CN111335915A - 一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构及方法，包括隧道仰拱本体，隧道仰拱本体具有仰拱底板，隧道仰拱本体沿着隧道长度方向均匀间隔铺设有横向支撑件，隧道仰拱本体两侧分别锚入有若干根锁脚注浆锚管，相邻两个横向支撑件之间通过若干个纵向连接钢筋连接固定，所有横向支撑件、所有纵向连接钢筋共同构成平面支撑框架；平面支撑框架底部与仰拱底板之间形成有仰拱回填区，仰拱回填区、平面支撑框架中分别浇筑混凝土，平面支撑框架顶部施工隧道路面。本发明在隧道仰拱填充层内沿隧道纵横向设置有支撑件以及打设锁脚注浆锚管，可有效增强隧道仰拱的结构刚度，可以修复隧道仰拱隆起破坏问题。
Description
技术领域
本发明涉及公路隧道技术领域，尤其涉及一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构及方法。
背景技术
随着中国公路网的建设，公路建设中涌现了大量的隧道工程，当隧道穿越软弱围岩黄土地区或地质环境较为恶劣的区域时，部分隧道仰拱施工过程中或完工后出现了不同程度的仰拱隆起现象，不仅会造成仰拱破坏，而且对隧道的结构安全和后期运营期间行车安全都存在较大的威胁。因此，如何及时有效的处理隧道仰拱隆起破坏已成为公路隧道施工及养护过程中高度关注的问题。
仰拱隆起的原因是一个及其复杂的物理和力学过程，与隧址区的围岩特性、水文状况、开挖支护及围岩地应力等因素紧密相关。隧道仰拱隆起一般在隧道施工过程中或是仰拱结构完成之后出现。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构及方法，在隧道仰拱填充层内沿隧道纵横向设置有支撑件以及打设锁脚注浆锚管，可有效增强隧道仰拱的结构刚度，可以修复隧道仰拱隆起破坏问题；并且型钢支撑结构体系简单，施工方便，工程实践性强，具有很好的应用前景和推广价值。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，包括隧道仰拱本体，所述隧道仰拱本体具有仰拱底板，所述隧道仰拱本体两侧分别具有矮边墙，所述隧道仰拱本体沿着隧道长度方向均匀间隔铺设有横向支撑件，所有横向支撑件呈平面铺设，所述横向支撑件两端端部分别与隧道仰拱本体的矮边墙连接固定，所述隧道仰拱本体两侧分别锚入有若干根锁脚注浆锚管，每个横向支撑件的一端对应四根锁脚注浆锚管，相邻两个横向支撑件之间通过若干个纵向连接钢筋连接固定，所有横向支撑件、所有纵向连接钢筋共同构成平面支撑框架；所述平面支撑框架底部与仰拱底板之间形成有仰拱回填区，所述仰拱回填区、平面支撑框架中分别浇筑混凝土，所述平面支撑框架顶部施工隧道路面。
为了更好地实现本发明，所述平面支撑框架两侧分别固定有纵向支撑组件，所述纵向支撑组件由若干个纵向支撑件依次通过连接垫板连接组成。
作为优选，所述横向支撑件为H型钢，所述纵向连接钢筋与横向支撑件焊接固定，所述锁脚注浆锚管的第一端通过U字形钢筋焊接固定于横向支撑件上，所述锁脚注浆锚管的第二端为锥形部。
作为优选，所述锁脚注浆锚管靠近第一端具有止浆段，所述锁脚注浆锚管除开止浆段的其余部分为注浆段，所述锁脚注浆锚管的注浆段上均匀设有若干个注浆孔。
作为优选，所述锁脚注浆锚管的第一端设有加筋箍。
作为优选，所述平面支撑框架周边设有支护模板。
作为优选，所述平面支撑框架底部与仰拱底板之间设有若干个支撑平面支撑框架的水泥垫块或钢筋凳。
