本格拉体育场岩土工程勘察报告.docx

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本格拉体育场岩土工程勘察报告

目录

1.前言1

1.1工程概况1

1.2勘察目的和任务1

1.3勘察依据技术标准1

1.4勘察等级1

1.5勘察工作量2

1.5.1工作量布置2

1.5.2完成工作量2

2.场地工程地质条件3

2.1区域自然地理及气候、水文特征3

2.2地形地貌3

2.3地质构造与地震3

2.4地层分布及特征3

2.5各岩土层物理力学性质4

2.5.1岩土参数的统计4

2.5.2岩土参数的选用5

3.场地水文地质条件5

3.1地下水分布特征5

3.2场地各土层的透水性5

3.3地下水腐蚀性5

4.岩土工程初步分析与评价6

4.1场地稳定性与适宜性评价6

4.2地震效应评价6

4.2.1场地土类型与建筑场地类别6

4.2.2地基土液化评价6

4.3水文地质条件评价6

4.4地基评价6

4.4.1地基土强度分析6

4.4.2地基均匀性评价7

4.4.3地基土腐蚀性评价7

4.4.4地基土胀缩性评价7

5.基础方案初步论证7

5.1基础方案分析7

5.1.1天然地基浅基础方案7

5.1.2桩基础方案7

5.2基础形式及持力层选择8

5.3基坑开挖与支护分析8

5.4基坑排水措施8

6.结论及建议8

附表:

1、地基土物理力学性质指标数理统计表(3页)2、标贯试验成果表(7页)

3、重型动力触探试验成果表(8页)4、土工试验成果表(3页)

5、水质分析检测报告(2页)

附图:

1、钻孔柱状图(16张)2、勘探点平面位置图(1张)

3、工程地质剖面图(11张)

1.前言

1.1工程概况

拟建本格拉体育场项目位于安哥拉共和国BENGUELA市北部郊区,高4层,混凝土和钢架混合结构,混凝土结构最大柱轴力荷载为12000kN,钢架结构最大柱(仅包括场外四个巨柱)轴力荷载为20000kN,用地面积约32385m2。

建筑物场地整平标高、基础形式和地基允许变形值等待定。

为初步查明拟建场地的岩土工程条件,受中国电子进出口总公司的委托,我公司承担了拟建场地的岩土工程初勘任务。

1.2勘察目的和任务

本次勘察目的是:

初步查明拟建场地的工程地质条件,对建筑场地的稳定性和适宜性作出岩土工程评价,对地基基础方案和基坑工程方案进行初步论证,为初步设计提供地质依据,并对下一阶段的详勘工作的重点内容提出建议。

本次岩土工程勘察的主要任务是:

1.2.1初步查明拟建场地的地形地貌、地层结构、地质构造及各岩土层的工程特性、均匀性和物理力学性质;

1.2.2初步查明建筑场地有无不良地质作用及不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,初步提出整治方案的建议;

1.2.3初步查明地下水类型、埋藏条件,提供地下水位,并初步分析其对基础施工的影响及评价其对建筑材料有无腐蚀性;

1.2.4地震效应初步评价,划分场地土的类型和场地类别;场地是否存在饱和砂土及粉土液化问题。

1.2.5对建筑场地地基作出岩土工程初步分析与评价,为基础初步设计提供合理的岩土工程参数,并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑开挖和不良地质作用的防治等提出初步建议。

1.3勘察依据技术标准

由于安哥拉尚缺乏工程建设方面的有关技术规范,本次勘察工作主要遵循和参照中华人民共和国现行有关的技术标准,主要依据的技术标准有:

1.3.1《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001);

1.3.2《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002);

1.3.3《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94);

1.3.4《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002);

1.3.5《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001);

1.3.6《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999);

1.3.7《原状土取样技术标准》(JGJ89-92);

1.3.8《建筑工程地质钻探技术标准》(JGJ87-92)等。

1.4勘察等级

本工程重要性等级为二级;勘察场地地形地貌较简单,无不良地质作用,属三级场地(简单场地);地基岩土种类较多,不均匀,且岩土层性质变化较大,地基等级为二级(中等复杂地基)。

