XX市中心基坑及周围环境监测方案.docx
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XX市中心基坑及周围环境监测方案
XX市文化艺术中心基坑及周围环境
监测方案
一、工程概况
1、工程规模
XX市工人文化艺术中心项目位于XX市红旗区,地块东临新中大道、南为规划路、北依人民东路,西侧为XX市博物馆内环路。
地理位置详见下图:
工程场地平面位置图
基坑南北长约255米,东西长北侧约70米,南侧约180。
整个工程规划占地面积26149.87㎡,工程建筑总面积58800㎡。
工程由大剧院、音乐厅和工会组成,地上包括几栋2~6层办公楼;地下2~3层地下室。
该工程建筑呈南北走向,北边拟建的大剧院紧邻人民东路,基坑底设计标高最深-15.5m(埋深15.5m,);南边紧邻规划路,基坑底设计标高-6.7m(埋深6.7mm)。
基坑东距离新中大道路沿60多米,围护结构采用钻孔灌注桩+筏板基础。
根据基坑开挖规模和周边环境可以判定,基坑监测等级为一级。
根据基坑开挖深度不一,从6.7米到15米不等这一特点,基坑支护采用的是复合土钉墙支护措施,即土钉墙+微型桩支护。
2、周边环境如下:
施工区东、北两侧均为城市主干道,即基坑北侧为人民东路、东侧为新中大道,南侧为规划路,西北为XX市博物馆内环路,博物馆建筑结构为2层砼结构,据基坑边约60m。
根据基坑开挖规模和周边环境可以判定,基坑监测等级为一级。
3、周围主要道路情况
基坑的北侧及东侧为XX市最主要的市内干道,车流,行人都比较多,西北是博物馆的内环路,车流较少。
二、监测方案编制依据
1、甲方提供的技术设计方案、基坑支护平面图、各种施工图、现状地形图及管线图
2、《XX市文化艺术中心岩土工程勘察报告》
3、《建筑变形测量规程》JGJ8—2007
4、《工程测量规范》(GB50026-2007)
5、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497—2009
6、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002
7、《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002
8、《建筑桩基技术规范》JGJ940—2008
9、《预应力筋锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85—2002
10、《混凝土结构设计规范》GB50010—2002
11、《国家一、二等水准测量规范》(GBT12897-2006)
12、GB/T18314-2001《全球定位系统(GPS)测量规范》
13、《理正建筑深基坑支护软件》V6.10
14、其他的相关规定
三、场地工程地质与水文地质条件
(1)工程地质条件
场地地层分布及土质特征
根据本次勘察资料,该场地埋深37.00m深度范围内,地基土按成因年代可分为以下7层,现自上而下分述之:
第1层:
杂填土(Q4-3ml),杂色,主要有建筑垃圾组成,含砖块、水泥块、植物根、有机质等。
在场地内局部分布有该层。
层底标高68.61~71.97米,平均层底标高70.26米;厚度0.50~3.30米,平均厚度1.61米。
第2层:
粉质粘土(Q4-sal),褐灰色,湿,可塑,干强度中等,无摇振反应,韧性中等。
土质较纯,含铁质氧化物。
该层局部夹粘土薄层。
层底标高64.33~69.035米,平均层底标高66.79米;厚度1.80~6.50米,平均厚度3.98米。
第3层:
粉砂(Q4-3al),灰褐色,饱和,稍密,成分主要为长石,石英,云母,颗粒级配-般,局部为细砂。
层底标高57,12~65.35米,平均层底标高60,90米;厚度1.20~9.70米,平均厚度4.37米。
第3-1层:
粉质粘土(Q4-3al),灰褐色,饱和,硬塑~可塑,干强度中等,无摇振反应,韧性中等。
土质较纯,含铁质氧化物。
局部夹粘土薄层。
层底标高58.47~63.47米,平均层底标高62.ll米;厚度0.50~4.80米,平均厚度3.04米。
第4层:
细砂(Q4-3al),灰褐色,饱和,密实,成分主要为长石,石英,云母,颗粒级配-般,含姜石局部为中砂。
层底标高59.42~60.74米,平均层底标高60,12米;厚度3.10~5.30米,平均厚度3.88米。
第5层:
粉砂(Q4-3al),灰褐色,饱和,密实,成分主要为长石,石英,云母,颗粒级配-般,含姜石,局部为中砂。
层底标高51.01~54.22米,平均层底标高52.94米;厚度5.20~8.80米,平均厚度6.68米。
第6层:
粉砂(Q4-1al+pl),灰褐-褐黄色,饱和,密实,成分主要为长石,石英,云母,颗粒级配-般,局部为细砂,层底局部夹粉土薄层。
含姜石。
层底标高37.01~40.73米,平均层底标高38.37米;厚度12.30~16.80米,平均厚度14.48米。
第7层:
粉质粘土(Q4-1al+pl),灰褐-褐黄色,饱和,可-硬塑,干强度中等,无摇振反应,韧性中等。
层底标高
37.17~37.85米,平均层底标高37.59米;厚度0.90~1.90米,平均厚度1.33米
(2)、水文地质条件
1、地下水位
勘察期间测得场地地下潜水水位如下:
初见水位埋深4.20~4.40m,地下水位主要受大气降水的影响,水位年变幅在1.5米。
近几年,场内的地下最高水位标高约69.50米。
四、监测工作目的
在准确掌握基坑支护形式及施工方案、岩土体的工程地质特性、及周围复杂环境的前提下,采用规范合理的监测方法和设备达到以下各项目的:
1、及时反映基坑开挖过程中,支护体系的变形及内力的变化;
2、及时反映基坑开挖对周边环境的影响;
3、作为基坑开挖信息化施工的‘眼睛’,及时预报可能出现的工程事故,归避风险。
五、监测工作内容
1、周围建筑物沉降监测
2、基坑位移监测
3、基坑沉降监测
4、地下水位监测
5、护坡桩内力监测
6、深层水平位移监测
7、锚杆(土钉)拉力监测
8、道路
9、巡查制度
六、监测实施方法
各个监测项目的实施方法如下:
(一)、监测项目警戒值
1、监测内容
本项目监测内容有:
基坑支护变形监测、深层位移监测、周边建(构)筑物沉降、道路沉降监测等。
2、基准点、工作点及观测点的布设原则
(1)、基准点位置的选择要求及布设
基准点点位应选择在基坑土建施工影响范围外的稳定区域,一般情况下,应布设在5倍的开挖深度以外的稳定区域。
其数量和分布在保证观测精度的前提下,应便于施工、施测和保存。
根据实际情况,可采用基岩式基准点,也可以在稳固的道路上挖坑浇注。
经过实地踏勘,该测区拟布设3个水准基点,即新中大道中间绿化带或者路东沿布设1个,工区的西南角即金穗大道路边布设1个,西侧靠着博物馆附近布设1个。
水准基点规格及样式如下图。
具体位置详见附图。
水准基点规格及样式如上图
(2)、观测点的布置要求
观测点的布设按“监测设计图”的布点要求进行布设,并根据工程需要和现场情况作适当的优化和调整。
3、监测点制作及安装
监测点点位的选择除了要满足精度的要求外,还要做到不影响车辆或行人的交通。
基坑监测点采用浅埋钢筋标志或者把监测标志焊接到支护结构的钢管上,视围护墙的情况而定。
4、沉降观测方法及精度
沉降观测时,根据周边建筑物监测点的分布情况,按如下步骤进行:
(1)、布设水准控制路线
水准路线控制网布设采取一次布网,整体平差的原则,即布设首级控制网(起始或闭合于水准基点)观测首级控制点的高程。
而观测沉降点的水准路线应采取附和或者闭合路线,具体采用哪种路线则要根据现场条件来决定。
在布设水准路线时,为确保前后视距差满足相应等级的精度要求,同时满足变形监测的“三定”要求(测站固定、仪器固定、人员固定),布设时,同时量测出每次仪器及标尺的安置位置,并用油漆或钢钉在地面做出相应的标志。