作为优选，所述纵向支撑件沿着隧道两侧仰拱的矮边墙进行纵向布设，所述纵向支撑件在连接端部焊接固定有连接垫板，所述连接垫板上开有螺栓孔，相邻两个纵向支撑件的连接垫板分别通过螺栓连接固定。
一种用于仰拱施工期间隧道仰拱隆起破坏修复的方法，其方法如下：
A.首先对隧道仰拱隆起破坏的仰拱回填区域进行凿除，仰拱回填区域凿除深度为15～20cm，凿除区域为隧道二衬矮边墙之间所有仰拱回填区域；纵向凿除间距为以仰拱破坏处的桩号为中心，沿隧道纵向向此桩号两侧分别延伸10～15m的范围，所述区域范围内需清除的仰拱回填部分须凿除干净，并清理干净浮渣；
B.将横向支撑件沿着隧道长度方向间隔50cm进行设置，横向支撑件直接顶在隧道二衬两侧的矮边墙上，横向支撑件与两侧矮边墙紧密连接；
C.相邻两排横向支撑件通过纵向连接钢筋进行焊接连接，相邻两个纵向连接钢筋之间的间距为100cm，相邻两排横向支撑件之间的纵向连接钢筋需错开50cm进行焊接，焊接长度不小于5倍纵向连接钢筋的直径，所有横向支撑件、所有纵向连接钢筋共同构成平面支撑框架；在平面支撑框架和仰拱底板之间分别设置3cm厚的水泥垫块或是3cm高的钢筋凳；
D.将锁脚注浆锚管在横向支撑件两端进行打设，横向支撑件每端打设四根锁脚注浆锚管，所述锁脚注浆锚管以30～45°外插角穿过二衬及初支打入围岩，锁脚注浆锚管端部通过U字形钢筋焊接于横向支撑件上，锁脚注浆锚管的注浆采用水泥净浆液，注浆压力为0.5～1.0MPa；
E.平面支撑框架和锁脚注浆锚管施工完毕后，共同组成钢架支撑体系，然后在平面支撑框架外侧铺设支护模板进行混凝土浇筑；
F.平面支撑框架混凝土浇筑完成后，后期进行隧道路面施工时，在水泥混凝土路面基层上部铺设双层钢筋网。
一种用于隧道运营期间隧道仰拱隆起破坏修复的方法，其方法如下：
A.首先对隧道仰拱隆起破坏的隧道路面和两侧电缆沟槽进行凿除，凿除至仰拱回填区域顶面，在仰拱回填区域按照纵向支撑件和横向支撑件的布置位置进行刻槽，刻槽深度约为15～20cm，凿除区域为隧道二衬矮边墙之间所有电缆沟槽及仰拱回填区域；纵向凿除间距为以仰拱破坏处的桩号为中心，沿隧道纵向向此桩号两侧分别延伸10～15m的范围，所述区域范围内需凿除的路面和电缆沟槽部分须凿除干净，并清理干净仰拱回填区刻槽内的浮渣；
B.将纵向支撑件沿着隧道二衬两侧矮边墙纵向布设，并通过连接垫板使用六套螺栓螺母进行连接固定，纵向支撑件和连接垫板进行骑缝焊接；
C.将横向支撑件跟左右两侧的纵向支撑件进行焊接连接，所有横向支撑件沿着隧道纵向间隔50cm设置，相邻两个横向支撑件通过纵向连接钢筋进行焊接连接，相邻两个纵向连接钢筋之间的间距为100cm；相邻两排横向支撑件之间的纵向连接钢筋需错开50cm进行焊接，焊接长度不小于五倍纵向连接钢筋的直径；所有横向支撑件、所有纵向支撑件、所有纵向连接钢筋共同构成平面支撑框架，在平面支撑框架与仰拱底板之间分别设置3cm厚的水泥垫块或3cm高的钢筋凳；
D.平面支撑框架施工完毕后，在平面支撑框架外侧铺设支护模板进行混凝土浇筑；
E.平面支撑框架混凝土浇筑完成后，对隧道路面和电缆沟槽进行修复，进行隧道路面施工时，在水泥混凝土路面基层上部铺设双层钢筋网。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明在隧道仰拱填充层内沿隧道纵横向设置有支撑件以及打设锁脚注浆锚管，可有效增强隧道仰拱的结构刚度，可以修复隧道仰拱隆起破坏问题；并且型钢支撑结构体系简单，施工方便，工程实践性强，具有很好的应用前景和推广价值。
