JPH01165900A - 地中にコンクリート覆工体を構築する方法およびその構築に用いられるセグメント - Google Patents

地中にコンクリート覆工体を構築する方法およびその構築に用いられるセグメント

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JPH01165900A
JPH01165900A JP62324642A JP32464287A JPH01165900A JP H01165900 A JPH01165900 A JP H01165900A JP 62324642 A JP62324642 A JP 62324642A JP 32464287 A JP32464287 A JP 32464287A JP H01165900 A JPH01165900 A JP H01165900A
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萩本 博美
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は地中にコンクリート覆工体を構築する方法およ
びそのコンクリート覆工体の構築に用いられるセグメン
トに関する。
(従来技術およびその問題点) 従来、地中に横坑や立坑を構築するにあたっては、例え
ば第7図に示す如く、地中を掘進するシールド機100
の内部後方のシールド筒101の内部で、通常、コンク
リートまたは鋼製であって弧状のセグメン) 102を
組み立ててこれを円筒状に形成し、この組立形成された
筒状体102にシールド機100に設けられたシールド
ジヤツキ103の推力の反力をとり、シールド機100
の前面の切羽を掘削し、掘削土を排出しつつシールド[
100を前進せしめている。
そして、筒状体102と掘削横坑の間隙(テールボイド
)104に、例えばセグメントに予め設けられであるグ
ラウト孔105より裏込め注入材を充填している。
しかし、この方法に用いられる筒状体102は、シール
ド機100のテールシールとの密着性およびそのテール
シールの破損防止上、表面仕上げが高度に要求されると
ともに、筒状体102の継手部からの漏水防止のために
テールシール取付部や継手部の面は高精度にせざるを得
す、このため製作費が非常に高価であった。
しかしながら、上記のように構成してもテールシールの
破損およびセグメント継手部からの漏水を結局完全に防
止することが困難で、例えば電力通信用あるいは地下鉄
道等の横坑本来の使用目的を阻害するという問題点があ
った。
そこで、上記問題点を改善した他の従来例が存在するが
、この例では、第8図に示すように、シールド機200
のシールド外筒201の後部内側と筒状体203との間
に環状体202を配設するものである。
そして、この環状体202は、シールド機200に固定
された調整ジヤツキ208に連結され、かつこの環状体
202を貫通し、筒状体203の外周面と掘削された横
坑204の内周面と間隙205にコンクリートを打設す
るためのコンクリート圧送管206を配置した構成とな
っている。
この構成においてはシールド機200の掘進に従い、こ
のシールド機200が掘削形成する横坑204と筒状体
203との間隙205に生コンクリートが圧送管206
より圧送され、この間隙205を完全に充填し、かくし
て筒状のコンクリート覆工体207が形成され、横坑2
04が築造される。
しかしながら、この方法は上記間隙205が狭隘なため
、鉄筋等の補強材が配置されないか、または少量の配置
しかできず、この筒形コンクリート覆工体207に地中
の圧力が作用する時、対応できず破壊するおそれがある
。
さらにこれに対抗するために、同圧送コンクリートに特
殊な鋼繊維等を混入する場合があるが、この鋼繊維等は
高価であり、かつその繊維混入コンクリートは強度が小
さく軟弱な地盤では強度上不利であるという問題点があ
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、これらの問題点を解決するものであって、そ
の目的とするところは、地中に立坑や横坑等を覆工する
にあたり、地中の土圧・水圧に充分対抗でき、かつ作業
性の良好なセグメントを用い、永久構造物として充分な
