深圳妈湾电厂施工方案.docx
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深圳妈湾电厂施工方案
深圳妈湾电厂施工方案
第1节振冲挤密砂基新工艺
深圳妈湾电厂地处深圳市南头区妈湾港规划中的9一l1号泊位。
一期工程为2台300kW机组,所用场地系开山填海而成,生产附属建筑物用地系开山碎石回填后采用强夯法加固地基。
主厂房区系砂回填而成,回填后砂面标高为2m,海水平均潮位为0.99m,砂层厚度在6~15m,总方量达60.3万m³,经标准贯入度检验(N4击),为松散饱和的中粗砂。
主厂房区主要建筑物基础及主要设备基础采用H型钢桩打入海底岩石承载。
为了减小松散砂层沉降对H型钢桩形成负摩擦力,增加钢桩荷载以及防止在地震荷载作用下砂层出现液化,并为了直接承受小型建(构)筑物及小型设备荷载,设计要求砂层达到中密状态,即N15。
l.方案的选择
由于国内外对新填砂基处理的工程实例很少,无这方面的经验。
本工程先后采用了四种方案进行实验。
即爆炸挤密法、强夯挤密法、爆炸强夯联合作用密实法以及振冲挤密法。
经过实验分析:
爆炸法基本上能使6m以下砂层达到中密,但质量很不稳定且施工成孔困难,但时间效应较明显;强夯法虽然施工简单,但只能使6m以上砂层基本达到中密,对6m以下影响很小;爆炸强夯联合法基本上能使砂层达到中密,但爆炸施工时成孔困难;振冲挤密法对于6m以上和6m以下的挤密效果都较好,能使砂基达到中密(Nl5),同时质量稳定。
通过对质量、进度、费用等各方面比较,最后确定采用振冲挤密法。
所谓振冲挤密法,概括起来说就是利用高压水冲击将大功率振冲器沉入砂层,到达设计深度后减少水量,留振一段时间后上拔一定距离并回填砂,如此循环,从而将砂层挤密。
2.振冲机具设备
25t~50t吊车1台,钢门架(高15m)1座,导杆(配水管)1根,振冲器(30kW或55kW)1个,控制柜1个,分水器
1个,高压胶皮水管(50,60m长)7根,电缆100m,电焊机1台(维修水管用),铁锹3把。
3.施工准备
(1)技术准备:
通过实验得出采用ZCQ一30振冲器桩位间距确定为2m,ZCQ-55型振冲器间距为2.6m,桩位采用等边三角形布置。
为便于施工组织和施工管理,把需挤密区域划分为30m×31.2m若干小区并给出桩位布置图,同时根据填砂区原水深图确定砂层厚度。
桩长为砂层厚度减去50cm(以防高压水冲击把污泥返上,影响挤密效果)。
振冲成孔时所需水压为0.8~lMPa,根据砂层渗透系数,保证下冲时水从孔中返出,计算出用水量,确定供水管道直径和水泵功率及数量。
经实验得出两种功率振冲器的留振时间见表4-2-1。
振冲器留振时间表4-2-1
振冲器规格
30KW
55KW
J挤密电流(A)
留振时间(S)
挤密电流(A)
留振时间(s)
空载电流+20A
35~55
55~70
70
90
60
30
10
空载电流+20A
55~65
65~100
100
90
60
30
10
(2)人员组织与培训:
一台机组需吊车司机I人,反铲司机1人,指挥1人,记录l人,调节水量1人,拖胶皮水管7人(包括一名电焊工),共计12人。
人员齐全后,应先向各操作者介绍本工艺的原理和操作要求,明确各自职责,掌握操作规程后才能上岗。
(3)设备组装:
振冲挤密工艺,根据各机具用途可划分为三个系统。
1)水系统:
建立水泵房,铺设铸铁主水管,安装分水器和胶管连接。
2)电气系统:
发电机就位,电缆铺设,控制柜连接与检查。
3)机械系统:
导杆制作,水管焊于导杆上,钢门架制作,吊车与门架连接,导杆与振冲器连接。
最后把胶皮水管和导杆上进水口连接,控制柜与发电机及振冲器连接,整个装置就组装好了(如图4-2-I)。