综合确定本项目岩土工程勘察等级为乙级。

1.5勘察工作量

1.5.1工作量布置

本次勘察以钻探、原位测试及室内试验工作为主要手段,勘察工作量根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)及设计院有关要求确定钻孔数量、钻孔深度、取样数量、原位测试数量及岩土试验等工作,具体如下:

1.5.1.1勘探钻孔由设计院按有关规范要求沿拟建建筑物的柱列线及柱位按梅花状均匀布置,共布置钻孔50个。

钻孔分为技术性钻孔和一般性钻孔,其中技术性钻孔28个、一般性钻孔22个,要求在技术性钻孔中取岩土样或进行原位测试,详见勘探点平面位置图。

1.5.1.2钻孔深度以建筑物的规模等级、结合场地岩土层性质综合确定:

技术性钻孔深度按进入预计基础持力层以下10~13m控制;一般性钻孔深度按进入预计基础持力层以下3~5m控制。

1.5.1.3室内土工试验及原位测试工作

依据规范、规程要求,本工程除取岩土及地下水试样进行室内试验外,在现场还进行了标准贯入测试、重型动力触探测试和抽、注水试验:

①室内土工试验主要进行岩土物理性质试验、固结、直剪、膨胀试验及扰动土样的颗粒分析试验;水质分析试验主要进行地下水对建筑材料的腐蚀性简分析试验。

②标贯试验主要用于测定粘性土、砂土及风化岩层的强度及均匀性。

③重型动力触探试验主要用于测定砂土层的密实度和均匀性。

④现场抽水或注水试验用于测定场地各土层渗透系数,为基坑初步设计提供岩土工程参数。

1.5.2完成工作量

根据勘察的任务和要求,结合场地特点,野外钻探采用XY-1(A)100型钻机2台及相关辅助设备,分别采用冲击和回转方法钻进,套管护壁。

取原状土样采用球阀式取土器,标准贯入及重型动力触探试验使用导向杆变径自动脱钩自由落锤法。

本次勘察野外工作于2007年7月6日~7月28日进行,7月25日~7月30日进室内岩土试验,7月29日~8月2日编制《勘探点平面位置图》、《钻孔柱状图》等图表和编写《岩土工程初步勘察报告》。

本次勘察完成的工作量见表1:

完成工作量一览表表1

项目

单位

工作量

项目

单位

工作量

野外工作

钻孔数

50

室内试验

常规试验

21

总进尺

m

1312.5

膨胀试验

6

标准贯入试验

337

颗粒分析

16

重型动力触探试验

m

36.5

三轴试验

——

取岩土样

37

水质分析

1

取水样

1

岩石抗压试验

——

测量放点

50

岩石抗剪试验

——

2.场地工程地质条件

2.1区域自然地理及气候、水文特征

安哥拉共和国位于非洲大陆的西南部,北邻刚果(布)和刚果(金),东接赞比亚,南连纳米比亚,西濒大西洋,海岸线长1650km。

全境绝大部份地区是平均海拔1000m以上的高原,仅沿海有一条北宽南窄的狭长平原。

北部以山地为主,中部为高原,西南部过渡为丘陵平地。

全国最高峰为莫科山,海拔2620m。

境内三十多条较大的河流均发源于高原的中部,放射状向四面奔流。

主要河流有库邦戈河、宽扎河、库内内河、宽多河,多为水流湍急,最大河流为宽扎河。

全国大部份地区属热带草原气候,年平均气温22°C,高原地区气候凉爽,南部属亚热带气候。

全年分湿热季和凉干季,年降雨量从北部高原的1500mm向南逐渐减少至750mm。

安哥拉土地肥沃,境内河流密布,发展农业的自然条件良好。

石油、天然气和矿产资源丰富,主要矿产有钻石、铁、磷酸盐、铜、锰、铅、锡、锌、黄金、石英、大理石和花岗岩等。

初步探明钻石储量近2×108Carat、铁矿1.7×109T、锰矿近1.0×108T、磷酸盐2.0×108T。

森林面积约5.3×107ha(覆盖率约40%)。

拟建场地位于安哥拉共和国西南部本格拉市市郊,有通往全国主要城市的公路网,交通条件便利。

2.2地形地貌

拟建场地属平原海岸地貌,地形较平缓,总体上南高北低、由南向北缓缓倾斜,未发现地面塌陷、土洞等不良地质作用。

勘探期间测得各钻孔孔口高程在8.88~10.74m之间,相对高差1.86m。

钻孔位置及孔口高程测量以场地控制点A4(X=8613063.574,Y=333400.238,高程为12.78m)和A5(X=8612776.094,Y=332851.681,高程为12.956m)为基准点,采用全站仪引测而得。