(2)本发明可以在仰拱破坏的位置处进行现场组装，施工方便，操作难度低，便于工人搬运模板的各部件，成型后的型钢支撑结构体系满足结构设计的要求，具有很好的应用前景和推广价值。
(3)本发明纵向、横向支撑件以及锁脚注浆锚管可以在隧道内进行现场组装施工，施工方便。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明锁脚注浆锚管的结构示意图；
图3为图1中俯视方向的局部结构示意图；
图4为加筋箍的结构示意图；
图5为U字形钢筋的结构示意图；
图6为本发明实施例二的结构示意图；
图7为图6中俯视方向的局部结构示意图；
图8为相邻两根纵向支撑件的连接结构示意图；
图9为图8左视方向的结构示意图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
1－横向支撑件,2－锁脚注浆锚管，21－注浆孔,22－止浆段,23－锥形部,3－加筋箍,4－U字形钢筋,5－纵向支撑件,6－连接垫板，61－螺栓孔,7－纵向连接钢筋,8－水泥垫块,9－支护模板,10－仰拱回填区域,11－隧道路面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：
实施例一
如图1～5所示，一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，包括隧道仰拱本体，隧道仰拱本体具有仰拱底板，隧道仰拱本体两侧分别具有矮边墙，隧道仰拱本体沿着隧道长度方向均匀间隔铺设有横向支撑件1，所有横向支撑件1呈平面铺设，横向支撑件1两端端部分别与隧道仰拱本体的矮边墙连接固定，隧道仰拱本体两侧分别锚入有若干根锁脚注浆锚管2，每个横向支撑件1的一端对应四根锁脚注浆锚管2，本实施例的锁脚注浆锚管2优选为直径42mm的中空注浆钢花管，相邻两个横向支撑件1之间通过若干个纵向连接钢筋7连接固定，所有横向支撑件1、所有纵向连接钢筋7共同构成平面支撑框架。平面支撑框架底部与仰拱底板之间形成有仰拱回填区10，仰拱回填区10、平面支撑框架中分别浇筑混凝土，平面支撑框架顶部施工隧道路面11。
如图1～2所示，横向支撑件1为H型钢，纵向连接钢筋7与横向支撑件1焊接固定，锁脚注浆锚管2的第一端通过U字形钢筋4焊接固定于横向支撑件1上，锁脚注浆锚管2的第二端为锥形部23。锁脚注浆锚管2靠近第一端具有止浆段22，锁脚注浆锚管2除开止浆段22的其余部分为注浆段，锁脚注浆锚管2的注浆段上均匀设有若干个注浆孔21。锁脚注浆锚管2的第一端设有加筋箍3。
一种用于仰拱施工期间隧道仰拱隆起破坏修复的方法，其方法如下：
A.首先对隧道仰拱隆起破坏的仰拱回填区域10进行凿除，仰拱回填区域10凿除深度为15～20cm，凿除区域为隧道二衬矮边墙之间所有仰拱回填区域。纵向凿除间距为以仰拱破坏处的桩号为中心，沿隧道纵向向此桩号两侧分别延伸10～15m的范围，区域范围内需清除的仰拱回填部分须凿除干净，并清理干净浮渣。
B.将横向支撑件1沿着隧道长度方向间隔50cm进行设置，横向支撑件1直接顶在隧道二衬两侧的矮边墙上，横向支撑件1与两侧矮边墙紧密连接。
C.相邻两排横向支撑件1通过纵向连接钢筋7进行焊接连接，纵向连接钢筋7直径为22mm，相邻两个纵向连接钢筋7之间的间距为100cm，相邻两排横向支撑件1之间的纵向连接钢筋7需错开50cm进行焊接，焊接长度不小于5倍纵向连接钢筋7的直径，所有横向支撑件1、所有纵向连接钢筋7共同构成平面支撑框架。在平面支撑框架和仰拱底板之间分别设置3cm厚的水泥垫块8或是3cm高的钢筋凳。