信韻性を有する覆工体の構築方法およびこれに用いられ
る、軽量で、製作が容易で安価であるとともに、運搬性
、組立性等にも優れた鋼製のセグメントを提供すること
にある。
すなわち、本発明は上記目的を達成するために、地中に
形成された坑内に、内外面を貫通する適数個の通過孔を
有し、かつ鋼板からなるとともに凹凸状に形成されたセ
グメントを組み立てて筒状体を構成し、かつこのセグメ
ント筒状体の内側に間隙を確保して掘削時の反力もとれ
る型枠を筒状に形成し、セグメント内外面に形成された
間隙にセグメントに設けられた通過孔を介して充填物を
加圧充填してコンクリート覆工体を構築することを特徴
とした地中にコンクリート覆工体を構築するものである
。
また、組み立てられて筒状体を構成する凹凸状をなす鋼
製のセグメントは、シートパイルやコルゲートパイプの
ような略クランク状または略波型状に形成されたことを
特徴としている。
(作用) 地中に形成された坑内において、セグメントを筒環状に
組み立て、その内側に型枠を配設し、セグメント内外面
に形成された間隙に、充填物注入手段を介し充填物を加
圧充填して地中にコンクリート覆工体を構築するもので
あって、セグメントは鋼製のものからなり、かつ略クラ
ンク状または略波型状をなし、許容範囲内で出来るだけ
大きく多数の孔を形成し、セグメントと充填物との一体
性を極めて良くし、これによって種々の利点をもたらし
、覆工体完成後の永久構造物として充分な借問性をもた
せている。
また、セグメントは鋼製で、クランクまたは波型状の断
面形状にすることで強度を大とし、また軽量にすること
ができるので、運搬、組立性を良くしている。
さらに、従前のテールシールを不要として、セグメント
の製作を容易として経済的にしている。
(実施例) 以下、図面に沿って本発明を説明する。
第1図ないし第3図は本発明の第1実施例を示し、これ
らの図中、先ず第1図において、lはシールドであり、
このシールド1は、例えば鋼板等よりなり、かつ筒状を
呈するとともに、前方部内に隔壁2aが形成されたシー
ルド筒2が設けられている。
しかして、隔壁2aの中央部にはその部分に設けられた
軸受4を介しカッター回転軸5が貫設され、このカッタ
ー回転軸5の前端には切羽を掘削するための回転カッタ
ー6が正逆回転自在に設けられている。
なお、カッター回転軸5の後方側は特に図示されていな
いが、回転伝達機構を介し駆動モータと連結され、これ
によってカッター回転軸5、ひいては回転カッター6が
回転駆動される。
また、2bはシールド筒2の後方のシールド後部筒、7
は隔壁2aの下方に前端が連結された、例えばスクリュ
ーコンベア等からなる排土装置であり、回転カッター6
で切削された切羽の土砂はシールド1の進行に伴い切羽
室8よりこの排土装置7を介し坑内側へ排出される。
さらに、15はシールド1の進行によって順次継ぎ足さ
れる筒状の型枠である。また、9mは地山Gの内周面と
型枠15の外周側との間に設けられる筒状のコンクリー
ト覆工体であり、このコンクリート覆工体9aは詳しく
は後述するセグメント9を主体として構成される。
bはシールド筒2の進行によって形成されるテールボイ
ドである。
すなわち、セグメント9はコンクリート覆工体9aの主
要部材をなし、シールド後部筒2bの内側部分で組み立
てられ、このセグメント9の内外面に形成された間隙と
セグメント9に設けられた通過孔lOとに型枠15に貫
設された充填物注入用のバルブ14を備えた注入管14
aを介しコンクリートの如き充填材mが注入される。
なお、セグメント9の切羽側で、シールド筒2の内側と
セグメント9との筒環状の間隙には、詳しくは後述する
箱抜型枠12が適数個設けられ、後に構築過程において
箱抜型枠12が取り外され箱抜部12aが形成される。
また、11はセグメント9の前方に設けられた情理状形
のプツシ中−リングで、このプッシャーリング11は注
入される充填物漏出防止のためにシールド後部筒2bの
内側面と型枠15の外側面との間において、シール13
が取り付けられ水密に構成されている。
さらに、ブツシャ−リング11の前方と隔壁2aとの間
には伸縮自在の通数のジヤツキ3aが設けられ、このジ
ヤツキ3aはシールドlの前進に伴いプッシャーリング