2.3地质构造与地震

根据现场地质调查及钻探揭露,场地地层主要由第四系新近堆积植物层(Q4pd)耕土、第四系海相沉积层(Qm)粘土、粉砂、粗砂、细砂及第三系(E)泥岩组成,场地及其附近未见深大活动性断裂构造带通过,场地地质稳定。

安哥拉尚未进行全国的地震烈度区划,根据安哥拉共和国邮政电信部国家气象及地球物理研究所提供的安哥拉地震信息,在1943年-1965年间,在安哥拉共感受到过和登记了近130起大小地震。

观测到的最大一次地震发生在纳米贝省的Luna地区,为强度马氏(Marcalli)六级到七级,里氏(Ritcher)五级;另据该所的编年史记载,1914年5月24日15点56分,在Calulo-Gabela地区发生强度为马氏(Marcalli)八级、里氏(Ritcher)六级的地震,对居民造成一定程度的恐慌和危机,震中100S和150E,距本格拉市区约350km。

综上所述安哥拉地震以小震和微震为主,本格拉市近期未发生过破坏性地震,地震对本格拉市影响较弱。

2.4地层分布及特征

根据现场钻孔深度范围内钻探揭露,场地地层主要由第四系新近堆积植物层(Q4pd)耕土、第四系海相沉积层(Qm)粘土、粉砂、粗砂、细砂及第三系(E)泥岩组成,依据其工程地质特征,自上而下详细描述如下:

2.4.1耕土①层

褐色,主要由粉土组成,稍湿,松散状态,含少量植物根系。

场地内均有分布,层厚0.30~0.70m。

属高压缩性土。

2.4.2粘土②层

褐色,硬塑状态,干强度高,韧性高,无摇震反应,刀切面光滑,含少量白色石膏石,部分地段含较多粉粒相变为粉质粘土。

场地内均有分布,层厚3.90~8.90m。

于层中进行标准贯入试验120次,实测锤击数范围值为10.0~35.0击/30cm,平均值21.9击/30cm;层中进行重型动力触探试验0.8m,经杆长修正后的锤击数范围值为4.4~10.4击/10cm,平均值7.30击/10cm。

属中压缩性土。

2.4.3粉砂③层

灰黄色、灰白色,稍湿,稍密状态为主,局部为松散或中密状态,粉砂颗粒较均匀,成份以石英为主,含少量粘粒。

场地内广泛分布,层厚1.30~4.70m。

于层中进行标准贯入试验41次,实测锤击数范围值为8.0~37.0击/30cm,平均值14.9击/30cm;层中进行重型动力触探试验17.1m,经杆长修正后的锤击数范围值为2.7~21.1击/10cm,平均值6.90击/10cm。

属中压缩性土。

2.4.4粗砂④层

褐黄色、灰白色,稍湿~饱和,中密~密实状态,成份以石英为主,局部相变为中砂,含少量粘粒及贝壳碎屑。

场地内均有分布,层厚0.60~4.00m。

于层中进行标准贯入试验1次,实测锤击数为40.0击/30cm;层中进行重型动力触探试验18.6m,经杆长修正后的锤击数范围值为6.0~37.2击/10cm,平均值19.30击/10cm。