D.将锁脚注浆锚管2在横向支撑件1两端进行打设，横向支撑件1每端打设四根锁脚注浆锚管2，锁脚注浆锚管2以30～45°外插角穿过二衬及初支打入围岩，锁脚注浆锚管2端部通过U字形钢筋4焊接于横向支撑件1上，锁脚注浆锚管2的注浆采用水泥净浆液，注浆压力为0.5～1.0MPa。
E.平面支撑框架和锁脚注浆锚管2施工完毕后，共同组成钢架支撑体系，然后在平面支撑框架外侧铺设支护模板9进行混凝土浇筑。
F.平面支撑框架混凝土浇筑完成后，后期进行隧道路面11施工时，在水泥混凝土路面基层上部铺设双层钢筋网。
实施例二
如图6～图9所示，一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，包括隧道仰拱本体，隧道仰拱本体具有仰拱底板，隧道仰拱本体两侧分别具有矮边墙，隧道仰拱本体两侧矮边墙沿隧道纵向铺设纵向支撑件5，并通过连接垫板6进行螺栓连接固定，纵向支撑件5和连接垫板6进行焊接连接，隧道仰拱本体沿着隧道长度方向均匀间隔铺设有横向支撑件1，所有横向支撑件1呈平面铺设，横向支撑件1和左右两侧的纵向支撑件5进行焊接连接，相邻两个横向支撑件1之间通过若干个纵向连接钢筋7连接固定，所有横向支撑件1、所有纵向支撑件5、所有纵向连接钢筋7共同构成平面支撑框架。平面支撑框架底部与仰拱底板之间形成有仰拱回填区10，仰拱回填区10、平面支撑框架中分别浇筑混凝土，平面支撑框架顶部施工隧道路面11。
如图7所示，平面支撑框架主要由纵向支撑件和横向支撑件组成，横向支撑件1为H型钢，纵向支撑件5为H型钢，横向支撑件1和纵向支撑件5进行焊接连接，纵向支撑件5依次通过连接垫板6进行螺栓连接，纵向连接钢筋7与横向支撑件1焊接固定。平面支撑框架周边设有支护模板9。平面支撑框架底部与仰拱底板之间设有若干个支撑平面支撑框架的水泥垫块8或钢筋凳。
如图8所示，连接垫板6为Q235钢板，厚度为1.2～1.5cm，连接垫板6上开有螺栓孔61，相邻两个纵向支撑件5的连接垫板6分别通过螺栓连接固定。
一种用于隧道运营期间隧道仰拱隆起破坏修复的方法，其方法如下：
A.首先对隧道仰拱隆起破坏的隧道路面11和两侧电缆沟槽进行凿除，凿除至仰拱回填区域10顶面，在仰拱回填区域10按照纵向支撑件5和横向支撑件1的布置位置进行刻槽，刻槽深度约为15～20cm，凿除区域为隧道二衬矮边墙之间所有电缆沟槽及仰拱回填区域。纵向凿除间距为以仰拱破坏处的桩号为中心，沿隧道纵向向此桩号两侧分别延伸10～15m的范围，区域范围内需凿除的路面和电缆沟槽部分须凿除干净，并清理干净仰拱回填区刻槽内的浮渣。
B.将纵向支撑件5沿着隧道二衬两侧矮边墙纵向布设，并通过连接垫板6使用六套螺栓螺母进行连接固定，纵向支撑件5和连接垫板6进行骑缝焊接。
C.将横向支撑件1跟左右两侧的纵向支撑件5进行焊接连接，所有横向支撑件1沿着隧道纵向间隔50cm设置，相邻两个横向支撑件1通过纵向连接钢筋7进行焊接连接，纵向连接钢筋7直径为22mm，相邻两个纵向连接钢筋7之间的间距为100cm。相邻两排横向支撑件1之间的纵向连接钢筋7需错开50cm进行焊接，焊接长度不小于五倍纵向连接钢筋7的直径。所有横向支撑件1、所有纵向向支撑件5、所有纵向连接钢筋7共同构成平面支撑框架，在平面支撑框架与仰拱底板之间分别设置3cm厚的水泥垫块8或3cm高的钢筋凳。