11を適当に保持するように伸長する。
また、型枠15はセグメント9の内側に筒環状の間隙を
形成するようにプツシ中−リング11の内側に当接して
組み立てられるとともに、スペーサー15aを介して型
枠15と隔壁2aとの間にジヤツキ3bが介装され、ジ
ヤツキ3bは掘削時の反力(推力)を得るように伸長す
る。
さらに、この型枠15にはバルブ14が備えられるとと
もに、注入管14aは型枠15に対して取外し自在であ
る。
第2図は本発明に用いられる鋼製のセグメント9の斜視
図である。
このセグメント9は、鉄筋コンクリートの鉄筋(棒鋼)
の代わりに使用される孔空き鋼板のように、コンクリー
トとの合成によってのみ能力を出し得るものとは基本的
に性格が異なっている。
すなわち、本発明のセグメント9は、セグメント9のみ
で永久構造物としてではないが、設計上の上圧・水圧に
対して充分強度がある。
そして、この実施例では略クランク状に形成された、断
面形状で出来得る限り軽量をはかり、かつ設計上置も有
利なものに形成され、工場で予め作成される。
また、充填物mが加圧充填の際に、充填物mの流動に適
した大きさの通過孔lOが、強度的に劣化が生じない範
囲でセグメント9に適数個設けられている。
この通過孔10は、良質な充填物mの加圧充填を可能に
し、セグメント9との一体化、地盤沈下および漏水防止
等に速やかに対応するために、設計上杵される範囲で径
を大きく、また数も多いことが好ましい。
次に本発明のセグメント9を用いたコンクリート覆工体
の構築方法を第3図(1)ないしく6)に沿って説明す
る。
(1)先ず、N−1番目のセグメント(9−1)と地山
Gとの内側の間隙、通過孔10およびセグメント(9−
1)と型枠15との情理状の間隙には充填物mがすでに
加圧充填されて硬化している状態にあるとすると、N番
目のセグメント(9−2)をN−1番目のセグメント(
9−1)のトンネル縦方向に当接させるとともに、さら
にセグメント(9−2)の情理状の周方向も同様に溶接
、ボルト締め等の手段をもちいて連結する。
なお、図示しないがセグメント9は、例えばエレクタ−
等で組み立てられ、かつ組み立てられたN番目のセグメ
ント(9−2)の切羽側で、セグメン)(9−2)とシ
ールド筒2ど゛の情理状の間隙には、箱抜型枠12が通
数側設けられ、この部分は未だ充填物mが加圧充填され
ていない状態にある。(第3図(1)参照) (2)次に、パルプ14を開き注入管14aを介して充
填物mをN番目のセグメント(9−2)とシールド筒2
との内側の間隙、通過孔10およびセグメント(9−2
)と型枠15との情理状の間隙に充填し、掘進に先立っ
てこのような充填作業をまず行う、(同(2)図番照) なお、上述のように充填物mが間隙に加圧充填されると
、間隙内の空気が圧縮されるため、図示しないが空気の
抜は穴としての開閉自在な空気穴がブツシャ−リング1
1に形成されている。
(3)充填物mの加圧充填が続行中に、掘進を行うべく
ジヤツキ3bを伸長すると、シールド後部筒2bは切羽
側(矢印方向)に移動し、その後方にテールボイドbが
生じるが、注入管14aからの充填物mが速やかに充填
されるので、地山GとN番目のセグメント(9−2)と
には間隙が一切生じることなく、地山Gとセグメント(
9−2)とが接触せず加圧充填することができ、掘進と
略同時に覆工体を完成することができる。(同(3)図
番照) なお、ジヤツキ3bの伸長に伴って、ジヤツキ3aも同
様に伸長させる。
(4)シールド後部筒2bと箱抜型枠12との後端部と
が一敗する位置までシールド後部筒2bを切羽側(矢印
方向)へ移動させ、それと略同時にパルプ14を閉じて
充填物mの加圧充填を終了させる。(同(4)図番照) なお、充填物mの打ち継ぎ部である箱抜部12aはラッ
プ部12at+前段部12atおよび後段部12a、の
3面で形成され、圧入充填された充填物mが互いに圧着
するので地山Gからの漏水防止効果がある。
すなわち、従来工法では打ち継ぎ部は垂直大同に直線的
に延びる単純な一面であるのに比べ、クランク状の三面
からなっており、特に水平面のラップ部12a、は必要
に応じて長さが調整可能である。
この、三面からなる継手面に強力に加圧充填された良質
のコンクリートなる充填物mが圧着するので、防水能力
