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(15.6%)

其它公路受损里程(比例)

28990

(51.2%)

22133

(53.74)

5105

(65.9%)

1752

(22.8%)

1.2公路震害特点

汶川地震公路的主要震害表现为:

次生地质灾害(滑坡、崩塌、泥石流、落石)掩埋、摧毁道路;

桥梁整体倒塌、被巨石砸断、梁体移位、桥墩开裂、墩身压溃、剪坏、挡块破坏、支座移位或滑落、桥台开裂、桥头路基沉陷;

隧道洞口被滑坡崩塌掩埋、洞门开裂、结构破损、衬砌开裂掉块甚至坍塌、施工缝开裂错台、衬砌开裂后渗漏水等形式。

汶川地震由龙门山断裂带的中央断裂(映秀~北川~青川断裂带)破裂诱发,受高山峡谷地形地貌、龙门山断裂带构造分布、地震破裂带走向控制,灾区公路震害具有以下特点:

1)公路震害总体沿发震断裂呈带状分布。

2)地表破裂带处公路遭到严重损害,如道路错断、桥梁倒塌、隧道衬砌破坏等。

3)垂直于发震断裂方向,距离断裂带越近,公路受损越严重。

4)高山峡谷区次生地质灾害极为发育,对公路损毁极大。

5)硬质岩区发育大量崩滑体,掩埋、砸毁道路、桥梁、隧道洞口。

6)断层上盘公路震害密度大于下盘。

1.3震害调查简介

汶川地震灾区受灾公路数量庞大,受损程度不同,为满足抗灾抢险和恢复重建的需要,震害调查工作分为抢通、保通、恢复重建三个阶段。

由于各阶段任务不同,时效性不同,所采用的手段亦不同。

1)抢通阶段

2008年5月12日至17日。

地震发生后,需要第一时间了解灾区公路的总体受损情况,制定公路抢通路线和抢通方案,体现出“快、急”的特点。

主要采用技术人员深入灾区应急调查、遥感、航拍等技术手段。

利用高精度遥感(图1-1、1-2)、航飞(图1-3)技术,掌握了灾区公路总体受损情况,为科学制定抢通保通方案提供了宝贵资料。

为进一步落实震害影响、公路损毁情况,指挥部派出多个应急调查小分队,分别赶往汶川、北川、青川等重、极重灾区,现场核实遥感解译资料,制定应急抢通方案。

图1-1省道303线映秀附近震害遥感图(卫星图片)

图1-2都汶路老虎嘴至太平驿段震害遥感图1-3都汶路K1024+250左侧崩塌(航飞)

2)保通阶段

2008年5月17日至27日。

此时灾区大部分公路已初通,但通行能力极其有限,抗灾能力脆弱,极易出现再次中断。

本阶段采用实地应急调查和部分检测工作,以满足一定时间内的通行要求,确保公路能“通”。

3)恢复重建阶段

为满足全面开展灾后恢复重建,需要对灾区公路进行全面调查、检测及评估工作。

四川省交通厅组织了11家具有检测资质的单位,以项目为支撑,以行政片区为单位,分成48个项目同时对四川重灾区开展检测评估,共检测4243公里。

为全面保存汶川地震公路震害史料,“汶川地震公路震害调查检测、评估与机理分析研究”项目组对四川、甘肃、陕西地震灾区公路开展全面补充调查,以影像资料、素描图、调查报告等形式详细记录、保存了公路震害。

桥梁震害与分类

2桥梁震害调查

分别对灾区的81条高速公路和国省干线公路段,共计1657座桥梁进行调查、检测、评估,累计检测桥长度107769米。

其中简支体系桥梁共1337座,占总数的80.68%。

根据调查、检测结果,严重受损的桥梁主要分布于重灾区和极重灾区,总体沿发震断裂带展布。

2.1桥梁震害分级

根据桥梁破坏程度、受损状况及损伤特性,按照结构功能丧失程度,将其震害等级由轻微至严重分为A、B、C、D、E五级,表2-1。

表2-1桥梁震害分级表

破坏等级

应急保通阶段使用情况

震后灾后重建处置

主要特征描述

A-无破坏

不需处置即可正常通行

不需处置。

无。

B-轻微震害

需简单进行进行处置维修。

主要构件无明显结构性损伤。

①主梁发生轻微移位。

移位在5cm以内;