(2)、水准控制网的观测
根据《建筑基坑工程监测技术规范》一级监测精度要求,此次基坑监测采用德国蔡司NI005A高精度自动安平水准仪、3m铟钢标尺,精度±0.05mm。
仪器如下图:
为使监测数据准确可靠和工作方便,使用独立高程系统,在远离施工区域设置3个基准点,假设一起算点高程BM为70m。
基准点要设置在距基坑开挖深度5倍的距离以外的稳定地方。
3个基准点组成可以互相检测的基准点闭合环。
水准控制点观测采用闭合水准路线或附和水准路线进行往返测,取两次观测高差中数进行平差计算。
各测站的观测顺序为:
往测奇数站:
后、前、前、后
往测偶数站:
前、后、后、前
返测时,奇、偶测站观测顺序分别与往测的偶、奇测站相同。
水准观测的各项限差如下表:
两次读数差
高差之差
往返测之差
环闭合差
高程中误差
0.3mm
0.5mm
0.5mm
1.5mm
1.0mm
5、监测点的观测
监测点的埋设与围护墙浇注同时进行,即把已做好标记的方头形,标记为十字丝的螺钉直接焊到围护墙内的钢筋顶,在浇筑围护墙时露出钉帽即可。
也可直接把标记为十字丝的螺钉直接焊到露出地面的钢筋上。
根据监测点设计图共布设了14个监测点,监测点点位编代码为:
C1~C14。
1)、使用仪器:
根据《建筑基坑工程监测技术规范》一级精度监测及设计要求,沉降点的监测采用德国蔡司NI005A高精度水准仪、3m铟钢标尺,百公里精度±0.05mm。
2)、监测方法
观测采用几何水准方法,按国家二等水准测量的技术要求施测。
用光学测微法进行观测,测前应对仪器、标尺进行检定,每次测前应对仪器i角进行检测,i<15〞。
首次观测,应根据水准基点及监测点所在的位置制定出合理、经济的闭合或附和水准路线。
在以后的每次沉降点观测中均应固定测量人员,固定测量仪器和固定路线的要求进行,以保证观测精密。
控制网及首次观测可采用单程双测站观测,其后可采用单程单测站观测,监测点必须构成闭合环。
其精度按二等水准测量标准进行:
序号
项目
限差
1
高程中误差
±1.0mm
2
每测站高程中误差
±0.3mm
3
基辅分划读数差
±0.3mm
4
往返较差附和或环线闭合差
±0.6√nmm(n为测站数)
5
视线长度
30m
6
前后视距差
±1.0m
7
任一测站前后视距差累计
±3.0mm
数据记录及平差处理:
观测数据记录采用电子手薄自动记录计算,这将极大的提高工作效率,避免不必要的计算错误。
内业计算时利用合格的外业观测数据,用平差软件进行平差处理,计算各点的高程及沉降量、累积沉降量。
(二)、水平位移监测实施方法
1、监测点布设方法
(1)、工作基点及基点的布设
根据实地踏勘情况,我们拟布设三个工作基点,距离基坑20多米的东南角及东北角各布设一个,西北博物馆附近布设一个。
布设的三个点不仅能能互相通视,而且场地开阔,便于点的保存。
工作基点规格及样式如下图:
根据《建筑基坑工程监测技术规范》及设计要求,此次基坑变形监测按极坐标法直接采集坐标,。
(2)、监测点布设
根据围护墙的设计方案与工程的地质情况,在基坑围护墙重点或薄弱部位布设测点。
在围护墙上,每间隔15米左右埋设一个水平位移监测点,共需要布设监测点19个。
监测点的埋设与围护墙浇注同时进行,即把已做好标记的方头形,标记为十字丝的螺钉直接焊到围护墙内的钢筋顶,在浇筑围护墙时露出钉帽即可,或者直接把标记为十字丝的螺钉直接焊到露出地面的钢筋上。
监测点点位编代码为:
WY1~WY19。
监测点埋设示意图如下:
(3)、监测方法:
1、基准点的观测方法
针对该测区地形的特点及精度要求,平面控制点的布设等级为三等,在对控制点进行外业观测时采用GPS测量。
1.1、C级GPS控制网与选埋技术原则
(1)布设由3个点组成的C级GPS控制网。
(2)相邻点平均距离不大于500米,每点应有二个以上通视方向。
(3)观测时采用边连式,尽量构成多一些的检验条件。