は従来工法と比較して、継手面の精度、漏水防止シール
等いずれも簡略にできる。
なお、箱抜型枠12を抜いた部分は、充填物mの通路と
なり、シールド後部筒2bの移動の際に生じる箱抜部1
2aの近傍のテールボイドbに充填物mが直ちに加圧充
填でき、上記(2)で述べたように間隙が生じる余地は
ない、したがって、掘削坑は破壊することはない。
−(5)次に、加圧充填された充填物mが硬化した後、
ジヤツキ3aおよびジヤツキ3bを縮め、情理状のプッ
シャーリング11を外し、シールド後部筒2bの内側と
N番目のセグメント(9−2)との間の情理状部に適数
個設けられた、箱抜型枠12を取外す、(同(5)図番
照) (6)シかる後、箱抜型枠12を取り外し、次のN+1
番目のセグメント(9−3)を組み立てて延設し、かつ
型枠15を組み込み、ジヤツキ3aおよびジヤツキ3b
を再びセットする。
このとき、最後部のすでに充填物mが加圧充填され、セ
グメント9とその周辺の充填物mが硬化後、型枠15を
取り外してこの型枠15を前方に運搬し再度使用するこ
とが好ましい。
以下、上記(2)ないしく6)の手順を繰り返せば良い
。
なお、上記においてシールドlの前進に際し、シールド
筒2内であらかじめ組み立てられたセグメント9の内外
面および通過孔10に充填物mが加圧充填されながら掘
進されるが、シールド筒2とセグメント9間にセグメン
ト外面と摺接する従前のテールシールは必要ないため、
セグメント9の表面の仕上げの精度および滑らかさ等の
加工を必要としない。
なお、充填物mを加圧充填する際に、シールド筒2内に
充填物の流入防止をするには、シール13付プツシヤー
リング11で防止している。
また、当セグメント使用の工法は、掘削時の反力(推力
)を当セグメントではなく、型枠15にとるので、従前
のセグメント102および203と比較して縦リブ等の
補強は必要ないか、補強したとしても極わずかで済み、
できる限り軽量化することができる。
第4図は従来の工法による覆工体と本発明のものとの比
較を示す。
従来ては同図(1)に示すように、地山Gより覆工体の
内周に向かって、筒状のセグメント203の外周面と掘
削された横坑204の内周面との間隙205に裏込材が
注入され、そして筒状のセグメント203を介し、2次
巻きコンクリート207°が打設されている。
この、従来のコンクリート、鋼製、ダグタイル等のセグ
メントからなる筒状体203は、裏込材205が注入さ
れているが、何れも直接地山Gに接触しているようなも
ので、水漏れにはセグメント203自体が対抗し、完全
に水漏れを防止することは困難であり、施工中は勿論の
こと覆工体完成後の永久構造物としても未だ信鯨を得て
いない。
そのことは、セグメント203自体が設計上土圧・水圧
等に充分耐え得る強度を存しながら、2次巻きコンクリ
−)207’をセグメント組立後に別行程で設けている
事実が証明している。
この場合、止水性や2次巻きコンクリート207”との
一体止に対する不安等により2次巻きコンクリート20
7°の厚さはセグメント厚の通常1〜1.5倍程度とし
ている。
したがって、完成覆工体の肉厚は厚い2次巻きコンクリ
ート207′の分だけ肉厚となるため、そのことをも考
慮した掘削孔径とする必要がある。
これに対し第4図(2)に示すように、孔空きセグメン
ト9を用いているため、その孔を介し強力に圧入する良
質なコンクリートの如き充填物mがセグメント9の両面
に充填圧着し、加えてセグメント9は略クランク状とな
っているので、コンクリートとの付着面積が大となり、
強固に覆工体全体が一体化する。
したがって、止水性、強度的にも優れ、従前のシールド
工法における2次巻きコンクリート2G?’は不要であ
り、また2次巻きに相当する部分のコンクリートの厚さ
は、セグメント9の腐食防止と孔径の精度修正化のみで
足り極めて薄くて良い。
このため、完成覆工体の肉厚は従来シールドのそれより
20〜30%も薄くすることができる。
したがって、トンネル等の掘削孔径もその分小さくて良
いため、掘削作業が従前の工法に比べ容易で、作業性、
経済面で格段に有利である。
なお、第4図に示すように、同径の横抗204における
全覆工厚の比較検討の例であり、従来よりも極めて薄く
することができる。