D.平面支撑框架施工完毕后，在平面支撑框架外侧铺设支护模板9进行混凝土浇筑。
E.平面支撑框架混凝土浇筑完成后，对隧道路面和电缆沟槽进行修复，进行隧道路面施工时，在水泥混凝土路面基层上部铺设双层钢筋网。
本发明可以在仰拱破坏的位置处进行现场组装，施工方便，操作难度低，便于工人搬运模板的各部件，混凝土浇筑简单，工程实践性强，成型后的型钢支撑结构体系满足结构设计的要求，具有很好的应用前景和推广价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，包括隧道仰拱本体，所述隧道仰拱本体具有仰拱底板，所述隧道仰拱本体两侧分别具有矮边墙，其特征在于：所述隧道仰拱本体沿着隧道长度方向均匀间隔铺设有横向支撑件（1），所有横向支撑件（1）呈平面铺设，所述横向支撑件（1）两端端部分别与隧道仰拱本体的矮边墙连接固定，所述隧道仰拱本体两侧分别锚入有若干根锁脚注浆锚管（2），每个横向支撑件（1）的一端对应四根锁脚注浆锚管（2），相邻两个横向支撑件（1）之间通过若干个纵向连接钢筋（7）连接固定，所有横向支撑件（1）、所有纵向连接钢筋（7）共同构成平面支撑框架；所述平面支撑框架底部与仰拱底板之间形成有仰拱回填区（10），所述仰拱回填区（10）、平面支撑框架中分别浇筑混凝土，所述平面支撑框架顶部施工隧道路面（11）。
2.按照权利要求1所述的一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，其特征在于：所述平面支撑框架两侧分别固定有纵向支撑组件，所述纵向支撑组件由若干个纵向支撑件（5）依次通过连接垫板（6）连接组成。
3.按照权利要求1所述的一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，其特征在于：所述横向支撑件（1）为H型钢，所述纵向连接钢筋（7）与横向支撑件（1）焊接固定，所述锁脚注浆锚管（2）的第一端通过U字形钢筋（4）焊接固定于横向支撑件（1）上，所述锁脚注浆锚管（2）的第二端为锥形部（23）。
4.按照权利要求3所述的一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，其特征在于：所述锁脚注浆锚管（2）靠近第一端具有止浆段（22），所述锁脚注浆锚管（2）除开止浆段（22）的其余部分为注浆段，所述锁脚注浆锚管（2）的注浆段上均匀设有若干个注浆孔（21）。
5.按照权利要求4所述的一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，其特征在于：所述锁脚注浆锚管（2）的第一端设有加筋箍（3）。
6.按照权利要求1或2所述的一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，其特征在于：所述平面支撑框架周边设有支护模板（9）。
7.按照权利要求1或2所述的一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，其特征在于：所述平面支撑框架底部与仰拱底板之间设有若干个支撑平面支撑框架的水泥垫块（8）或钢筋凳。
8.按照权利要求2所述的一种用于隧道仰拱隆起破坏修复的型钢支撑结构，其特征在于：所述纵向支撑件（5）沿着隧道两侧仰拱的矮边墙进行纵向布设，所述纵向支撑件（5）在连接端部焊接固定有连接垫板（6），所述连接垫板（6）上开有螺栓孔（61），相邻两个纵向支撑件（5）的连接垫板（6）分别通过螺栓连接固定。