②桥墩无倾斜,也无开裂现象。

③桥台轻度破坏,桥台背墙、翼墙轻微开裂。

C-中等破坏

不需处置但需限制通行或处置后恢复正常通行

震后通过简单处加固后,达到正常使用标准。

如图:

①主梁发生移位,但仍有安全支撑,无落梁风险;

移位在5cm以上,但未从支座垫石滑落;

②桥墩无明显倾向,桥墩轻微开裂或保护层剥落但未伤及核心区砼,但桥墩承载能力无明显下降;

③桥台中度破坏,桥台背墙、翼墙开裂。

D-严重破坏

需处置后满足应急抢险通行

震后需加固处置才可达到正常使用标准

①主梁发生严重移位,存在落梁风险;

②桥墩明显倾向,桥墩严重开裂,形成主裂缝或形成多条剪切缝并延伸至核心区,桥墩承载能力明显下降;

③桥台严重破坏,背墙、翼墙垮塌,桥台该类(帽梁)剪断。

E-完全损毁或失效

完全丧失通行能力,已无修复必要

需要进行结构构件的更换或撤除重建

①全桥或部分联跨发生整体垮塌;

②主梁发生整跨落梁;

③桥墩出现剪断或压溃)。

通过统计分析,1657座公路桥梁中,有1.6%的桥梁完全损毁,6.6%的桥梁出现严重破坏,9.0%的桥梁出现中等破坏,26.5%的桥梁出现轻微破坏,56.3%的桥梁未出现明显震害,详见饼状图2-2。

图2-2被检桥梁破坏情况饼状图图图2-3重灾区、极重灾区桥梁破坏饼图

在重灾区、极重灾区的469座公路桥梁中,4.5%的桥梁完全损毁,4.3%的桥梁出现严重破坏,31.3%的桥梁出现中等破坏,48.3%的桥梁出现轻微破坏,11.6%的桥梁未出现震害,见图2-3。

受灾严重的桥梁大部分集中距发震断层——龙门山中央断裂带附近。

上盘距发震断裂20km,下盘距发震断裂7km范围,包括了60%的受灾严重桥梁;

位于上盘震损桥梁占65.7%,下盘占31.4%。

可见近断层地震动和断层上盘效应对桥梁破坏有很大影响。

2.2桥梁震害分类

1)常见桥梁震害分类

常见的桥梁震害分类为:

直接震害和间接震害。

直接震害指桥梁结构在地震力作用,发生的破坏,主要有:

梁体移位、落梁、支承(支座)破坏及桥墩破坏和地基失效。

间接震害指桥梁附近发生山体跨塌、滑坡、泥石流等因素造成桥梁破坏。

2)汶川地震桥梁震害建议分类方法

根据汶川地震桥梁破坏情况及震害调查分析,建议将桥梁震害按结构破坏原因(机理)划分为直接震害和间接震害,在此基础上按构件进行震害分级划分,以便在抗震救灾不同阶段根据分类、分级确定处治措施。

分类表详见表2-2。

表2-2汶川地震桥梁震害分类及构件破坏分级

震害分类

震害分级

备注

A-间接震害

(地质灾害)

A1-山体跨塌掩埋桥梁

A2-山体跨塌砸断主梁

A3-山体跨塌及落石砸断桥墩

B-直接震害

 

主梁震害

b1-主梁未发生移位

b2-主梁轻微移位

主梁移位低于5cm。

b3-主梁中度移位

主梁移位大于5cm,但未从垫石滑落

b4-主梁严重移位

主梁从垫石滑落,但未从盖梁滑落

b5-主梁落梁

主梁发生落梁。

桥墩挡块

C1-挡块完好

C2-挡块开裂

C2-挡块剪断

桥墩

P1-完好

P2-轻微开裂

桥墩只出现保护表明裂纹。

P3-中度开裂

桥墩中度开裂或保护层剥落但未伤及核心区砼,但桥墩承载能力无明显下降;

P4-严重开裂、压溃

桥墩严重开裂,形成主裂缝或形成多条剪切缝并延伸至核心区,桥墩承载能力明显下降;