第5図は本発明の第2実施例を示すもので、この実施例
では、同図(1)に示すように、調製のセグメント16
が前述の実施例の如きクランク状ではな(、コルゲート
バイブのような波型状に近い形状としたことに特徴を有
している。
しかして、このセグメント16の通箇所にも適湿状の通
過孔1Gが形成される。
同図(2)は、上記セグメント16を用いた工法を示す
もので、工法自体は第1実施例と略同様であるため、説
明の重複を避けるために対応部分には同一符号で示し、
詳細な説明は省略する。
第6図は本発明の第3実施例で、第2実施例で用いたセ
グメントの変形例を示す。
しかして、同図(1)に示すように、この実施例のセグ
メント17では図示の状態において上側の波型部17a
と下側の波型部17bとが逆になって相対向し、かつ相
互の谷部17cの部分が接合されている。
また、適宜の位置に適形杖の大きさの通過孔18が形成
され、かつ両端部が連結されて、他のセグメン゛)17
との連結部17dが構成され、強度の向上が図られてい
る点に特徴を有している。
なお、通過孔18は谷部17cや連結部17dの近くに
形成され、連結される他のセグメント17の連結部17
dおよび17d相互をボルト締めする場合にも利用し得
る。
なお、波型部17aS17bとの結合は溶接またはボル
ト締めによっても良いことは勿論である。
同図(2)は、上記セグメントを用いた工法の主要部を
部分的に示すもので、工法の手順、作業等については前
述の実施例と略同様である。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、地中に形成された坑内に
、内外面を貫通する適数個の通過孔を有し、かつ鋼板か
らなるとともに凹凸状に形成されたセグメントを組み立
てて筒状体を構成し、かつ。
このセグメント筒状体の内側に間隙を確保して型枠を筒
状に形成し、セグメント内外面に形成された間隙にセグ
メントに設けられた通過孔を介して充填物を加圧充填し
てコンクリート覆工体を構築することを特徴とした地中
にコンクリート覆工体を構築するようにしたから、 (イ)上記セグメントは、それ自体組み立てることで土
圧・水圧等の外力に充分耐えられる強度を有し、最近の
シールド工法等で要望されている現場打ちコンクリート
工法に使用すると好適であり、かつ掘削時の反力を充填
物圧入打設用の型枠にとるので、従来使用のセグメント
と比較して縦リブ等の補強は必要無いか、補強したとし
ても極値かですむ。
(ロ)セグメントに形成する充填物用の通過孔は、設計
上の許容範囲内でその径は大きく、かつ数も多くできる
ので、充填物の加圧充填を容易とし、かつ充填物とセグ
メントとを確実に一体化でき、かつセグメントは構築過
程から完成時迄、−度も地山に触れることがなく、セグ
メントが加圧充填された充填物に囲まれ保護されており
、優れた止水性を有するため、覆工体完成後の永久構造
物として充分な信軸性がある。
(ハ)上記(ロ)で述べたように、充填物とセグメント
との一体性が良いため、従来のシールド工法等の如き2
次巻きコンクリートは要せず、いわゆる現場打ち工法同
様、掘進とほぼ同時に覆工体は完成し、さらに充填物が
加圧充填されながらシールド筒が移動するのでセグメン
トと地山との間隙は発生せず、地盤沈下を防止すること
ができる。
(ニ)また、従来工法の2次巻きに当る部分は、通過孔
を介してセグメントの両面を同時に充填物が加圧充填さ
れ完全に一体化されるため、セグメントの腐食防止と孔
径の精度修正化等のみを考慮するだけで足りるので、従
来の2次巻きのようなセグメント厚以上の厚みは要せず
、覆工体全体厚が極めて薄くでき、トンネル等の掘削孔
径は小さ(て良く、シールド工法では筒径を小さ(でき
、よって掘削作業が容易であるとともに、経済的である
。
(ホ)セグメントは、設計上杵される限り通過孔の径を
大きくするとともに数量も多くしているので、従来のセ
グメントと比較して非常に軽量であり、運搬および組み
立てが容易になり施工性が向上し、全体工事費のコスト
を押さえることができる。
(へ)また、従来のシールド工法の如くシールド筒に設
けられたテールシールとセグメントとが密着することで
漏水および土砂流出を防止するものでないから、テール
