松散不均,抗剪強(qiáng)度偏低,自穩(wěn)性不良,在開(kāi)挖豎井時(shí),容易失穩(wěn)坍塌,人工(rngng)雜填土透水性好,管道漏水和地表積水下滲易形成洞穴和水囊,對(duì)工程影響很大。粉質(zhì)粘土,呈偏軟塑態(tài),施工的震動(dòng)可能造成土體的塌方,對(duì)開(kāi)挖范圍內(nèi)的臨近結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生影響。泥巖,巖層破碎,裂隙發(fā)育,含水,失水崩解,遇水軟化,長(zhǎng)時(shí)間的暴露產(chǎn)生剝落,支護(hù)不及時(shí),會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的坍塌,施工風(fēng)險(xiǎn)非常大,因高度注視。1、總體(zn

7、gt)施工組織布置及規(guī)劃共三十一頁(yè)1.3 管理目標(biāo)1.3.1安全目標(biāo) 嚴(yán)格執(zhí)行長(zhǎng)春市地鐵建設(shè)安全生產(chǎn)、文明施工(sh gng)標(biāo)準(zhǔn)化管理實(shí)施細(xì)則要求。不良地質(zhì)的處理過(guò)程中,配備專職安全員,24小時(shí)在施工(sh gng)現(xiàn)場(chǎng)巡查,排除安全隱患和違章作業(yè),確保無(wú)安全責(zé)任事故發(fā)生。1.3.2工期目標(biāo) 地表加固計(jì)劃開(kāi)始日期2012年2月10日,結(jié)束日期2012年4月30日。1.3.3質(zhì)量目標(biāo) 不良地質(zhì)處理屬臨時(shí)結(jié)構(gòu)的施工,是主體結(jié)構(gòu)施工的保障手段,為了今后的施工安全,質(zhì)量必須按照永久結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求進(jìn)行施工,施工質(zhì)量必須全部合格。1、總體施工組織布置(bzh)及規(guī)劃共三十一頁(yè)1.3.4環(huán)保、水保、文明施

8、工目標(biāo) 在不良地質(zhì)處理施工中,注意對(duì)地下水源的保護(hù),對(duì)地下水源有污染的施工,先要進(jìn)行降水施工,隔絕地下水源。施工過(guò)程中為最大限度地減少對(duì)周圍群眾不利影響,大噪音的施工盡可能安排在白天施工,同時(shí)控制好三廢的處理,并注意保護(hù)城市資源和文物遺產(chǎn)。創(chuàng)建長(zhǎng)春(chn chn)地鐵文明施工管理標(biāo)準(zhǔn)化工地。1、總體(zngt)施工組織布置及規(guī)劃共三十一頁(yè)2、不良(bling)地質(zhì)處理2.1 不良地質(zhì)體的定義和設(shè)計(jì)要求2.1.1 不良地質(zhì)體 根據(jù)地勘及設(shè)計(jì)文件(wnjin),同時(shí)參考相關(guān)巖土標(biāo)準(zhǔn),初步確定以下地質(zhì)為不良地質(zhì)體:1、結(jié)構(gòu)松散不均的土體,如含空洞、水囊、氣囊等土體;2、特殊的巖土,如雜填土、粉質(zhì)粘

9、土、砂層等。3、巖溶、滑坡、泥石流、裂隙或斷裂帶等。2.1.2不良地質(zhì)復(fù)勘和處理的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)圖紙中的設(shè)計(jì)說(shuō)明:(1)、解放大路站場(chǎng)地范圍內(nèi),根據(jù)前期勘察結(jié)果場(chǎng)地內(nèi)存在隱伏性斷裂,地勘鉆孔多數(shù)未回填密實(shí),存在鉆孔空洞;(2)、場(chǎng)地范圍內(nèi)存在多條人防通道,現(xiàn)階段人防通道內(nèi)滲漏嚴(yán)重,周邊土質(zhì)較差,風(fēng)道上方存在多條雨水、污水管線,對(duì)場(chǎng)地土體影響較大。施工單位進(jìn)場(chǎng)后,應(yīng)采用地質(zhì)雷達(dá)等對(duì)場(chǎng)地范圍內(nèi)土體進(jìn)行詳細(xì)探測(cè),如發(fā)現(xiàn)空洞、共三十一頁(yè)水囊、氣囊等不良地質(zhì)體,應(yīng)進(jìn)行注漿加固。(3)、場(chǎng)地范圍內(nèi)存在較多雨水、污水管線等,施工單位進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)對(duì)管線進(jìn)行排查,對(duì)存在滲漏嚴(yán)重的管線應(yīng)進(jìn)行防滲處理;(4)、對(duì)車站范