属中压缩性土。

2.4.5细砂⑤层

褐黄色、灰白色,湿~饱和,中密状态为主,局部为稍密或密实状态,成份以石英为主,含少量粘粒,部分地段相变为中砂。

场地内广泛分布,层厚0.80~3.40m。

于层中进行标准贯入试验50次,实测锤击数范围值为11.0~51.0击/30cm,平均值27.20击/30cm。

属中压缩性土。

2.4.6强风化泥岩⑥层

深灰色、灰黑色,局部夹粉砂质泥岩、砂岩,岩石风化强烈,多数已风化呈硬塑粘性土状,岩体基本质量等级为Ⅴ级,顶部0.5m由于受地下水长期浸泡影响,呈可塑粘性土状。

场地内均有分布,层厚1.10~3.50m。

于层中进行标准贯入试验50次,实测锤击数范围值为16.0~55.0击/30cm,平均值39.0击/30cm。

2.4.7中风化泥岩⑦层

深灰色、灰黑色,局部夹粉砂质泥岩、砂岩,岩石风化较强烈,多数已风化呈坚硬粘性土状,岩体基本质量等级为Ⅴ级,冲击钻进难进尺,送水回转钻进进尺较快,岩芯多呈短柱状。

场地内均有分布,钻探深度范围内尚未揭穿该层,最大揭露层厚16.0m。

于层中进行标准贯入试验75次,实测锤击数范围值为50.0~67.0击/30cm,平均值57.3击/30cm。

各岩土层分布详见工程地质剖面图及钻孔柱状图。

2.5各岩土层物理力学性质

2.5.1岩土参数的统计

为了查明场地各岩土层的物理力学性质、强度及其特征,对各岩土层进行了原位测试及室内土工试验。

根据《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)第14.2.2及14.2.4条规定分别对各岩土层参数进行统计,详见标贯试验成果表、重型动力触探试验成果表、土工试验成果表、地基土物理力学指标数理统计表。

2.5.2岩土参数的选用

根据现场原位测试及室内土工试验成果并结合场地工程地质条件,由于安哥拉尚缺乏工程建设方面的有关技术规范,本次勘察主要遵循和参照中华人民共和国现行有关的技术标准,同时考虑中国的建筑经验,提供各岩土层的含水率(ω)、密度(ρ)、孔隙比(e)、粘聚力标准值(CK)、内摩擦角标准值(φK)、压缩模量(ES)等参数的建议选用值。

地基承载力特征值(fak)则根据现场原位测试数据及室内土工试验成果资料进行统计分析,并综合考虑各种因素建议选用。

各项指标初步建议选用见表2。

各岩土层物理力学性质指标初步建议值表2

地层名称

层号

含水率

密度

孔隙比

粘聚力

标准值

内摩擦角标准值

压缩

模量

地基承载力

特征值

ω(%)

ρ(g/cm3)

e

CK(kPa)

φK(°)

ES(MPa)

fak(kPa)

耕土①层

/

1.85

/

/

/

/

/

粘土②层

19.52

1.90

0.710

40.5

19.5

9.5

230

粉砂③层

7.62

1.88

0.700

4.0

21.0

6

160

粗砂④层

11.60

1.95

0.520

2.0

26.0

12

250

细砂⑤层

13.38

1.90

0.560

3.0

23.0

8

200

强风化泥岩⑥层

24.26

1.92

0.770

42.0

19.5

10

250

中风化泥岩⑦层

22.00

2.07

0.610

50.0

20.0

13.5

400

3.场地水文地质条件

3.1地下水分布特征

拟建场地勘察期间地下水为孔隙潜水,主要赋存于第四系海相沉积粗砂④和细砂⑤层孔隙中,勘察期间测得初见水位深度为9.50~10.60m,稳定水位深度为9.10~10.20m,含水层厚度较大、透水性较强,勘察期间水量一般,主要由降雨及场地西侧约1km处大西洋海水补给,地下水位及水量受降雨及大西洋水位高低影响而随季节变化,其年升降幅度约在1.5m左右。

场地水文地质条件较简单。

3.2场地各土层的透水性

根据现场抽、注水试验及工程经验,各土层的渗透系数及渗透性建议如下:

各土层渗透系数及渗透性一览表表3

地层名称及层号

渗透系数(cm/s)

