主墩承台专项施工方案.docx
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主墩承台专项施工方案
主墩承台施工方案
第一章工程概述
1.1工程概况
XXXX
XXX桥为独柱双塔中央索面半漂浮体系预应力混凝土斜拉桥,桥梁跨径组合57.5+172.5+400+172.5+57.5m,桥长860m,桥宽40.8m。
图1.1-1主桥桥型布置图
大桥主塔基础结构形式:
主塔基础位于XX江水域,单个主塔下采用29根,直径2.5m的钻孔灌注桩。
承台为整体式,尺寸为34.5m(横桥向)×24.5m(纵桥向)×6m(高度),矩形圆端形承台周边设置圆端尖角,以减少对水流的影响。
承台顶标高为+4.53m,底标高为-1.47m,承台为高桩承台。
承台采用C40砼,采用单壁有底钢套箱施工。
索塔塔座采用多边形,高3m,顶面顺桥向尺寸为16.5m,横桥向尺寸为19m。
塔座底面顺桥向尺寸为19.5m,横桥向尺寸为25m。
承台/塔座尺寸及形式见图1.1-2所示。
图1.1-2主墩承台构造图
由于主墩位于XX江河道,因此,主墩施工采用修建6m宽钢栈桥与大堤道路连接,便于施工机械设备、材料和人员等通行。
主墩承台采用搭设钢平台进行施工,主墩平台尺寸为75m×40m。
每个主墩平台配置一台跨径35m,净高20m,吊重60t的龙门吊机和一台50t履带吊,用于材料、设备的吊装、移位。
图1.1-3水上钢栈桥及平台总体平面布置图
1.2施工环境条件
1.2.1气象
本工程区域一年四季均有灾害性天气发生,主要灾害性天气有台风、高温及暴雨等。
对大桥施工影响的主要是台风和暴雨。
根据桥址最近三年基础气象资料,初步确定各影响因素出现超标的天数如下表1-2所示:
灾害性天气统计一览表表1.2-1
影响因素
影响天数/年
大风(≥8级)
35
大雾(能见度<1000m)
3
暴雨(≥50mm)
20
洪水(洪水水位≥4.4m)
15
当天最高温度(≥350C)
90
波浪(H1/10<0.8m或T<6s)
影响很少
1.2.2水文
XX江在桥址区宽度近800m,20年一遇流水速度为2m/s。
桥位区域水道为Ⅰ级航道,桥区航道情况复杂,桥区段XX江水为一级水源保护区,施工过程中对水资源的保护尤其重要。
经过收集有关XX江水域的水文资料,近5年主要水文数据如下:
11月至次年5月期间最高水位+2.81m,最低水位+0.45m。
根据施工计划,承台施工拟在11月~次年3月份,施工处于低水位期间。
为安全起见,结合现场实测资料,套箱设计计算时最高设计水位取+3.0m,最低设计水位+0.29m进行控制。
承台顶标高为+4.53m,套箱顶标高取+4.93m,桥址水文资料见下表。
单位:
m
水位频率
警戒
水位
历史最高
10年
20年
50年
100年
200年
水文
出现
时间
4.93
5.22
5.47
5.66
5.88
4.39
5.7
05.6.24
1.2.3地震
据《中国地震动参数区划图》(2001年)桥址区地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应特征周期为0.35s,地震基本设防烈度Ⅶ度,按Ⅷ度区进行设防。
1.2.4通航情况
桥位跨越的XX江水道为内河Ⅰ级航道,来往船只比较多。
1.3工程特点
1主墩承台位于XX江水面上,水上设备及临时材料投入多,施工对航道有影响,需加强与长江航道、海事部门联系,确保长江航运正常运行和施工不受影响。
2环保要求高,施工过程中要注意对水环境的保护,确保水源不被污染。
施工期间加强环保措施建设,减少施工废气、废水、噪音、弃土对环境的污染。