10、圍內(nèi)的人防通道,施工前應(yīng)進(jìn)行加固、回填處理,在回填前應(yīng)對(duì)人防通道內(nèi)軍纜進(jìn)行改移,具體加固、回填措施見(jiàn)本圖冊(cè)“人防處理方案圖”。(5)、待上述工作(gngzu)施工完畢后,方可開(kāi)始豎井、風(fēng)道結(jié)構(gòu)施工。2、不良(bling)地質(zhì)處理2.2不良地質(zhì)的雷達(dá)補(bǔ)勘 按照建設(shè)單位提供的地勘報(bào)告及設(shè)計(jì)圖紙要求,具有相應(yīng)資質(zhì)的勘測(cè)單位對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的土體進(jìn)行了地質(zhì)雷達(dá)探地復(fù)堪,探測(cè)結(jié)果顯示,地表下0.5m10.0m埋深范圍內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均勻,地層結(jié)構(gòu)不連續(xù),土層疏松,含水量高,局部區(qū)域土層含水量異常高,推斷為該區(qū)域內(nèi)富含水囊、空腔,甚至洞穴,局部呈軟塑狀態(tài),施工時(shí)的震動(dòng)可能會(huì)使其發(fā)生自共三十一頁(yè)沉,變化較大的甚至?xí)?/p>

11、波及地面,對(duì)地面及地表建筑物產(chǎn)生影響,如不及時(shí)對(duì)其進(jìn)行注漿加固,施工時(shí)會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模坍塌,從而危及整個(gè)(zhngg)隧道的安全。具體結(jié)論見(jiàn)后附表。 2、不良地質(zhì)(dzh)處理 由于本區(qū)域土層內(nèi)富含水囊、空腔,在地鐵施工前應(yīng)采用注漿加固土層的方法對(duì)土體加固。因不良地質(zhì)體區(qū)域較多及分布復(fù)雜,且地面交通量大,采取地面和暗挖洞里注漿,才能保證施工的安全。水泥注漿的地基處理是將水泥漿,通過(guò)壓漿泵、灌漿管均勻地注入土體中, 以填充、滲透和擠密等方式,驅(qū)走土顆粒間的水分和氣體以及長(zhǎng)期過(guò)程中形成的水囊、氣囊,并填充其位置,硬化后將巖土膠結(jié)成一個(gè)整體,形成一個(gè)強(qiáng)度大、壓縮性低、抗?jié)B性高和穩(wěn)定性良好的新的巖土體,從

12、而使地基得到加固,可防止或減少滲透和不均勻的沉降。共三十一頁(yè)2.3目前國(guó)內(nèi)外對(duì)不良(bling)地質(zhì)的處理情況 日本地鐵部分采用WSS雙液注漿技術(shù)處理不良地質(zhì)體,。WSS是中文無(wú)收縮雙液注漿的拼音縮寫。是采用二重管鉆機(jī)鉆孔至預(yù)定深度后,采用一臺(tái)同步注漿機(jī)注漿。 漿液有兩種,即A液和B液(或C液)。 兩種漿液通過(guò)二重管端頭的漿液混合器充分混合。注漿時(shí)采用電子監(jiān)控手段實(shí)施定向、定量、定壓注漿,使巖土層的空隙或孔隙間充滿漿液并固化,以達(dá)到改變巖土層性狀的目的。 WSS注漿技術(shù)不僅適用于軟弱地層和不良地質(zhì)條件下復(fù)雜土層的注漿工程,在處理一些緊急涌水、涌沙的搶險(xiǎn)工程更顯示其快速凝結(jié)以及適用各種環(huán)境便于操

13、作的優(yōu)越性。尤其對(duì)其它地基處理方法解決不了的高難度工程更顯示了極大的優(yōu)越性,隨著地鐵建設(shè)事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,WSS注漿技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。2、不良(bling)地質(zhì)處理共三十一頁(yè)2、不良地質(zhì)(dzh)處理圖2-1 WSS注漿示意圖共三十一頁(yè) 沈陽(yáng)地鐵沈陽(yáng)北站暗挖段采用水泥膨潤(rùn)土(比例3:1)對(duì)不良地質(zhì)體進(jìn)行(jnxng)注漿加固,地面最大沉降-23.34mm,沒(méi)有發(fā)生過(guò)沉陷及塌方事故。采用水泥膨潤(rùn)土注漿加固技術(shù)可以對(duì)有疏松、空洞、孔隙率大等不良地層具有較好的加固效果,比純水泥漿經(jīng)濟(jì)。 注漿加固示意圖見(jiàn)圖2-2 2、不良(bling)地質(zhì)處理共三十一頁(yè)2、不良(bling)地質(zhì)處理圖2-2