シールの破損防止等のためのセグメント表面の高度仕上
げは無用であるとともに、当セグメントの漏水は一切考
慮しなくてもよいから、継手面のシールは簡略にでき、
当然高度な面仕上げは不要で製作費を格段に安価にする
ことができる。
等の効果がある。
なお、上記各実施例では地中に横抗を構築する例につい
て示したが、横抗のみならず立坑のおける覆工にも充分
利用でき、この場合にも同様の作用・効果を得ることが
できる。
また、地中に形成される坑の断面は円形のみならず楕円
形、E角形、馬蹄形など特に断面形状に限定されるもの
ではないことは勿論である。
さらに、本発明は、地中に形成された坑としては必ずし
もシールド工法により構築される必要はなく、例えば山
岳トンネル等においても使用されるNATM工法に替え
ることのできるトンネルの覆工方法として利用できるも
のである。
また、本発明における筒状体とは、断面が完全に閉じた
形状の他、断面の一部を欠いた形状のものも含まれ、例
えばアーチ状の、いわゆるルーフシールド等の弧状形の
シールド工法にも利用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の第1実施例を示し、第1
図は縦断面図、第2図はクランク状のセグメントの斜視
図、第3図(1)ないしく6)は構築方法の説明図、第
4図(1)、(2)は従来例と本発明のコンクリート覆
工体との比較断面図、第5図(1)、(2)は本発明の
第2実施例を示し、同図(1)は波型状セグメントの斜
視図、同図(2)は同上のセグメントを用いてコンクリ
ート覆工体を構築する構築方法の一過程を示す図、第6
図(1)、(2)は本発明の第3実施例を示し、同図(
1)はセグメントの斜視図、同図(2)は同上のセグメ
ントを用いてコンクリート覆工体を構築する構築方法の
一過程を示す図、第7図および第8図はそれぞれ従来例
である。 l・・・シールド、2・・・シールド筒、2a・・・隔
壁、2b・・・シールド後部筒、3a、 3b・・・ジ
ヤツキ、4・・・軸受、5・・・カッター回転軸、6・
・・回転カッター、7・・・排土装置、8・・・切羽室
、9・・・セグメント、9a・・・コンクリート覆工体
、lO・・・通過孔、11・・・プッシャーリング、1
2・・・箱抜型枠、12a・・・箱抜部、13・・・シ
ール、14・・・バルブ、14a・・・注入管、15・
・・型枠、15a  ・・・スペーサー、16.17 
 ・・・セグメント、17a・・・上側の波型部、17
b・・・下側の波型部、17c・・・谷部、17d・・
・連結部、1B・・・通過孔、b・・・テールボイド、
m・・・充填材、G・・・地山。 第2vA 第4図 −465ヘ515 (mm)           −
300”−380(mm)第3図 ηb 箪3図 第 5図 第6!!2! 2a

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)地中に形成された坑内に、内外面を貫通する適数
    個の通過孔を有し、かつ鋼板からなるとともに凹凸状に
    形成されたセグメントを組み立てて筒状体を構成し、か
    つこのセグメント筒状体の内側に間隙を確保して型枠を
    筒状に形成し、セグメント内外面に形成された間隙にセ
    グメントに設けられた通過孔を介して充填物を加圧充填
    してコンクリート覆工体を構築することを特徴とした地
    中にコンクリート覆工体を構築する方法。
  2. (2)組み立てられて筒状体を構成する凹凸状をなす鋼
    製のセグメントは、略クランク状または略波型状に形成
    されたことを特徴としたセグメント。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57137699U (ja) * 1981-02-24 1982-08-27
JPS62121299A (ja) * 1985-11-21 1987-06-02 三井建設株式会社 トンネル覆工の打設方法およびそれに使用するシ−ルド掘削機

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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