3主墩承台为大体积混凝土施工,施工期间需要加强温度监控,确保承台施工质量
第二章施工方案选择
随着科学技术和施工工艺的发展,水中承台施工的工艺有很多种,如:
土围堰、钢围堰、沉井、钢板桩、钢套箱等,各种工艺有各自的优缺点和适用范围,根据本工程的地质情况和设计特点,本着保证安全、提高质量、节能环保的要求,XX江水道桥主墩承台采用有底钢套箱施工。
有底钢套箱又名钢吊箱,是为深水高桩承台施工而设计的临时隔水结构,其作用是通过侧板及底板上的封底混凝土围水,为高桩承台施工提供无水的施工环境。
钢套箱具有施工工期短、水流阻力小、安拆方便、材料投入小等特点,在高桩承台施工中得到很好的应用。
有底套箱受水深的影响相对很小,利用护筒及其它措施定位较为容易、定位精度高;封底混凝土受底板混凝土约束,质量易于保证,数量准确,套箱悬挂在护筒上面,不接触河床面,不受河床地形的影响。
第三章资源配置及施工进度计划
3.1资源配置
3.1.1人力资源配置
作业层人员配置:
按照总体施工部署共设3个施工作业队来进行水中承台的施工,三个作业队分别为:
①钢套箱加工与制作作业队;②X3#承台施工作业队;③X4#承台施工作业队。
各施工作业队将在项目经理部的统一协调和资源配置下施工。
不包括船舶和浮吊作业人员及潜水工,各作业队的人力资源配置如下表3.1-1所示:
主墩承台作业人员配置计划表表3.1-1
作业队
管理人员
砼工
模板工
钢筋工
吊装工
电焊工
杂工
合计
钢套箱加工与制作作业队
4
-
-
-
16
28
4
52
X3#承台施工作业队
3
16
8
20
12
10
4
73
X4#承台施工作业队
3
16
8
20
12
10
4
73
合计
10
32
16
40
34
44
12
198
主要管理人员配置:
主要负责人如下表3.1-2所示,除以下主要人员外,还配备技术员2人,测量人员2人,试验员3人,专职安全员2人,电工2人。
主墩承台施工主要管理人员表表3.1-2
序号
姓名
担任职务
职责范围
1
全面负责
2
现场生产总负责
3
项目技术总负责
4
现场施工质量监督检查
5
方案设计、实施
6
X3#墩主管技术员
7
X4#墩主管技术员
8
试验检测
9
测量放样
10
安全管理
11
材料设备采购和调配
12
生产进度管理及生产资源调配
3.1.2主要施工设备配置
根据本工程的特点和现场实际情况,并结合项目施工总工期的要求,对该工程施工设备进行合理的配置,并进行有效的管理,确保本工程高效、安全地完成。
拟投入水中承台施工的主要船机设备如下表3.1-3所示:
每个主墩承台施工拟投入的机械、设备表3.1-3
序号
材料名称
规格
数量
部位
1
履带吊
50T
1
套箱安拆
2
龙门吊
60T
1
平台拆除,套箱安装
3
浮吊船
50T
1
套箱转运、拼装
4
汽车吊
25T
1
套箱转运、拼装
5
平板车
10T
1
套箱分块转运
6
空压机
10
配20条风枪,桩头凿除
7
振拔桩锤
90KW
2
拔除平台钢管桩
8
交通船
20人
1
人员交通
9
小桁吊
5T
2
套箱加工
10
砼罐车
8~10m3
8
砼运输
11
砼泵车
60m3/h
2
砼输送入模
12
电焊机
BX1-400
12
钢筋加工
13
钢筋弯曲机
GW40
4
钢筋加工
14
钢筋直螺纹滚丝机
CX-40
4
钢筋加工
15
钢筋镦粗机
40型
2
钢筋加工
16
钢筋切断机
GQ-40
4
钢筋加工
17
装载机
ZL-40
2
上料
18
混凝土搅拌站
HZS90
2
混凝土拌和
19
变压器
2台
500KVA
搅拌站及经理部用电
20
变压器
2台
800KVA
主墩施工用电
21
水泵
若干
抽水
3.1.3主要测量试验仪器配置