14、沈陽(yáng)北站注漿加固(ji )示意圖共三十一頁(yè) 深圳地鐵大劇院-科學(xué)館暗挖區(qū)間針對(duì)不良地質(zhì)體采用洞內(nèi)水平旋噴樁加固的方法進(jìn)行處理,以利暗挖施工。 水平旋噴樁是以高壓泵為動(dòng)力源,通過(guò)水平鉆機(jī)鉆桿、噴嘴把配制好的漿液噴射到土體內(nèi),噴射流以巨大的能量將一定范圍內(nèi)的土體射穿,并在噴嘴作緩慢旋轉(zhuǎn)和進(jìn)退的同時(shí)切割土體,強(qiáng)制土顆粒與漿液攪拌混合。待漿液凝固后,形成水平圓柱狀水泥土固結(jié)體即水平旋噴樁,當(dāng)旋噴樁相互咬合后,便以同心圓形式(xngsh)在隧道拱頂及周邊形成封閉的水平旋噴帷幕體,起到防流砂、抗滑移、防滲透的作用。結(jié)果表明,固結(jié)體周圍土體得到了擠壓,土體孔隙比減小,抗?jié)B能力得到提高,初支滲水明顯減少,為復(fù)

15、合防水層及二襯施工提供了較好的外部環(huán)境。地表下沉和拱頂下沉得到有效控制。地表沉降減少51 % , 洞內(nèi)拱頂下沉減少54 % 。2、不良(bling)地質(zhì)處理共三十一頁(yè)2、不良(bling)地質(zhì)處理圖2-3 水平(shupng)旋噴樁加固示意(縱斷面) 共三十一頁(yè)2、不良(bling)地質(zhì)處理圖2-4 水平(shupng)旋噴樁加固示意(橫斷面) 共三十一頁(yè) 西安地鐵部分地段對(duì)不良地質(zhì)體加固采用地面水泥水玻璃雙液漿進(jìn)行地面注漿加固,地面沉降控制(kngzh)效果較好。2、不良(bling)地質(zhì)處理共三十一頁(yè) 2007年3月北京地鐵10號(hào)線蘇州街站前期施工沒(méi)有過(guò)多的重視不良地質(zhì)體的加固處理,施工過(guò)

16、程中,沉降過(guò)大,造成塌方。后期新建的車站建設(shè)中均提前不同程度的針對(duì)不良地質(zhì)體進(jìn)行了處理,施工中沉降控制(kngzh)效果較好,安全得到有效保障。 另,北京地鐵復(fù)八線大北窯-熱電廠區(qū)間采用凍結(jié)法,其工藝原理凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù),使地層中的水結(jié)冰,將松散含水巖土變成凍土,增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性,隔絕地下水,以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下,進(jìn)行地下工程掘砌作業(yè)。它是土層的物理加固方法,是一種臨時(shí)加固技術(shù),當(dāng)工程需要時(shí)凍土可具有巖石般的強(qiáng)度,如不需要加固強(qiáng)度時(shí),又可采取強(qiáng)制解凍技術(shù)使其融化。但施工成本較高,施工過(guò)程中使用大量的鹽水、氯氣等對(duì)環(huán)境造成不可估計(jì)的影響。2、不良(bling)地質(zhì)處理共三十一頁(yè) 綜上所

17、述,不良地質(zhì)體在國(guó)內(nèi)外的處理方式大部分是采用洞內(nèi)或者地面注漿加固,效果較好。 為確保洞內(nèi)作業(yè)人員及地表行人安全,減少土體沉降對(duì)周邊建筑物的影響,解放大路(d l)站擬采用地面加固與洞內(nèi)加固相結(jié)合的雙液注漿方法針對(duì)不良地質(zhì)體進(jìn)行處理。2、不良地質(zhì)(dzh)處理共三十一頁(yè) 水玻璃是由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的可溶性堿金屬硅酸鹽材料,又稱泡花堿。水玻璃可根據(jù)堿金屬的種類分為(fn wi)鈉水玻璃和鉀水玻璃,其分子式分別為Na2O.nSiO2和K2O.nSiOz.式中的系數(shù)n稱為水玻璃模數(shù),是水玻璃中的氧化硅和堿金屬氧化物的分子比(或摩爾比)。水玻璃模數(shù)是水玻璃的重要參數(shù),一般在1.5-3.5之