4.施工操作程序
5.施工体会及注意事项
1).在上拔过程中出现拔不动的现象,应关闭主、侧喷水阀门,过一段时间再试拔。
如仍拔不动,应点动电机,边点边拔,千万不可硬拔。
2).下冲成孔困难。
一种情况是发现振冲器头部有碰撞痕迹,则下有石块,应把桩位移动50mm再成孔,另一种情况是在粗砂、砾砂区下冲到7~8m时,电流超过额定电流,并反复多次,此时应关闭电机(在实验时,有时下冲20~30次尚达不到设计深度),可利用高压水下冲,让砂返出,振冲器徐徐下沉,到达设计深度后再开启电机留振。
3).在操作中三相电流表指针跳跃很大,且无规律,则为电缆绝缘有破裂,出现漏电,必须检查电缆,维修或更换。
4).振冲器下沉过程中,偏移原位,导管倾斜。
此时为主水管不对称,或水管出水口径大小不一致,此时应更换水管,保证水管对称和各水管出水口大小一致。
5).下冲过程中导杆打转,使胶管缠绕在导杆上。
这种情况发生在边坡砂层,由于振冲器碰到石块,则应修改桩长。
6).水管堵塞。
因为把水管阀门关死、砂倒灌水管,因此不能把阀门关死。
7).由于导杆与振冲器是由橡胶减振器连接,必须在导杆和振冲器上焊拉环,用钢丝绳连接加固。
8).电缆在导杆顶端必须固定牢,在导杆内须保持拉直,以免电缆磨破漏电。
9).胶管必须用钢导管和卡子夹牢,防止高压水冲开伤人。
第2节百米高边坡爆破技术
2.1概况
妈湾电厂厂区是开山劈石、填海造陆的海陆两域场平工程,厂区占地41.7万m²,其中陆域为14.5万m²,填海为27.2万m²,爆破量近392万m3,开山区长1400m,宽约150m,开挖高度最高近百米。
东北方为深圳华英通讯公司收讯站,距开挖边界约120m;东南方右炮台山为南海油脂(赤湾)公司油罐区和赤湾仓库,距开挖边界分别为30m和50m。
开山山体为花岗岩,其岩石属强风化至中等风化类,而中部石英岩脉贯入和磁体石英岩残留,表面微风化,岩性坚硬,f值为8~14,地下水丰富。
按设计要求,填海石料粒径600mm,海堤心料粒径300mm;开山最终边坡分8个台阶,阶高12m,阶宽2.5m,边坡坡度1:
1~1:
0.4(如图4-2-2所示)。
2.2施工方案的选择
妈湾电厂开山爆破工程施工难度极大。
首先,地理位置特殊,由于开挖边界与邻近建(构)筑物相距太近,爆破影响问题严峻;其次,山体崖高坡陡,施工条件困难;另外,爆破粒径、开山边坡要求严格,爆破技术水平高;还有爆破量大且工期紧迫,安全与管理问题突出。
根据设计要求、工程特点和施工条件,我们确定了由上至下台阶式分层开挖方案,并同时应用了三种不同的爆破技术,即:
(1)各台阶边坡采用了“深孔预裂爆破",以确保最终高边坡面平整成形及岩体稳定;
(2)台阶开挖采用“深孔多排微差挤压爆破”,以确保填海及护堤石料粒径符合设计要求,(3)右炮台山采用“深孔微差控制爆破”,以确保临近构(建)筑物的安全。
2.3爆破施工
(1)深孔预裂爆破:
爆破目的是沿炮孔轴线方向从上而下形成具有一定宽度的贯穿裂缝,把开挖区和保留区岩体分开,在开挖区爆破时,预裂缝起着使保留岩体不被破坏的作用。
l)爆破参数的确定:
目前,国内外对这项技术理论尚处在研究、完善阶段,爆破参数主要以实地试验的方法来确定。
我们根据妈湾电厂工程地质条件、所用钻孔机械和火工材料性能,参照国内外类似工程经验,在开山区通过三次试爆,确立了初步爆破参数后,在施工中密切观察线装药密度、孔径和孔距三者之间的关系,摸索探讨装药结构和堵塞特点,在不同地质条件下进行合理调整,通过多次试验和施工,最终确定以YZ-150型潜孔钻钻孔,以乳胶炸药、导爆索(爆速大于6500m/s)为一体的深孔爆破参数,见表4-2-2。