(4)平差后最弱边相对中误差不低于1/80000,最弱点点位中误差不大于±0.9cm。
1.2、GPS点位要求
(1)点位应选在便于安置接收设备和仪器操作的视野开阔处。
(2)点位应远离大功率无线发射源,其距离不小于200米;远离高压输电线,距离应不小于50米。
(3)点位应尽量选在交通方便、地面基础稳固、易于GPS点的埋设与保存处。
1.3、GPS点的埋设
位于地面上的点一律用混凝土现场浇注,工作基点规格或样式如下图:
GPS点的编号为G1~G3。
1.4、GPS外业观测
外业观测是GPS网测量的重要环节,所采集的数据是内业处理、平差计算和推算GPS点成果的根本依据。
(1)外业观测时宜采用协调世界时(UTC)。
(2)外业数据采集技术指标按下表执行:
项目/等级
四等
卫星高度角(°)
≥15
有效观测卫星数
≥4
平均重复设站数
≥1.6
时段长度(min)
≥45
数据采样间隔(S)
10-60
点位几何图形强度因子(PDOP)
≤6
(3)GPS的观测
a.采用天宝5800双频GPS接收机4台套,其标称精度为(5mm+0.5PPm)和天宝4600LS单频,GPS接收机3台套,其标称精度为(5mm+1PPm)。
b.外业观测必须严格遵守规定时间,同步接收同一组卫星。
c.天线尽量安置在标志中心的垂线方向上,直接对中,若在寻常钢标下观测时,天线支架要尽量架低,但不得低于0.5米。
d.天线的圆水准气泡必须居中,天线盘上的方向标志线应指向北方,其偏差误差不应大于±5°。
e.电源电缆和天线等各项连接无误,经预热和正确输入各项参数后方可开始进入记录状态。
f.作业员在测站上要详细填写测站记录,包括测站名、编号、作业员姓名、开始和结束信号接收时间、测站近似位置、天线高等。
天线高度应在观测前后各量取一次,读至0.001米,两次量高之差不应大于3mm,取中数后作为天线高。
同时录入电子文档。
g.观测员在作业期间不得擅自离开测站,防止仪器受震动和被移动,防止人和其它物体靠近天线,遮挡卫星信号。
h.在接收机观测过程中不应在接收机旁使用对讲机,雷雨过境时应关机停测,并卸下天线以防雷击。
i.外业观测的原始数据、文件应当天传输并备份。
1.5、GPS网数据处理与精度要求
基线解算时同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差不大于6ppm,环线全长相对闭合差应不大于10ppm;独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式的规定:
Wx≤2
σ,Wy≤2
σ,Wz≤2
σ
其中σ为标准差,W为环闭合差,
n为组成独立环的边数。
平差计算先进行三维无约束平差,采用天宝随机平差软件TGO,以所有独立基线组成闭合图形,以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息,以一个点的WGS—84系三维坐标为起算依据,进行GPS网的三维无约束平差。
无约束平差基线向量改正数的绝对值应满足如下要求:
V△x≤3σ,V△y≤3σ,V△z≤3σ
无约束平差满足设计要求后方可进行二维约束平差,以测区内三等三角点为起算点,在1980西安坐标系下进行二维约束平差。
其中基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差应满足下式要求:
dV△x≤2σ,dV△y≤2σ,dV△z≤2σ
平差后输出二维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位、转换参数及精度信息。
2、监测点的观测方法
沉降点的水平位移观测采用极坐标法。
利用TOPCON332W型全站仪,标称精度2mm+2ppm,±2″,观测时,在一基准点设测站,同时另选取2个固定的方向点(须通视且基准点的连线要与基坑一边线基本平行),作为观测定向用,每次监测检查测站点与其他两点的位置关系,保证起算点稳定,数据可靠。