9.一种用于仰拱施工期间隧道仰拱隆起破坏修复的方法，其特征在于：其方法如下：
A.首先对隧道仰拱隆起破坏的仰拱回填区域（10）进行凿除，仰拱回填区域（10）凿除深度为15～20cm，凿除区域为隧道二衬矮边墙之间所有仰拱回填区域；纵向凿除间距为以仰拱破坏处的桩号为中心，沿隧道纵向向此桩号两侧分别延伸10～15m的范围，所述区域范围内需清除的仰拱回填部分须凿除干净，并清理干净浮渣；
B.将横向支撑件（1）沿着隧道长度方向间隔50cm进行设置，横向支撑件（1）直接顶在隧道二衬两侧的矮边墙上，横向支撑件（1）与两侧矮边墙紧密连接；
C.相邻两排横向支撑件（1）通过纵向连接钢筋（7）进行焊接连接，相邻两个纵向连接钢筋（7）之间的间距为100cm，相邻两排横向支撑件（1）之间的纵向连接钢筋（7）需错开50cm进行焊接，焊接长度不小于5倍纵向连接钢筋（7）的直径，所有横向支撑件（1）、所有纵向连接钢筋（7）共同构成平面支撑框架；在平面支撑框架和仰拱底板之间分别设置3cm厚的水泥垫块（8）或是3cm高的钢筋凳；
D.将锁脚注浆锚管（2）在横向支撑件（1）两端进行打设，横向支撑件（1）每端打设四根锁脚注浆锚管（2），所述锁脚注浆锚管（2）以30～45°外插角穿过二衬及初支打入围岩，锁脚注浆锚管（2）端部通过U字形钢筋（4）焊接于横向支撑件（1）上，锁脚注浆锚管（2）的注浆采用水泥净浆液，注浆压力为0.5～1.0MPa；
E.平面支撑框架和锁脚注浆锚管（2）施工完毕后，共同组成钢架支撑体系，然后在平面支撑框架外侧铺设支护模板（9）进行混凝土浇筑；
F.平面支撑框架混凝土浇筑完成后，后期进行隧道路面（11）施工时，在水泥混凝土路面基层上部铺设双层钢筋网。
10.一种用于隧道运营期间隧道仰拱隆起破坏修复的方法，其特征在于：其方法如下：
A.首先对隧道仰拱隆起破坏的隧道路面（11）和两侧电缆沟槽进行凿除，凿除至仰拱回填区域（10）顶面，在仰拱回填区域（10）按照纵向支撑件（5）和横向支撑件（1）的布置位置进行刻槽，刻槽深度约为15～20cm，凿除区域为隧道二衬矮边墙之间所有电缆沟槽及仰拱回填区域；纵向凿除间距为以仰拱破坏处的桩号为中心，沿隧道纵向向此桩号两侧分别延伸10～15m的范围，所述区域范围内需凿除的路面和电缆沟槽部分须凿除干净，并清理干净仰拱回填区刻槽内的浮渣；
B.将纵向支撑件（5）沿着隧道二衬两侧矮边墙纵向布设，并通过连接垫板（6）使用六套螺栓螺母进行连接固定，纵向支撑件（5）和连接垫板（6）进行骑缝焊接；
C.将横向支撑件（1）跟左右两侧的纵向支撑件（5）进行焊接连接，所有横向支撑件（1）沿着隧道纵向间隔50cm设置，相邻两个横向支撑件（1）通过纵向连接钢筋（7）进行焊接连接，相邻两个纵向连接钢筋（7）之间的间距为100cm；相邻两排横向支撑件（1）之间的纵向连接钢筋（7）需错开50cm进行焊接，焊接长度不小于五倍纵向连接钢筋（7）的直径；所有横向支撑件（1）、所有纵向向支撑件（5）、所有纵向连接钢筋（7）共同构成平面支撑框架，在平面支撑框架与仰拱底板之间分别设置3cm厚的水泥垫块（8）或3cm高的钢筋凳；
D.平面支撑框架施工完毕后，在平面支撑框架外侧铺设支护模板（9）进行混凝土浇筑；
E.平面支撑框架混凝土浇筑完成后，对隧道路面和电缆沟槽进行修复，进行隧道路面施工时，在水泥混凝土路面基层上部铺设双层钢筋网。
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