深孔预裂爆破参数表4-2-2
项目
符号
单位
参数
风化岩石
无风化岩石
钻孔直径
钻孔角度
钻孔深度
炮孔间距
不偶合系数
线装药密度
其中:
底部
上部
堵塞长度
分段延时
d
α
L
a
m
Δ线
L2
Δt
mm
°
m
cm
g/m
g/m
g/m
m
ms
100
45~75.96
H/sinα
100
3125
200~250
(2~2.5)Δ线
100
1.5~2.5
50
100
45~75.96
H/sinα
100~120
3125
80~320
(2~2.6)Δ线
100~150
0.8~1
50
注:
H为梯段高度
2)施工要点
a.深孔预裂爆破施工,钻孔工艺是关系到能否达到预裂面平整、设计轮廓线准确的关键工序。
它主要受钻机性能
和钻孔场地平整的影响,要求钻机钻杆挠度不易过大,场地尽可能平整,保证钻机定位准确。
b.台阶式预裂爆破,对平台基面保护尤为重要,它直接影响各平台预裂孔口段质量。
施工中,平台基面保护层必需留足,严禁钻孔超深。
c.在装药结构中,注意药量上小、下大均匀线布药卷,才能有效克服底部岩石夹制力,同时减少了孔口部爆炸波冲击力作用,使孔底段岩体仍完整稳定,半孔痕保留完整。
d.堵塞长度与岩石性质及孔中水深等因素有关,在坚硬岩石、孔中水深时,堵长取小,软性岩石取大。
本工程施工环境复杂,在右炮台山、油罐区周围,施工中为保证安全,采取了L2=2.5m的超长堵塞,安全、质量均得到了保证。
e.关于预裂弧线和直角拐点及直线分段的处理,我们从工程实践中观察得知,预裂爆破时,两端裂缝宽度由大到小,区长约l.2~1.5m,裂缝随岩石构造变成无规律。
对此,在拐点和段端头,爆破时留一空孔导向。
实践证明,能使预裂缝按导向孔预裂成缝,这是因导向孔成了预裂爆破第二自由面,受爆炸应力波反射拉伸和高压气体作用,裂缝宽度增大,方向准确,拐点和端点接头预裂面仍平整光滑。
3)爆破效果:
采用如表4-2-2所列的爆破参数,使深孔预裂爆破在本工程实际应用后产生了令人满意的效果,主要表现在:
a.确保了设计保留边坡岩体的稳定,预裂面残留半壁孔痕明显,岩体结构完整,半孔痕保留率在85%以上。
b.预裂爆破后,沿孔轴线明显产生的裂缝宽度约5~20mm。
c.预裂面平整、光滑,设计轮廓面准确,有效控制了超欠挖。
d.基本根除了边坡危石,确保了平台下层施工作业安全。
e.预裂缝减少深孔爆破地震效应强度明显,预测资料表明,预裂缝在冲水5~6m深时,仍降低振动速度50%~70%。
(2)深孔多排微差挤压爆破:
该爆破技术是在深孔爆破经验的基础上,应用非电塑料导爆管起爆网络,以非电塑
料导爆管的特性,只用两个段别,组成孔外延期起爆网络。
操作简便,一次可以起爆多排、甚至几十排。
克服了一般深孔爆破、电雷管起爆网络一次只能起爆2~3排的弱点。
1)爆破参数的确定:
深孔多排微差挤压爆破参数合理与否,直接影响爆破效果和经济效益。
施工中,依照填海粒径要求,采用YQ-150型潜孔钻钻孔,通过实地试验,同时对爆破震动进行了监测,为确保建(构)筑物安全无损,根据爆破震动波形分析、整理确定的深孔多排微差挤压爆破参数见表4-2-3。
序号
项目
符号
位
参数
备注
1
梯段高度
H
m
10~12(10~12)
2
钻孔直径
d
m
150(105)
3
钻孔角度
α
º
75(75)
4
孔深
L
m
H/sin+h(H/sin+h)
平台马道不超深
5
最小抵抗线或排距
Wb小
m
4~4.5(3.8~4)
6
孔距
a
m
4.5~5(4.3~4.5)
7
超钻深度
h
m
0.5~1(0.5)
8
药包直径
d药
mm
13080(13080)
9
单位耗药量
q