根据索塔承台施工及进度需要,主要投入的仪器设备如表3.1-4所示:
投入的测量试验仪器 表3.1-4
设备名称
型号规格
数量
备注
全站仪
TC1800
1
测量仪器
水准仪
NA2
1
测量仪器
万能试验机
WES-1000B
1
试验仪器
压力试验机
DYE-2000B
1
试验仪器
压力试验机
WES-2000B
1
试验仪器
水泥电动抗折试验机
DKZ-5000
1
试验仪器
恒应力压力试验机
BC-300D
1
试验仪器
电热恒温鼓风干燥箱
HWX-C
1
试验仪器
水泥细度负压筛析仪
FSY-150
1
试验仪器
砼贯入阻力仪
ZC-IA
1
试验仪器
标养室设备
BYS
2
试验仪器
水泥净浆搅拌机
NJ-160B
1
试验仪器
水泥胶砂搅拌机
JJ-5
1
试验仪器
混凝土回弹仪
ZC3-A
1
试验仪器
水泥胶砂振动台
ZS-15
1
试验仪器
洛氏硬度计
HR-150A
1
试验仪器
水泥比表面仪
DBT-127
1
试验仪器
弹性模量架子
YL-2B
1
试验仪器
电子称10Kg
YP15000
1
试验仪器
100公斤电子称
TGT-100
1
试验仪器
粗、集料筛
YB
各1套
试验仪器
精密电子天平
JA21002
1
试验仪器
游标卡尺30cm
(0~50)mm/0.02mm
试验仪器
坍落度筒
UJZ-15
4
试验仪器
单卧轴强式(砼)搅拌机
SJD60
1
试验仪器
灌砂筒10cm、15cm
LQ-T150D
各1套
试验仪器
标准振筛机
ZBSX-92
1
试验仪器
钢直尺
2
试验仪器
压碎值仪
ML30KG
1
试验仪器
水泥胶砂流动度测定仪
NLD-3
1
试验仪器
雷氏夹测定仪
LD-50
1
试验仪器
水泥标准稠度凝结测定仪
1
试验仪器
雷氏夹
TCS-1
6
试验仪器
雷氏沸煮箱
FZ-31
1
试验仪器
玻璃器具一批
1
试验仪器
水泥抗压夹具
40mm*40mm
1
试验仪器
连续式标点机
1
试验仪器
水泥留样筒
200*250
40
试验仪器
干湿温度计
HC-7L
10
试验仪器
百分表
0-5mm
30
试验仪器
砼试模
150*150*150
100组
试验仪器
砂浆试模
70*70*70
18
试验仪器
混凝土振动台
HZJ-A
试验仪器
箱式电阻炉
SRJX-4-13
1
试验仪器
3.1.4材料、能源使用计划
材料使用计划
根据施工计划,提前做好主要材料的需求计划,并上报公司统供部,由公司审批并组织进行采购。
进场后由项目生产物机部负责调度、管理和维护,统一调配给各作业队使用。
施工期间,做到在当月进场足够的材料用量并且视市场材料的供应能力和紧缺情况存储材料使用量,从材料源头上保证工程的顺利进行。
能源使用计划
1、施工用电:
每一岸主墩设置不小于500KVA的变压器两座,拌和站设置一座500KVA变压器,以供应基地生产、生活用电。
2、施工用油:
施工基地用油从当地加油站购入。
3、生活和施工用水
⑴项目部生活用水直接从当地自来水管接入。
⑵拌和用水采用打井供应并经化验合格。
3.2施工进度计划
根据实际情况,我项目部将调动相关作业人员和机械设备提前进场到位,做好钢套箱和承台所需材料的使用计划和进场,充分准备,精心组织,克服一切困难,力争于目标工期内完成主墩承台施工任务。
X3#主墩承台单壁钢套箱围堰施工周期分析表3.2-1
施工项目
天数
开始日期
完成日期
备注
基桩施工
2013-10-31
有底套箱施工
68
2013-8-25
2013-10-31
备料、钢套箱加工(先底板、后侧板)
15
2013-12-20
2014-1-5
拆除全部钻孔平台、搭设临时平台
16
2014-1-6
20134-1-21