仪器架设测站点,定向后,测量出各位移点的坐标,由全站仪自动记录坐标数据,回到内业,进行观测数据处理,求取每次的点位位移量。
基坑开挖前一周先测出初始值。
量测精度:
±1mm。
基坑围护墙(坡)顶水平位移监测精度要求(mm)
设计控制值值(mm)
≤30
30~60
>60
监测点坐标中误差
≤1.5
≤3.0
≤6.0
注:
监测点坐标中误差,系指监测点相对工作基点的坐标中误差,为点位中误差的1/
2
最后填制水平位移监测电子日志表并上报资料。
见附表
2、深层水平位移监测(测斜)
1)、测斜仪基本原理
测斜仪所反应的是土体或结构物某一部位的倾斜度。
在土中(或结构中)预埋一根分成几节,彼此用接头连接的管道,使整个管道能随围护结构变形。
变形后每节管道都有一个倾斜度,所有倾斜度累加在一起,就在管子的一端产生了相应的累积变形(水平位移量)。
测斜仪主要由测量系统、管座、测斜管、接管、保护管盖等组成。
2)、使用的仪器
采集仪器:
北京航天CX-06型测斜仪,如下图:
北京航天测斜仪,能自动记录观测数据。
传感器分辨率:
±0.02mm/8″
系统总精度:
±4mm/15m
测量范围:
±50°
数字显示:
4.5位
测量电缆:
Φ9.5mm六芯导线
导轮间距:
500mm
3)、测斜管埋设
在围护墙中预埋测斜管,测斜管绑扎在钢筋网片上,与钢筋网片一同下放,检查测斜管内壁的一组导槽(如图下图所示),使其与围护墙体水平延伸方向基本垂直,测斜管的管口高度与墙体设计高度相当。
密封测斜管底部及各处接头,盖好管盖,防止其内落入杂物而堵塞测斜管。
将测斜管下放到围护墙槽内时,测斜管要背向开挖面放置,并使其垂直度保持在1%以内。
本工程共埋设了4个测斜点,每个测斜点埋深约40m。
在施工中,测斜管常受到破坏,一定要采取保护措
施。
测点点位代码:
CX1~CX4。
测斜管导向槽示意图
4)、测试
第一次测斜前,检查是否有滑槽等现象。
在操作时要特别注意:
①.探头在管底部稳定数分钟或更长的时间(主要是消除探头与水的温差),待读数稳定后,再按每0.5米的点距由下往上逐点进行读数。
②.采取0°、180°双向读数,规定0°方向读数时探头高轮位置靠近基坑一侧。
③.经常校对点距(记录深度)。
④.探头下滑要匀速,不得冲击孔底。
测试时探头沿测斜管内壁导槽上拉。
⑤.测点的读数稳定后方可记录存储。
⑥.墙顶测斜是假定孔顶为不动点,故测量的数据为相对的,因此通过对孔顶平面位移(利用同部位围护墙顶水平位移)值进行修正。
5)、资料整理
①.初始值标定:
基坑开挖前完成测斜数据初始值测定,在多次重复观测的数据中,选取观测数据的平均值作为该孔的初始值。
②.符号规定:
规定测斜管向基坑方向偏移为正值,反之为负值。
③.偏移量:
本次各点测试值与同点号上次测试值之差为本次偏移量,本次各点的测试值与初始值之差为累计偏移量。
绘制累计偏移量~深度曲线图。
3、围护墙护坡桩内力监测
由于本工程基坑开挖深度不一,建筑物对变形要求很高,须在围护墙钢筋笼内设置钢筋应力计以测得围护墙内力变化情况。
在围护墙钢筋笼绑扎后,放入基槽前,将应力计焊接在设计深度处的墙体主筋上,并将导线引出地面,同时作好保护措施避免围护墙混凝土浇灌时被破坏。
本工程围护墙设计墙长约为180来米,宽近70米,整个系统共布设4个监测点,每个点均按设计要求布设在竖向应力监测断面,。
总计埋设应力计数量:
4×4×2=32只应力计。
在围护墙钢筋笼绑扎后,放入基槽前将应力计焊接在设计深度处的墙体主筋上并作好保护措施,避免围护墙混凝土浇灌时破坏。
用频率计实测振弦式钢筋应力计频率的变化,根据出厂时标定的频率~应力率定值,求得应力变化值。
计算公式:
σs=K(F02-Fx2)/S
式中:
K为率定系数(kN/Hz2)
F0为应力计初始频率(Hz)
Fx为应力计本次频率(Hz)
σs为实测钢筋计的应力(MPa)
S为应力计截面积(m2)