桥墩压溃。

P5-完全失效

桥墩出现剪断和倒塌

2.3桥梁震害处治对策

B-轻微震害:

抢通、保通阶段可暂不处治,恢复重建阶段修复开裂桥台背墙、翼墙。

C-中等破坏:

抢通、保通阶段可暂不处治,但需加强观测;

恢复重建阶段可通过主梁复位,桥墩表层混凝土修补,桥台加固予以修复。

D-严重破坏:

抢通、保通阶段应采用紧急加固,或开辟便道(桥)绕行;

恢复重建阶段可通过主梁复位、桥墩加固、桥台修复予以修复。

E-完全损毁或失效:

抢通、保通阶段应开辟便道(桥)绕行;

恢复重建阶段开展全面重建。

3隧道震害与分类

3.1隧道震害调查

通过对地震极重、重灾区内,14条分布有隧道的线路震害调查、检测,总计完成40座隧道震害资料的收集和整理分析。

隧道震害主要表现为:

隧道洞口被山体滑坡崩塌掩埋、洞门开裂、结构破损;

衬砌开裂掉块甚至坍塌、施工缝开裂错台、衬砌开裂后渗漏水;

排水系统遭到堵塞和破坏、积水严重,路面及仰拱隆起、错台等。

3.2隧道震害分级

依据震害调查、统计,为准确描述隧道震害程度,将隧道震害分为五级,见表3-1所示。

表3-1隧道震害程度分级 

震害程度

震害描述

无破坏(A)

地震对隧道无破坏

轻度破坏(B)

正常通车,局部破损,需要较小程度的修缮、加固

中度破坏(C)

不影响通车,破损较严重,需要较大程度的修缮、加固

严重破坏(D)

较长时间不能通车,破坏严重

损毁(E)

不可修复

3.3隧道震害分类

1)常用隧道震害分类

根据《公路隧道养护技术规范》(JTGH12-2003)的规定,隧道土建结构震害可按外荷载作用、材料劣化和渗漏水三种主要情况分别考虑,进行判定分类。

2)汶川地震公路隧道震害建议分类方法

导致隧道震害的两个原因是:

(1)围岩失稳,主要指围岩的变形、差异位移、震害和液化;

(2)地震惯性力,主要指强烈的地层运动在结构中所产生的惯性力所造成的破坏,洞口段受此影响较大。

根据汶川地震隧道破坏情况,建议将隧道震害按震害原因建立分类方法,并与震害分级相联系,以便在抗震救灾不同阶段确定对策措施。

(1)由围岩失稳作用而导致的隧道震害,以衬砌开裂错台、衬砌垮塌、衬砌剥落、渗水、混凝土掉块、初支垮塌、塌方、仰拱隆起错台、沟槽破坏、中央排水沟上覆仰拱填充混凝土隆起以及沟槽侧墙向外倾倒、盖板脱落等为主要表现形态,其判定可按表3-2执行。

表3-2围岩失稳作用所致隧道震害的判定标准

异常情况

衬砌开裂错台、剥落、掉块

衬砌垮塌、初支垮塌、塌方

衬砌渗水

路面隆起错台、沟槽破坏、中央排水沟上覆仰拱填充混凝土隆起以及沟槽侧墙向外倾倒、盖板脱落

B

存在裂缝,几乎不影响行车安全

____

从衬砌裂缝等处渗水,几乎不影响行车安全

沟槽破坏、中央排水沟上覆仰拱填充混凝土隆起以及沟槽侧墙向外倾倒、盖板脱落

C

存在裂缝、错台及剥落,部分影响行车安全

衬砌垮塌,垮塌面积较小

从衬砌裂缝等处涌水,部分影响行车安全

路面隆起错台,程度较小,部分影响行车安全

D

存在裂缝、错台、剥落及掉块,结构物应有的功能明显下降

从衬砌裂缝等处喷射水流,严重影响行车安全

路面隆起错台,隆起错台值较大,严重影响行车安全

(2)由地震惯性力作用而导致的隧道震害,以边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、洞口段衬砌开裂渗水错台、洞口段衬砌防火涂料剥落、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂、洞口堵塞以及明洞洞顶被落石砸坏等为主要表现形态,其判定可按表3-3执行。