套箱底板和侧板拼装(含提吊系统)、下放
3
2014-1-22
2014-1-25
封底平台搭设及水下封底
6
2014-1-26
2014-1-31
拟待强3天(具体根据同条件试件强度),抽水3天(含割除个别钢护筒及加设中间钢管)
6
2014-2-1
2014-12-6
割除钢护筒、凿除桩头、清基底焊锚筋、待强。
承台施工
13
2014-2-7
2014-2-20
施工承台第一次(2.5m厚),钢筋绑扎10天,砼浇筑1天,待强及凿毛2天
16
2014-2-21
2014-3-8
施工承台第二次(3.5m厚)钢筋及预埋件(包括0#、1#块和索塔牛腿支架预埋,塔座钢筋、防撞护弦、塔吊及电梯预埋件设置)安装,砼浇筑
第四章施工技术方案
4.1施工方案概述
两个主墩均采用单壁有底钢套箱进行水中高桩承台的施工。
单个主墩承台单壁套箱整体重四百余吨,采用工厂小块加工,现场大块拼装、整体下沉的施工工艺。
钢套箱在钢结构加工场内分28块加工好后采用平板车运输至主墩施工平台上,然后采用龙门吊结合履带吊吊装至墩位处拼装平台上拼装成整体,然后采用17台千斤顶进行整体下放至设计标高。
钢套箱安装完毕后,进行水下封底砼的施工。
封底为C20水下砼,在封底砼达到85%设计强度后,及时抽干钢套箱内河水,即可进行承台大体积钢筋砼的施工。
由于体积较大并结合钢筋布置情况,承台拟分2次(第一次浇筑2.5m高、第二次浇筑3.5m高)进行施工,并采取可靠的大体积砼温控措施。
承台施工完毕后,拆除钢套箱。
承台钢筋在岸上钢筋场集中加工,平板车转运,利用龙门吊和吊车至围堰内绑扎安装;混凝土采用自拌混凝土,砼运输罐车运送到岸边,利用2台泵车输送到承台内进行浇注施工。
为确保后续钢套箱和承台施工的连续性,在拆除钢平台和现场拼装钢套箱前,已安排完成所有桩基的无损检测及桩头挖除工作。
主墩承台施工流程图见图4.1-1。
图4.1-1主墩承台施工流程图
4.2单壁钢套箱结构设计
承台施工采用单壁型钢底板钢吊箱。
钢吊箱采用底板包侧板结构形式,为施工临时结构,结构尺寸为34.5×24.5m。
图4.2-1钢吊箱总体布置图
(一)底板结构形式
底板系统由纵梁、分配梁和面板组成,纵梁采用2Ⅰ45a型钢,长36.2m,间距1.5m、3.5m和4.0m,共10根;分配梁采用采[16a型钢、L100×80×6mm角钢,横向间距为30cm、40cm、45cm,面板采用5mm厚钢板,分配梁与面板之间间断焊接连接(本结构可以采用旧模板代替),底板结构中底模采用旧模板时,应在拼装前,对其认真检查,对于断肋或锈蚀严重的模板进行剔除或补强处理。
纵梁与分配梁之间采用铁丝绑扎。
钢吊箱底板总体布置图如图4.2-2所示。
图4.2-2底板总体布置图
(二)侧板结构形式
侧板系统包括面板、主龙骨、次龙骨、主横肋和次横肋。
面板采用8mm钢板;主龙骨采用[25a,间距80cm;次龙骨,设置在相邻两主龙骨中间,采用∠90×56×7;主横肋[25a,间距320cm、200cm、270cm,共设置3道;次横肋采用120×8mm扁铁,间距40cm;侧板在水面以上设置一道对拉拉杆,底端采用型钢与底板固定,各分块侧板间采用螺栓连接,连接槽钢采用8mm钢板加劲。
图4.2-3单块侧板布置图
(三)内外围囹及内支撑系统
本吊箱拟设置2层内围囹及内支撑(其中顶层内围囹为应对高水位期间承台第二次施工时设置),内围囹及内支撑系统由2Ⅰ45a型钢的围囹和5根Φ630×8mm钢管焊接而成,中心标高为+1.78m、+4.82m。
钢管支撑在围囹上,内支撑与围囹间加垫钢板,同时在围囹型钢上设置加劲肋,防止应力集中,内支撑与底板之间采用2[25a竖撑,外围囹共设置3层,采用2[28a型钢,中心标高分别为+4.82m、+0.73m、-1.77m,其与侧板焊接连接。