kg/m³
0.45~0.6(0.4~0.45)
风化岩石取小值
10
堵塞长度
L
m
4.5~5(6.5~7)
用凿孔石渣堵塞
11
保护层厚度
p
m
1~2(1.5~2)
最后一排孔至预裂面保留厚度
12
微差时间
t
ms
50(50)
13
装药结构
连续柱状宝塔或间隔(装连续药)
在施工中,通过对表4-2-3所列爆破参数进行了调整优化,使爆破规模进一步扩大,一次起爆的最多排数达32排,一次起爆药量达15t,大大提高了爆破丁的综合经济效益。
2)主要技术环节
a.在施工中常采用小斜线式(图4-2-3a)和三角形式(图4-2-3b)起爆网络,降低大块率效果显著,爆堆集中。
b.最大一段安全药量的确定至关重要。
深孔多排微差挤压爆破,一次起爆排数多、孔深、药量大,地震破坏作用影响范围比较大。
设计提供对附近建,筑物爆破震动速度按小于5cm/s控制。
经长期震动观测,华英通讯站的震动速度定为3cm/s,油罐区、赤湾仓库震动速度定为小于5cm/s,同时将观测爆破震动速度值整理分析,建立了经验公式,并据此计算,科学地定出控制最大一段安全药量(见表4-2-4)。
最大一段安全药量控制表4-2-4
最大一段
安全药量(kg)
3cm/s
81
223
651
2197
5208
5cm/s
43
201
554
1615
5452
爆心至建(构)筑物距离
30
50
70
100
150
200
经工程监理长期对爆破震动值进行监测,震动速度均小于控制值,爆区附件的建(构)筑物均完好无损。
3)爆破效果
a.大块率大大减少(指石料粒径大于600mm),据统计资料,第一排大块率为1%~3%,其余各排不超过0.5%,
综合大块率小于1%。
因此,二次解炮量也大大减少。
b.爆堆平缓集中、松散性好,抛塌高度及宽度适中,有效地提高了控制效率。
c.爆破网络安全、准爆,元拒爆现象。
d.从爆破施工实践中得出:
第一排炮孔的孔底部适当增加超深和药量(比正常炮孔增加5%~l0%),或适当减小底盘抵抗线,便彻底消除了残留炮根。
e.由于最后一排孔的钻孔角度与预裂面坡度一致,爆破后,岩石完全沿预裂面塌落。
(3)深孔微差控制爆破:
深孔微差控制爆破是在深孔多排微差挤压爆破技术的基础上,通过现场施工试验发展成的一种特殊深孔爆破技术。
所谓“控制",即指爆破产生的危害不超过特殊要求的允许界限。
根据控制要求,施工中必须确保华英通讯站、油罐区、赤湾仓库正常工作,严格控制爆破滚石、飞石、冲击波、震动等爆破危害。
1)爆破参数的确定:
施工中,按“控制”要求,对深孔多排微差挤压爆破参数作了针对性调整,并在实践中不断完善,其参数见表4-2-3中括弧内数字。
2)技术要点
a.装药采用连续结构,降低药柱高度,药量分布于爆孔中、下部,堵塞超长,以减少孔口表面爆轰波等爆破危害。
b.起爆网络为排式,一次起爆2~3排,开创良好的爆破临空面,绝对控制起爆方向,减少震动强度等爆破危害。
C.在开挖区周围设防滚石沟槽和竹篱笆防护栅栏,爆破表面采用铁丝网、竹芭等多层履盖,控制爆破滚石、飞石等危害。
3)爆破效果
a.由于爆破的特殊性,使综合大块率达到l.5%,大块石主要分布在爆堆表面,便于二次解炮和挖装。
b.由于最大一次药量合理,有效控制了爆破振动强度,爆破规模得到了扩大,提高了施工工效,同时杜绝了一切安全事故,完全保证了预计的距原有建(构)筑物3~6m的安全距离。
2.4技术经济评估
对妈湾电厂开山工程百米高边坡实施预裂爆破后,保留边坡面外观齐整,因此,只需对风化类和岩体完整性差的保留边坡预裂面作简单处理,高边坡就能达到长期稳定的目的,不但可为国家节约大量技资,同时工期缩短。