渗透性等级

粘土②

2.9×10-7

极微透水

粉砂③

9.5×10-4

中等透水

粗砂④

4.4×10-2

强透水

细砂⑤

3.4×10-3

中等透水

3.3地下水腐蚀性

根据《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)附表G.0.1判定,本场地环境类别为Ⅱ类。

由场地CK16孔内取水样水质分析检测成果知,SO42-含量为902.96mg/l,HCO3-为6.20mmol/l,PH值为6.15,侵蚀性CO2含量为37.08mg/l,Cl-含量为2559.48mg/l,按《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)第12.2.1、12.2.2和12.2.5条规定,综合评定该层地下水对砼结构有中等腐蚀,对钢筋混凝土结构中钢筋有中等腐蚀,对钢结构有中等腐蚀。

基础设计应按有关规范要求进行设计。

4.岩土工程初步分析与评价

4.1场地稳定性与适宜性评价

拟建场地地势开阔,地形较平坦。

据钻探资料及现场地质调查,场地及其附近无深大活动性断裂构造带通过,勘察区地质稳定,适宜建设。

4.2地震效应评价

4.2.1场地土类型与建筑场地类别

安哥拉共和国尚未进行全国的地震烈度区划,根据安哥拉共和国邮政电信部国家气象及地球物理研究所提供的安哥拉地震信息,安哥拉地震以小震和微震为主,近期未发生过破坏性地震,地震影响较弱。

根据岩土性状,场地内各岩土层剪切波速经验值建议如下:

耕土①层为100m/s,属软弱土;粘土②层为260m/s,属中硬土;粉砂③层为200m/s,属中软土;粗砂④层为290m/s,属中硬土;细砂⑤层为240m/s,属中软土;强风化泥岩⑥层为300m/s,属中硬土;中风化泥岩⑦层为450m/s,属中硬土;按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第4.1.1~4.1.6条判定:

本工程场地土的类型为软弱土~中硬土,以中硬土为主,建筑场地类别属Ⅱ类,属于可进行建设的一般地段。

4.2.2地基土液化评价

根据勘察结果,场地中粉砂③、细砂⑤层粘粒含量高(粘粒含量约为11~18%),粘粒含量大于10%,且安哥拉地震以小震和微震为主,本格拉市近期未发生过破坏性地震,地震对本格拉市影响较弱,设计时可不考虑地基土液化的影响。

4.3水文地质条件评价

4.3.1拟建场地孔隙潜水埋藏较深(勘察期间测得初见水位深度为9.50~10.60m,稳定水位深度为9.10~10.20m),对浅基础施工无影响。

但如采用人工挖孔桩基础时,粉砂③、粗砂④及细砂⑤层极易出现塌孔、涌水、流砂等不良现象,如采用人工挖孔桩应在施工前进行试挖确定施工可行性,以保证施工安全。

4.3.2场地中孔隙潜水对砼结构有中等腐蚀,对钢筋混凝土结构中钢筋有中等腐蚀,对钢结构有中等腐蚀,应按规范相关要求采取适当措施进行防护。

4.3.3根据勘察期间地下水位观测及现场地质调查:

拟建场地抗浮设防水位标高建议按1.50m考虑,抗渗设防水位标高建议按3.00m考虑。

4.4地基评价

4.4.1地基土强度分析

耕土①层:

呈松散状态,属高压缩性土,强度低、且含植物根系,不得作为建筑物基础持力层;

粘土②层:

呈硬塑状态,属中压缩性土,强度较高,可作为建筑物混凝土结构浅基础持力层;

粉砂③层:

呈稍密状态为主,属中压缩性土,强度较低,未经处理不宜作为建筑物基础持力层,可作建筑物混凝土结构浅基础下卧层;

粗砂④层:

呈中密~密实状态,属中压缩性土,强度较高,可作为建筑物浅基础持力层下卧层;

细砂⑤层:

呈中密状态为主,力学强度较高,可作为建筑物浅基础下卧层;

强风化泥岩⑥层:

呈硬塑粘性土状,力学强度较高,可作为建筑物浅基础下卧层;

中风化泥岩⑦层:

呈坚硬粘性土状,力学强度较高,可作为建筑物桩基础桩端持力层。

4.4.2地基均匀性评价

根据勘察结果,拟建场地以粘土②层作为浅基础持力层时,持力层底面坡度大于10%、且土层厚度变化大,为不均匀性地基,采用天然地基浅基础须注意不均匀沉降的影响,宜采取结构或地基处理等措施加以调整;建筑物若以中风化泥岩⑦层作为桩基础桩端持力层时,持力层为单一岩层,且厚度大,为均匀性地基。