(四)底板提吊系统
底板提吊系统由扁担梁、主梁和提吊杆组成,扁担梁采用2[25a型钢,纵主梁采用4Ⅰ36a型钢和边上八字主梁采用2I45a型钢安装至钢护筒上,共7根,底板提吊杆采用930级JL32精轧螺纹钢筋,每个吊点设置1根精轧螺纹筋,共计50根(当吊杆与钢吊箱各结构相影响时,采用扁担梁加吊杆悬吊)。
图4.3-4吊杆布置图
(五)增大封底砼与钢护筒握裹力设施
为提高封底砼承载能力,在钢护筒周边设置锚固钢筋,以增加封底砼与钢护筒之间握裹力。
每根钢护筒周边设置10根φ25锚固钢筋,套箱下放前,先按照锚固筋的形状扩散范围先焊接在底板上;首层封底砼施工完毕,钢吊箱内抽水后,锚固钢筋双面连续满焊焊接在钢护筒四周,然后浇筑第二层封底砼。
4.3施工工艺
4.3.1套箱加工、制作
为加快现场拼接速度并考虑吊装高度、重量限制及便于运输,钢套箱侧板只设竖向接缝(即不设置水平拼缝),单块高度为7.9m,单个钢套箱共分28块,单块宽度为2.4~4.8m,单块采用在钢结构加工场内分块制作好、并分组、编号,然后采用吊车配合平板车转运至X3#、X4#平台处分别拼装,块与块之间采用M22螺栓连接,连接处采用扁铁进行加劲,螺栓分两列交错布置,竖向间距分别为20、40cm。
套箱侧板在定制的台架上分块制作,并设置临时型钢斜撑进行支撑,确保套箱加工制作的稳定性。
各构件在加工和运输过程中应加强防护,不得损伤和撞击,在起吊和下放过程中注意轻提轻放,同时注意人员和设备安全,严格遵守安全操作规程的相关要求。
(1)为了减少和控制焊接应力及焊接变形,在焊接工艺方面,对长焊缝可采用分段反向跳焊法,以减少温度的影响。
(2)钢套箱焊接工艺要求
①面板加劲肋与面板之间及侧龙骨与面板之间可采用间断焊接,每段焊缝长度为5cm,总的焊缝长度不小于接触长度的40%。
②底板分配梁与面板之间可采用间断焊接,每段焊缝长度为5cm,总的焊缝长度不小于两者接触长度的30%。
③面板加劲肋与龙骨、面板加劲肋单面满焊。
④围囹及内支撑各构件之间必须满焊。
⑤面板各分块之间焊缝必须满焊,所有焊缝厚度均不得小于较薄母材厚度。
(3)焊接施工前,对各构件的施焊部位进行除锈,清除油污。
(4)钢吊箱在加工、运输过程中应防止发生碰撞引起构件的过大变形而影响安装。
(5)钢吊箱块段加工过程中项目部及时进行检查和监督、加工完成后及时组织验收。
4.3.2准备工作
为节约时间,拟在基桩施工结束前根据情况提前拆除钻孔平台。
在拆除钻孔平台前,对套箱范围内河床标高进行测量,以确保不影响套箱拼装与下放。
套箱拼装前对钢护筒逐一进行平面偏位、垂直度及标高的测量,作为套箱安装和下沉控制的依据。
底板拼装时要求完成基桩无损检测,基桩桩头混凝土已经进行了挖除,以尽量节省承台施工时间。
套箱拼装平台采用2I36a工字钢,长12m,在护筒外侧设置牛腿进行承重(护筒局部需进行相应加劲)。
拼装平台设计顶标高+2.5m,实际根据水位情况进行调整。
图4.3-1钢套箱安装平台布置图
封底混凝土厚为1.2m+0.3m,封底混凝土标高范围为-2.97m~-1.47m,即为钢护筒附着物清除范围,由专业潜水员在套箱下放前采用钢丝刷对护筒壁进行清理。
清除前,现场技术员需对潜水员进行现场交底,钢护筒周围附着物必须清除干净。
4.3.3安装套箱底板及其下主次龙骨
拼装平台搭设好以后底板拼装前,在钢护筒上用水准仪放出底板的标高线,确保底板拼装时在同一水平面上,根据已经测量放样的位置按图纸逐条安装底板下的纵梁,纵梁中心与承台纵桥向轴线重合。
安装时先将通长纵梁按顺序摆放在拼装平台上,然后逐块从上游靠江心侧铺设钢套箱底板,底板安装时注意其分界线须与主龙骨对应。