而深圳某电厂,在开山中采用嗣室大爆破,挖运完成后,进行边坡处理,一次投资就达2000多万元,且占用了工期一年多。
两者相比,妈湾电厂爆磁工程投资降低约70%,同时工期也相应大大缩短。
深孔多排微差挤压爆破可大大降低大块率,减少大块石二次解炮工作量,同时减少了爆、挖、装的循环作业时间。
据初步估算,与一般深孔爆破相比较,平均节约成本2.83元/m³,施工工效可提高数十倍。
2.4.1钢筋混凝土外筒壁施工
(1)特点:
1)烟囱上、下口直径大(外径分别为11m和21.8m),外筒壁与钢内筒之间设有6层钢平台,各层平台间设有检查维修用旋转钢梯,其安装无法随外筒滑模施工同步进行。
2)钢筋密集,60m以下为内、中、外三层钢筋,60~205m之间为内、外两层钢筋,竖向钢筋不能用搭接接头。
3)混凝土量大,为4955m³,接近同类烟囱的两倍。
4)施工准备时间短,为了避开台风季节并给邻近工程顺利施工创造条件,外筒必须在1992年3月初起滑,5月31日前滑完。
(2)主要技术措施:
1)平台:
采用辐射桁架式整体平台(见图424),直径为24.2m,设有40榀辐射梁,40套提升架,配备80套撑顶模板套件和40套收径装置,平台中部设有直径为3.08m的中鼓筒与辐射梁饺接,中鼓筒上设有3孔10m高随升井架,其中两孔用作垂直运输吊笼运行通道。
整个平台在初滑时设置120个GYD35千斤顶(空滑安装预留孔和烟道孔洞段时,另外增设20个),由两台HYKT36A型液压控制仪来控制提升、纠偏和纠扭。
2)垂直提升系统:
采用4台DJS52卷扬机拖运两个0.55m³的人、货两用吊笼,卷扬机起重量为2~5t,提升速度19~40m/min,为双机抬吊,平台上还设有起重量为3kN的摇头拔杆。
3)模板:
为专用滑模模板,分三种类型,即:
固定模板、收分模板和抽拔模板。
内模高1.35m,外模高1.50m。
4)混凝土浇筑高度:
每层混凝土的浇筑高度控制在250~300mm。
5)平台改装:
筒体随着高度的增加,直径由21.8m逐步收缩到11m。
为保证安全施工,在烟囱标高105m处对平台进行了改装,拆除了20榀辐射梁及桁架、提升架系统,千斤顶由原来的120个减为60个,适度切除了外挑过长的辐射梁,从而减少了外平台面积,减轻了平台自重,改善了操作条件,有效地保证了滑模施工在安全、合理的条件下顺利进行。
(3)六项新技术的应用
1)零米起滑:
安装孔、烟道口区段空滑采用钢筋或混凝土假柱加固,洞口侧模采用随滑模施工逐节支
护安装的木模板。
2)综合防偏扭预控技术2采用设在地下室中的J2激光经纬仪配合J2经纬仪进行烟囱垂直度以及扭转度的监测,采用水平仪配合千斤顶限位套进行平台水平度控制和调整;跟踪现场施工实况,及时采用平台高差法、千斤顶垫铁法、改变锥度法等纠偏及倒链牵引法等纠扭措施。
3)钢筋冷挤压接头:
采用国家科委、建设部“八五”计划重点推户项目“钢筋冷挤压连接新技术”,接头性能可靠,连接稳定,施工方便且工效高。
本工程共做了20、22、25、28四种规格12800个冷挤压接头,解决了雨天现场竖向钢筋无法焊接的难题,满足了设计和施工要求。
4)随升井架的安全体系:
采用的辐射椅架式整体平台,设计合理,整体性好,易于控制和纠正筒身的偏扭,组装、改装和拆除简便安全;采用双机双绳吊笼的安全保险装置。
5)混凝土表面综合处理技术:
即随滑模施工对出模混凝土表面进行整平压实处理。
6)滑模平台进行整体拆除:
由于平台辐射桁架的上弦杆与平台中鼓筒的连接处设计成饺接,而辐射桁架的其它节点均设计成螺栓连接点,因此,既利于安装,又利于整体拆除。
2.4.2钢内筒的制作与安装
210m套筒式烟囱钢内简直径7m,钢板厚为:
标高0~50m为14mm;标高50~130m为12mm;标高130~210m为10mm。