4、周边道路沉降监测
周围道路沉降监测是基坑监测中最基本的监测项目,它最直接地反映基坑周围道路变化情况。
在临近基坑周边新中大道、人民东路、博物馆内环路上,沿着垂直基坑方向布设5个沉降监测断面。
每个断面3个道路变形监测点,共布设15个监测点。
监测方法如下:
1)、使用仪器:
德国蔡司NI005A高精度自动安平水准仪、3m铟钢标尺,精度±0.5mm。
监测方法同基坑沉降观测方法一样。
2)、监测方法
监测方法同基坑沉降观测方法一样。
每次监测时,首先要对3个起算基准点进行检测,基准点间高差之差应不大于0.5mm。
往返观测各水准路线,
水准观测的各项限差如下表:
两次读数差
高差之差
往返测之差
环闭合差
高程中误差
0.3mm
0.5mm
0.5mm
1.5mm
1.0mm
每次观测结束后,用微机程序按经典的严密方法进行平差计算,求出每个监测点的平差后高程和点位高程中误差。
最后填制《基坑周围道路沉降监测报表》(该表样式同沉降监测表一样,填好后用电子日志的方式报给甲方或监理)。
5、周边建筑物沉降监测
对基坑周围的建筑进行沉降监测。
在每栋建筑物外墙正负零以上10~15厘米处,每间隔10~20米左右设一个沉降观测点。
共计6~10个监测点。
监测仪器及方法同上述周围道路沉降监测方法。
监测标志样式如下图
根据实地踏勘,规划路南边的建筑物距离基坑有70多米,西北的博物馆距离基坑有60多米,均已超出了《建筑基坑工程监测技术规范》5.3.1条“从基坑边缘以外1~3倍开挖深度范围内需要保护的建(构)筑物、地下管线等均应作为监测对象”(艺术中心工程基坑最深开挖15米,)的监测范围。
因此,本测区不需要观测周围的建筑物。
6、地下水位监测
(1)、监测目的:
水位监测是通过测量基坑地下水位在基坑降水和基坑开挖过程中的变化情况,了解基坑围护结构的止水效果,以及时发现和防止支护结构渗漏、基坑外水土向坑内流失,使判断基坑周边环境安全性的主要依据之一。
(2)、观测方法:
在基坑内外观测井顶部选用一点,做为观测井水位的基准点(与水准网点连测),在此基准点上,用水位计量测此点到井下液面的距离
3)、使用仪器:
采用水位计(仪器精度±1mm)观测地下水位的变化。
4)、点位埋设:
选取坑外观测井作为坑外监测点,基坑共布设8个监测点。
点位代码:
SW1~SW15。
5)、监测:
水准联测各管口高程
后,直接用钢尺水位仪测试水位管内水位深度。
慢慢将探头放入水面,刚接触水面时在钢尺上读数一次,然后慢慢将探头拉出水面,当探头刚离开水面时在钢尺上再读数一次,取两次平均值即为水面之深度
。
特别需要注意的是:
初始值的测定在开工前2-3天,在晴天连续测试水位取其平均值为水位初始值;遇雨天,在雨天后1-2天测定初始值,以减小外界因素的影响。
水位监测计算公式如下:
式中:
----水位高程
----孔口高程
----地下水位深(管口与管内水面的高度差)
----本次水位变化
----累计水位变化
6)、测量精度:
测量误差不大于5mm。
最后填制观测井水位变化日报表。
7、锚杆(土钉)拉力监测
锚杆的拉力监测点点应选择在受力较大且有代表性的位置,如:
基坑每边跨中部位和地质条件复杂的区域。
每层锚杆的拉力监测点数量不少于3根,每层监测点在竖向上的位置宜保持一致测试点应设置在锚头附近位置。
土钉拉力监测点应沿基坑周边布置,如基坑周边中部、阳角处等受力、变形有代表的地方,监测点间的水平间距不大于30m,每层监测数目不少于3个,各层监测点在竖向上的位置应保持一致,的设置与监测方法严格按规范的要求执行。
根据基坑开挖层数,拟监测10根锚杆或土钉拉力,锚杆或者土钉拉力观测使用锚杆压力计。
8、巡查制度
基坑开挖时期,制定基坑安全巡查制度,安排专人对基坑安全进行巡视,并做好巡视记录。
当基坑变形过大时,要24小时进行
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