表3-3地震惯性力作用所致隧道震害的判定标准

异常

情况

边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂、洞口堵塞以及明洞洞顶被落石砸坏

洞口段衬砌开裂错台、防火涂料剥落

洞口段衬砌渗水

边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂,损坏程度较小,几乎不影响行车安全

存在裂缝或防火涂料剥落,几乎不影响行车安全

边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂明洞洞顶被落石砸坏,损坏程度较严重,已经部分影响行车安全

存在裂缝、错台、防火涂料剥落,部分影响行车安全

边仰坡崩塌、端墙帽石被砸坏、端墙破坏、拱圈开裂、护坡开裂、洞口堵塞以及明洞洞顶被落石砸坏,结构物应有的功能明显下降,已严重影响行车安全

存在裂缝、错台、防火涂料剥落,结构物应有的功能明显下降

3.4隧道震害处治对策

B-轻度破坏:

抢通、保通阶段可暂不处治,恢复重建阶段局部修复。

C-中度破坏:

抢通、保通阶段可简单清理边仰坡崩塌、落石,开裂、破坏处简单采取临时加固支护措施简单修复,保证“可通”;

恢复重建阶段予以彻底整治。

抢通、保通阶段应制定抢通及绕行方案,突击抢通;

恢复重建阶段彻底整治。

E-损毁:

抢通、保通阶段应制定应急绕行方案;

汶川地震中未出现本破坏形式。

4路基震害与分类

4.1路基震害调查

路基震害调查针对地震灾区所有的国道、省道及大部分重要的乡县公路进行,总计19条线路,41条区段。

将路基震害按支挡结构,路堑路堤边坡、路基本体等三大类进行震害分类统计。

从此次调查结果来看,路基震害总数为1458处,其中路基本体震害558处,支挡结构352处,路堤路堑边坡548处,见表4-1。

表4-1路基震害统计分析表

破坏类型

破坏数量

所占总震害比例

支挡

352

24.1%

边坡

548

37.6%

路基本体

558

38.3%

4.2路基震害分级

现场调查中将路基震害分为支挡震害、边坡震害、路基本体震害三大类,破坏程度按结构功能丧失程度由轻微至损毁划分为A、B、C、D四级,总体上路基震害以轻微(A)、中度(B)为主。

相对路基边坡与路基本体而言,支挡结构破坏较严重。

对应于每类震害,破坏等级的主要特征描述见表4-2、4-3、4-4。

表41支挡结构破坏程度分级特征

A-轻微

挡墙破坏不明显,破坏面积(开裂长度)小于挡墙面积(长度)10%,没有丧失支挡功能,震害无需修补可暂时使用。

B-中度

挡墙破坏较明显,破坏面积(长度)占挡墙面积(长度)10%~30%,墙顶位移明显,震后需进行局部修复。

C-严重

挡墙破坏明显,破坏面积(长度)占挡墙面积(长度)30%~60%,墙顶位移量较大,挡墙失稳,震后需立即进行修复。

D-损毁

该段挡墙完全破坏,震后需重新修筑新挡墙。

表42边坡破坏程度分级特征

(1)边坡防护结构破坏不明显,破坏面积小于结构面积5%,震后没有影响边坡防护功能,震后暂时无需修补。

(2)无防护边坡没有明显的滑坡、崩塌,有小部分滑塌、溜坍现象,没有对支挡结构和路基本体造成损害,且处于稳定状态,不影响通车。

(1)边坡防护结构破坏较明显,破坏面积占结构面积5%~20%,局部防护结构功能被削弱,震后需进行局部修复。

(2)无防护边坡有滑坡、崩塌现象,对支挡结构造成了损害,对路基本体小范围造成了损伤,经过路面简单处理能顺利通车。

(1)边坡防护结构破坏明显,破坏面积占结构面积20%~50%,防护结构遭到破坏,局部功能失效,滑塌体破坏支挡结构和路基本体,影响正常通车,震后需立即进行修复。

(2)无防护边坡滑坡、崩塌现象较严重,砸毁或整体掩埋支挡结构和路基,造成无法通车。

经过一定时间清理才能通车。

(1)边坡防护结构破坏剧烈,破坏面积占结构面积50%以上,防护功能失效,滑塌砸毁或掩埋支挡结构和路基本体,造成无法通车,经过一定时间清理才能通车,震后需立即重新加固。