底板安装完成后将底板面板采用间断焊接(局部间隙较大处补钢板条)焊接连接。
底板拼装好后,测量检查底板的标高是否在同一水平面上,特别是四周侧板的安装位置要保证在同一水平面上,以保证侧板连接紧密。
要求套箱底板安装的高差不超过2cm。
底板预留孔的位置根据护筒实测位置及垂直度进行预留,确保底板与钢护筒间预留10cm间隙,为确保底板与护筒间缝隙的堵漏效果,采用环形止水板+环形砂袋填塞的方法进行堵漏,安装底板时注意安放各护筒周边的止水环板,止水密封板采用δ=5mm钢板加工,每个止水板分3块加工,套箱下放到位后潜水人员在水下用螺栓连接,保证连接质量,在环板上方用砂袋环压。
封底前由再对护筒周边的环形板及砂袋逐一进行检查,以确保封底时不漏浆。
图4.3-2止水密封圈安装示意图
为便于拆除底板承重梁,在事先焊设的吊环上挂上钢丝绳(两端均带跑头),钢丝绳逐个编号且不允许缠绕。
4.3.4安装套箱侧板以及内支撑
底板安装完毕后,在整个底板上面放出套箱内边框大样(包括中心轴线),在轮廓线上先设置一层10mm的橡胶板,用于填满侧板与底板间的缝隙。
在轮廓线外侧每1.5m设置一道三角挡板,用于侧板安装时限制套箱外移。
利用履带吊及1台龙门吊配合人工按照先两侧后中间的原则逐块安装套箱侧板,安装侧板是特别要控制垂直度和平面位置的准确性。
调好的侧板可以用型钢与护筒临时固定。
全部侧板安装完毕并将位置、垂直度调整符合要求后,安装内、外围囹及内支撑。
套箱侧板间接缝利用螺栓进行连接,拼装时要保证拼缝严密,防止拼缝渗水、漏水,接缝止水处理采用防水胶和泡沫橡胶,即钢套箱侧板可先在连接板缝口上喷涂一层1.0~1.5mm的防水胶,再加垫一层10mm厚、与接缝同宽的硬泡沫橡胶皮,拼装好后再在拼缝的内外侧各涂防水胶一道。
第一道防水胶喷涂之前应将接缝处角钢清理干净,以确保防水胶粘贴牢固。
安装完毕后,再次检查竖缝螺丝是否上紧,橡胶垫块是否完整。
底板和侧板之间设置型钢结合钢楔子限位,不设置焊接或栓接形式的连接,以方便拆除。
图4.3-3钢套箱安装局部大样图
套箱“X”形内支撑钢管支撑在内围囹上,支撑与围囹间加垫钢板防止应力集中,钢管下料时注意两端为相贯线,需精确下料。
在最高水位不超过+3.0m施工时,只安装底层内支撑与内围囹,施工水位超过+3.0m时,安装第二层内围囹与内支撑。
钢管内支撑在中间相交处与底板之间焊接2[25a立柱进行支撑,以加强其整体性。
内支撑先用临时平台固定在护筒上,套箱下放到内围囹标高与内支撑标高一直时位后再跟内围囹焊接。
因为内围囹和斜撑后装,所以套箱拼装完成后在套箱顶口用2I36a工字钢临时固定,防止在起吊过程外张而变形。
钢套箱内、外围囹及内支撑等均要按设计要求焊接牢固。
安装套箱侧板时,及时连续记录近期最低水位,为保证套箱在封底时内外水头一致,在套箱侧板CB-2上设置直径为120mm的连通孔,连通孔中心标高为+0.3m,一个钢套箱共设置4个。
连通孔在套箱外侧用无缝钢管焊接,然后加钢丝软管接长,便于与外侧水头连通或阻断。
并要求洞口比近期最低水位略低,以便封底时套箱内外水头差基本为零,日后抽水时把钢丝软管提出水面即可。
4.3.5安装提吊系统进行套箱下沉、定位、体系转换
钢套箱侧板、底板和围囹及内支撑拼装完毕之后,设置钢套箱的吊架承重梁、底板吊杆等辅助设施,并再次测量检查复核钢套箱的尺寸、轴线、标高,并对侧板、底板进行全面检查,发现有破损破漏的地方应及时补强、修复,防止封底时跑浆、漏水。
承重梁采用3I36a型钢,要求所有承重梁设置在统一标高上,保证所有吊杆
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