18、間。水玻璃模數(shù)越大,固體水玻璃越難溶于水,n為1時(shí)常溫水即能溶解,n加大時(shí)需熱水才能溶解, n大于3時(shí)需4個(gè)大氣壓以上的蒸汽才能溶解。水玻璃模數(shù)越大,氧化硅含量越多,水玻璃粘度增大,易于分解硬化,粘結(jié)力增大。 水玻璃的生產(chǎn)有干法和濕法兩種方法。干法用石英巖和純堿為原料,磨細(xì)拌勻后,在熔爐內(nèi)于1300-1400溫度下熔化,反應(yīng)生成固體水玻璃,溶解于水而制得液體水玻璃。 濕法生產(chǎn)以石英巖粉和燒堿為原料,在高壓蒸鍋內(nèi),23大氣壓下進(jìn)行壓蒸反應(yīng),直接生成液體水玻璃。2、不良地質(zhì)(dzh)處理共三十一頁(yè) 水泥-水玻璃漿液是以水泥和水玻璃為主劑,兩者按一定(ydng)的比例,采用雙液方式注入,必要時(shí)加入速

19、凝劑和緩凝劑所形成的注漿材料。這種漿液克服了單液水泥漿的凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)且難以控制、動(dòng)水條件下結(jié)石率低等缺點(diǎn),提高了水泥注漿的效果,擴(kuò)大了水泥注漿的范圍。適用于隧道大涌水、突泥封堵及巖溶流塑粒土的劈裂固結(jié),在地下水流速較大的地層中采用這種混合型漿液可達(dá)到快速堵漏的目的。也可用于防滲和加固注漿,它是隧道施工中的主要注漿漿材。 漿液可控性好,凝膠時(shí)間可準(zhǔn)確控制在幾秒至幾十分鐘范圍內(nèi);漿液凝結(jié)后的結(jié)石率高;該漿液適宜于0.2MM以上裂隙及1MM以上粒徑的砂層使用;材料來(lái)源豐富、價(jià)格便宜;結(jié)石體易粉化。2、不良地質(zhì)(dzh)處理共三十一頁(yè)2.4主要工法及工藝2.4.1地表深孔注漿 地表采用地表深孔注漿技術(shù)來(lái)

20、固結(jié)松散土體。深孔注漿是通過(guò)壓密注漿,漿液充填空腔、氣囊(qnng)及水囊,最后形成網(wǎng)狀,產(chǎn)生骨架效應(yīng),增大土體的抗剪強(qiáng)度。 雙液注漿工藝流程見(jiàn)圖2-2,注漿示意圖2-3。2、不良(bling)地質(zhì)處理共三十一頁(yè)2、不良(bling)地質(zhì)處理圖2-2 雙液注漿工藝流程(n y li chn)圖共三十一頁(yè)2、不良(bling)地質(zhì)處理圖2-3 注漿示意圖共三十一頁(yè)1、管材選擇 在場(chǎng)區(qū)、綠化帶及部分(b fen)路面采用非開(kāi)挖定向鋪管技術(shù)進(jìn)行鋼花管頂進(jìn)。鋼花管采用89無(wú)縫管,壁厚4mm,長(zhǎng)度根據(jù)機(jī)位而定,間距0.6m,交錯(cuò)布置。2 、漿材配比 選擇普通水泥一水玻璃雙液漿,水泥選用p.o.42.5R

21、的普通硅酸鹽水泥,水玻璃選用濃度47Be、模數(shù)2.1-2.8的水玻璃原液。水泥漿的水灰比=(1.1)一(0.5:1);水泥漿:水玻璃漿=1:1(體積比);水玻璃稀釋濃度為30-40Be。注漿時(shí),配合比的選擇原則根據(jù)地質(zhì)情況和進(jìn)漿情況而定;當(dāng)土質(zhì)疏松,水囊及空腔體積較大,進(jìn)漿快時(shí),選用凝膠時(shí)間短的配合比,反之,選用凝膠時(shí)間長(zhǎng)的配合比。2、不良地質(zhì)(dzh)處理共三十一頁(yè)2、不良(bling)地質(zhì)處理3、注漿量 對(duì)于相對(duì)較為均勻的土體采用定量法,即控制注入漿量以達(dá)到控制擴(kuò)散半徑的方式。對(duì)于土層結(jié)構(gòu)(jigu)變化較大的土體注漿采用定時(shí)法,即不以注漿量進(jìn)行控制,通過(guò)注漿過(guò)程歷時(shí),以控制擴(kuò)散半徑的方式。注漿公式:a、單孔注漿量:Q=3.14r2H。式中:Q-單孔注入量(m3),r-漿液擴(kuò)散半徑(m),H-注漿孔深度(m),-漿液在土層內(nèi)的有效充填系數(shù),土層孔隙率(%)。b、注漿總量(均質(zhì)):Q=V2(+)(1+L)。式中:Q-注漿總量(m3),V2-加固總體積m3 ,L-漿液的損耗系數(shù)(%)。 共三十一頁(yè)2、不良(bling)地質(zhì)處理 c、漿量(非均質(zhì)):Q=Q1+Q2+Q3+Q4 式中:Q-注漿總量(m3);,Q1-充填洞

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