(2)无防护边坡产生大规模滑坡、崩塌现象,砸毁并整体掩埋支挡结构和路基本体,堵塞河道造成堰塞湖,造成无法通车。

经过长时间清理或者改道才能通车。

表43路基本体破坏程度分级特征

路基路面:

路基表面无明显破坏,路面有细微裂缝、轻微凹陷鼓胀现象,不影响正常使用,震后暂时无需修补。

路基表面破坏较明显,路面有开裂错台,凹凸鼓胀现象,裂缝宽度小于10cm,路堤边缘有小范围垮塌现象,路堑边坡落石剥落至路面,造成行车不便,经简单处理能顺利通车。

路基表面破坏明显,路面开裂明显,路面错台严重,裂缝宽度大于10cm,路面凹凸鼓胀导致路面损坏,路堤边缘部分垮塌,边坡崩塌落石砸落至路面,边坡滑坡掩埋路面,行车空间狭小或无法通行,能步行通过。

经过一定时间清理才能恢复通车。

路基表面破坏剧烈,开裂、错台,凹凸鼓胀导致路基彻底失效,路基大部分垮塌、侧移,边坡崩塌落石砸落堆积路面,砸坏路基并堵塞道路,边坡滑坡掩埋路基,无法通行,。

经过长时间清理才能恢复通车。

4.3路基震害分类

1)路基震害常用分类

平原地区路基多以路堤为主,常见震害类型分为:

纵向开裂、边坡滑动、路堤塌陷、路堤下沉、纵向波浪变形、桥头路堤的震害、地裂缝造成的震害。

山岭地区地形复杂,路基断面形式很多,防护和支挡工程也多,一般划分为:

路堑边坡的滑坡与崩塌、半填半挖的上塌与下陷、挡土墙的震害。

2)汶川地震公路路基震害建议分类方法

汶川地震中路基震害数量和种类都相对较多,首先将汶川地震中路基震害分为路基本体、支挡结构、路基边坡震害三大类,再将按震害原因(直接震害与间接震害)建立分类方法,见表4-5。

表44路基本体震害类型

直接破坏

1.路基沉陷;

2.路面开裂;

3.路基坍塌;

4.路基错台;

5.路面隆起

间接破坏

1.边坡滑塌及泥石流掩埋路基

支挡结构

直接震害

1.墙体垮塌;

2.墙面变形开裂;

3.墙体倾覆;

4.墙体剪断

间接震害

1.边坡垮塌掩埋挡墙;

2.落石砸坏挡墙3.挡墙随路基下沉

防护结构震害类型(间接震害)

1.剥落

2.垮塌

3.局部鼓胀变形毁坏

4.主动网破坏

1).主动网整体拔出;

2).局部锚杆拔出;

3).网被冲破4).碎石流挤出;

5).整体掩埋整体倾覆

5.锚杆(索)框架破坏

1).锚杆(索)封头脱落;

2).锚杆(索)锚头失效;

3).锚杆(索)拉断;

4).锚杆(索)预应力损失;

5).框架梁及结点断裂;

6).框架梁表皮开裂;

7).框架梁底部脱空;

8).框架梁鼓胀;

9).框架梁整体滑移

无防护结构边坡震害类型

(直接震害)

1.岩质边坡

1).崩塌性滑坡;

2).崩塌3).落石

2.土质边坡

1).土质边坡滑坡;

2).土质边坡表层溜坍;

3).边坡表层碎落

4.4路基震害处治对策

A-轻微:

抢通、保通阶段适度清理路基,保证通行,恢复重建阶段局部修复。

B-中度:

抢通、保通阶段加强清理路基,保证通行,恢复重建阶段需修补。

C-严重:

抢通、保通阶段临时加固,路基重点清理,加强观测,恢复重建阶段将破坏部分修补,或增加新的防护措施,不能修补予以处置重建。

D-损毁:

抢通、保通阶段制定应急绕行方案,恢复重建阶段进行彻底整治。

5生地质灾害与分类

5.1次生地质灾害调查

次生地质灾害调查包括四川省极重、重灾区各级别公路14条,总里程达1640公里。

公路沿线共发育灾害点555个,其中崩塌273处,滑坡155处,泥石流37处,见图5-1。

公路沿线次生地质灾害平均密度0.34个/km。

图5-1汶川地震公路边坡不同类型次生地质灾害分布图

5.2公路次生地质灾害分类

根据现场调查,公路次生地质灾害主要由崩塌、滑坡、泥石流组成。

由于次生灾害中典型泥石流破坏较少,故未进行相关分类。

依据次生地质灾害的成因机制,可将震后次生地质灾害分类如下:

1)崩塌分类

按破坏模式,通常情况下可将崩塌可分为滑塌式、倾倒式、坠落式。

针对汶川地震灾害公路边坡地质灾害,按形成机理可将崩塌破坏分成以下几类,即:

溃滑型、溃崩型、抛射型、剥皮型、震裂型等五大类十三个亚类。

如表5-1所示。

表5-1汶川地震灾区崩塌形成机理分类表

类型

机理及地质特征

模型图

溃滑型

拉裂-

反倾或横向结构坡体,在强震作用下,坡体溃裂,进而形成后缘陡峻的拉裂面,下部坡体剪断,形成统一滑面高速下滑。

通常表现为高陡的后援陡壁和一跨到底的堆积特征。

顺层-

顺层结构坡体或含顺坡软弱结构面坡体,强震作用下坡体松弛、解体,进一步沿层面(弱面)高速下滑,并一跨到底。

通常滑床表现为光滑的层面,可见清晰的长大擦痕。

剪断-

受风化带控制的坡体,强震作用下坡体震裂、松弛、解体,然后(通常)沿强、弱风化带的界面剪断,坡体高速下滑,形成滑坡。

另外,滑动面也可沿顺坡非贯通性结构面剪断形成。

溃崩型

倾倒型

近直立层状或似层状结构山体的浅表部,或近直立陡崖的强卸荷松弛带,强震作用下,陡立岩层顶部或中上部被折断、倾倒、摔出。

残留岩层上常可见清晰张性折断面,表现为“断头”。

溃屈型

近直立层状或似层状结构山体的浅部,或近直立陡崖斜坡的强卸荷松弛带,在强震作用下,陡立岩层中部、或中下部鼓出、溃屈、摔出,坡体坐塌。

表现为“齐腰宰断”。

溃散型

结构破碎的山体(包括厚度相对较大的松散层坡体)在强震作用下,整体破裂、解体、溃散、垮塌;

崩落物质通常散布于坡体表面。

溃喷型

极震区,结构破碎的山体(包括厚度相对较大的松散层坡体),在强震作用下,迅速破裂、解体、岩屑、岩块高速喷出,犹如“爆炸”。

崩落物质通常散布在较大范围,并沿沟形成高速碎石流。

抛射型

整体型

局部坡体在强震作用下,被整体“拔起”、抛射出来。

基本没有残留物质留在破裂面上。

河流两岸陡峻的斜坡上可见。

单体型

单个岩块在强震作用下,被从坡体上拔起,以平抛运动的方式被抛射出来。

映秀及沿岷江、绵远河等见到的重大数十~上百吨重的孤立巨石。

剥皮型

松散层型

斜坡表面的松散层在强震作用下,震裂、松弛,顺坡产生溜塌,厚度数米。

河流两岸斜坡上可见。

强卸荷带型

斜坡强卸荷带在强震作用下,震裂、松弛,顺坡溜塌,厚度数米。

2)滑坡分类

通常情况下可将滑坡分为推移式与牵引式滑坡。

根据汶川地震滑坡区所处的地质环境条件、坡体结构以及岩性组合特征,又可具体归纳概括为如表5-4所示的几类典型滑坡成因模式。

表5-4强震滑坡成因模式分类图

成因模式

基本特征

拉裂—顺走向滑移型

强震作用下,斜坡岩体以山体内侧顺坡向陡倾结构面作为内侧边界,追踪顺倾向方向的陡倾结构面产生后缘拉裂面,沿底部层间(内)软弱面基本沿岩层走向向临空条件较好的一侧发生滑动。

拉裂—顺层(倾向)滑移型

在地震强大的惯性力作用下,坡体中上段岩

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