内筒总重量为425.4t。
(1)钢内筒制作:
采用“短板长接一次成圆',制作工艺,即将多块短板经剖口后焊在一起接长等于钢筒周长后,经卷板机卷制成圆,再合口焊接后进行整圆滚动,使成规则自然圆筒。
每个筒节高度为7.2m。
1)卷板工艺程序:
见图4-2-5。
2)制作要点
a.钢板接长前配板时应注意两条边要相对平行,对角线要相等,以保证成圆后筒径相等、两环口平行,使制成的钢筒为正圆柱体。
b.在卷板机上增加两个对称的托架棍和支重辘,使钢筒卷制过程稳定并易于对接合口(见图4-2-6)。
c.已成圆的钢筒从卷板机上卸除前,可在筒内用工字钢设3道临时支撑,以保证钢筒在起吊时不易变形(见图4-2-7)。
(2)钢内筒安装:
1)安装方案的选择:
经过对气顶倒装法、自爬式液压顶升倒装法、机械提升倒装法、多级接力提升倒装法等多种安装方案的详细论证、分析和对比,结合本工程特点,选用了“卷扬机三级接力提升倒装法”安装2l0m烟囱钢内筒新技术,即在混凝土外筒内壁设置三级滑轮组,标高分别为105m、l70m、205m分节钢筒由下部滑轮组提升到上部滑轮组可接应的高度后,转由上部滑轮组继续提升。
这样,通过三级滑轮组的接力传递,完成钢内筒的安装(见图4-2-8)。
2)主要安装环节
a.钢内筒、钢梯、钢平台的安装顺序:
合理安排好这三者的施工顺序,是保证施工人员高空作业安全、方便的重要环节。
由于钢平台止晃点与钢内筒的间距只有40mm,若平台先于内筒安装而再垂直移动操作平台时,将会带来很多不便和不利,因此安装顺序应为:
旋转钢梯钢内筒钢平台。
但平台未安装之前,旋转钢梯不能贯通,为此,在安装钢梯时应增设措施直梯以方便施工。
b.提升吊点的设置:
提升吊点的设置应以防止简体变形以及不损害母材为原则。
由于吊耳不能直接焊在较薄的筒壁上而采取了环向加强处理。
作法是:
在钢内筒上对应于每35m一层的钢平台处,设置加强环,并以此作为承重牛腿,将钢筒荷载传递给滑轮组。
c.吊点卡具设计:
首先必须满足强度要求,其次卡具与筒体结合要紧密,另外卡具还应易于拆装。
本工程卡具采用抱箍系统。
抱箍为焊接组合断面,沿圆周由四段组成,其间以14组M40螺栓连接,并用15t千斤顶调节收紧,使之紧密结合。
l
d.承重吊点的布置和处理:
分别设于外筒壁标高105m、170m和205m的三个承重吊点系统是由措施钢j梁(包括承重小梁、主梁、斜撑和外筒预埋件)组成的,并嵌入混凝土外筒壁内(见图4-2-9)。
由于钢内筒的荷载由此而传递给烟囱外筒壁,因此有必要对外筒壁的混凝土局部承压进行验算。
e.滑车组的分布和绳具配置:
三个承重点共配置12组滑轮,其钢丝绳安全系数K=5.5,经计算确定的三级滑车技术参数见表4-2-5。
f.起吊滑车组的转换:
当钢内筒节提升至上部滑车组可接应高度时,将其支承于台车上作全位支承顶紧,然后拆除对称的两组动滑车组,并换装于上部相应的动滑车组工件上,用卷扬机收紧稳定后再进行其余两组动滑车的转换。
g.筒体对接及归位:
下段筒节推进混凝土外筒内与上段筒节合口时,先由设在台车底部的8台50t千斤顶对下段筒节进行调节,在上下筒节对接好之后即可施焊合口。
简体归位时,可在下段筒节上端设置装配式归位座,以确保筒节顺利归位。
h.提升中的同步问题:
钢内筒在正提吊装中由于采用几台不同转速的卷扬机,因此提升中的不同步现象是不可避免的。
施工中采取了对相对滑车组配置了不同转速卷扬机并配合目测作单机调整等措施,使慢动卷扬机(r6.3m/min)的不同步问题得到解决。
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