4.4.3地基土腐蚀性评价

根据场地附近无工业污染源及周围地质环境判定:

地基土对砼和钢结构无腐蚀。

4.4.4地基土胀缩性评价

根据土工试验成果,粘土②层自由膨胀率FS=43.1~67.4%,50kPa压力下的膨胀率ep0.5=0.11~1.04%,地基土胀缩性不均一,按《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87)有关规定综合判定,粘土②层的膨胀潜势分类为弱~中等的,膨胀土地基的胀缩等级为Ⅰ~Ⅱ级,地基胀缩变形升降幅度可达15~70mm,请按《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87)相关要求进行设计与施工。

5.基础方案初步论证

5.1基础方案分析

5.1.1天然地基浅基础方案

根据场地地质条件、结合体育场上部结构荷载情况初步分析,场地中粘土②层埋藏较浅、力学强度较高,可作为建筑物混凝土结构浅基础持力层,但由于其下卧粉砂③层力学强度偏低,基础形式建议采用整体性强的大面积天然地基钢筋混凝土筏形基础,基础设计时应作好地基强度及变形验算。

另外,场地中粘土②层地基不均匀,应注意不均匀沉降的影响,宜采取结构或地基处理等有效措施加以调整。

5.1.2桩基础方案

由钻探揭露,场地中中风化泥岩⑦层强度较高,可作为本场地桩基础的桩端持力层,故拟建建筑物采用桩基础亦是可行的,既减少差异沉降,又安全可靠。

桩基类型分析如下:

①静压预制桩:

利用静力压桩机将预制钢筋混凝土桩压入土中。

优点是单桩承载力较高,施工质量稳定,施工速度快,场地较干净,质量保证。

但是场地内分布有较厚中密~密实粗砂和细砂层,施工很难穿透,必须采取预先引孔及加大施工桩机吨位等措施辅助沉桩。

②人工挖孔桩:

利用人工取土成孔,然后安放钢筋笼灌注混凝土成桩。

优点是施工简便,施工进度较快,桩长灵活,桩径可随承载力要求而改变,对环境污染较小,而且造价相对较低。

但是场地中砂土层厚,且渗透性强,受地下水影响开挖时易产生流砂、塌孔现象,应在施工前进行试挖试验,确定可行的桩孔排水及支护措施等施工参数,待试验挖孔成功后才能展开全面施工,以保证工程质量及施工安全。

③钻孔灌注桩:

利用钻孔桩机钻土成孔,然后安放钢筋笼灌注混凝土成桩。

优点是穿透能力强,能穿透各种地层,桩长灵活,在一定范围内,桩径可随承载力要求而改变,单桩承载力高。

但施工现场有大量的泥浆排出,对环境污染大,同时需要施工用水、电量较大。

综合以上桩型对比分析,本场地桩基础建议选用钻孔灌注桩,以深部中风化泥岩⑦层作为桩端持力层。

根据室内土工试验和原位测试资料,查《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)表5.2.8-1、5.2.8-2及表5.2.9-1,结合工程经验,初步确定各岩土层桩的极限摩阻力标准值qsik、桩的极限端阻力标准值qpk如下表:

桩基设计参数建议值表表4

地层

编号

地层名称

静压预制桩

人工挖孔桩

水下钻孔灌注桩

qsik

qpk

qsik

qpk

qsik

qpk

(kPa)

(kPa)

(kPa)

(kPa)

(kPa)

(kPa)

粘土

85

——

82

——

80

——

粉砂

33

——

30

——

30

——

粗砂

100

——

96

——

95

——

细砂

55

——

52

——

50

——

强风化泥岩

70

——

68

——

65

——

中风化泥岩

95

8000

93

3200

90

3000

备注

1、人工挖孔桩的桩基设计参数为干做业状态下的参数;

2、各类桩入土深度≥15m;

3、单桩承载力最终以现场载荷试验为准。

5.2基础形式及持力层选择

由以上两种基础方案对比分析,结合考虑经济、质量、安全、施工等多方面因素,拟建体

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