JP3439839B2 - Segment unit for tunnel structure - Google Patents
Segment unit for tunnel structureInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、トンネル構造体の一
部として他の円弧版状のセグメントと順次接合されるト
ンネル構造体用セグメントユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のトンネル工法は、シールドマシン
によって所定深度の地盤を掘削しながら、その後方で、
円弧版状の鉄筋コンクリート製セグメントを順次接合し
て円筒状のトンネル構造物を構築していく、いわゆるシ
ールド工法が一般的になってきている。
【０００３】このシールド工法で地盤中の水平方向にト
ンネル構造体を構築しておき（一期工事）、その後、前
記トンネル構造体と略垂直に連通するように地表で開口
する立坑を構築する場合（２期工事）には、通常、地表
から鉛直下向きに地盤を掘削してトンネル構造体の一部
を貫通していき、形成された掘削孔に順次セグメントを
接合していくことにより立坑が構築されるようになって
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、立坑を構築
すべき地表部分に既存の建築物などが立設している場合
には、前述した２期工事を行わず、先ず、トンネル構造
体の坑内にシールドマシンを設置し、立坑構築方向であ
るトンネル構造体の上部の一部を掘削した後、連続して
地盤を掘削して立坑を構築している。
【０００５】このように、立坑を坑内側から構築してい
く工法では、シールドマシンの発進により掘削されるコ
ンクリート製セグメントからなるトンネル構造体の一部
を容易に掘削可能としなければならない。しかしなが
ら、トンネル構造体の一部の掘削部分を単なるコンクリ
ートのみの構造にすると、土圧に充分に対抗可能な構造
が得られないおそれがある。そこで、少しでも土圧を軽
減させるために坑内から地盤改良作業や薬液注入などの
補助工法が行われるが、今度はそのために構築期間の長
期化、構築コスト増大といった問題を招く。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、立坑等を坑内側から構築していくためにトンネル
構造体の一部を掘削する場合であっても、構築期間の短
縮化や構築コストの高騰化を抑制することが可能なトン
ネル構造体用セグメントユニットを提供することを目的
としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、トンネ
ル構造体の一部として他の円弧版状のセグメントと順次
接合されるトンネル構造体用セグメントユニットであっ
て、他のセグメントと同様に円弧版形状に形成され、地
盤と直接に接するコンクリート等からなる外層部と、外
層部に面接合して坑内側に位置する脱却可能なスチール
製の内層部との複層構造とされ、外層部には、他のセグ
メントに端部が埋設されて緊張状態になることが可能な
ＰＣ鋼材を設置可能な孔を有することを特徴とするトン
ネル構造体用セグメントユニットに存する。
【０００８】
【作用】本発明のトンネル構造体用セグメントユニット
によれば、トンネル構造体の一部に使用されることによ
り、地盤と直接に接する外層部に面接合してスチール材
の内層部が配設されているとともに、外層部にはＰＣ鋼
材が緊張状態で配筋されており、充分に土圧に対抗し得
る構造強度が得られているので、土圧を軽減させるため
の坑内からの地盤改良作業や薬液注入などの補助工法を
行う必要がない。また、立坑を構築する場合には、先
ず、セグメントユニットのスチール材からなる内層部を
脱却していき、次に、外層部のＰＣ鋼材を抜いてから、
坑内に配置したシールドマシンを立坑の構築方向に向け
て発進させることにより、外層部を掘削してトンネル構
造体の一部を容易に掘削していくことができる。そし
て、シールドマシンをさらに発進させてトンネル構造体
の上部地盤を掘削していき、掘削孔の内周壁に連続して
セグメントを連設していくことにより、立坑が構築され
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図１から図
４を参照して詳細に説明する。ただし、本実施例に記載
されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置
等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲
をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説
明例にすぎない。
【００１０】図１は、地盤Ｇ中の所定深度の水平方向に
構築されたトンネル構造体１を示す側面図である。図２
はトンネル構造体１の平面図である。このトンネル構造
体１は、図示しないシールドマシンにより円形状の掘削
穴が連続して掘削され、その内壁面に前記シールドマシ
ンに内蔵されたエレクタによって円弧版状の多数のコン
クリート製のセグメントＳ…が千鳥状に連設されていく
ことにより覆工されていく。
【００１１】ここで、図３に示すように、トンネル構造
体１の上方には、坑内１ａと連通する鉛直に延びる立坑
２が構築されるが、この立坑２の構築位置を臨む位置
に、他のセグメントＳ１〜Ｓ５と連設されて円形体を形
成するセグメントユニットＵが配設されている。
【００１２】このセグメントユニットＵは、立坑用セグ
メントＵ１、Ｕ２、Ｕ３で構成されており、各立坑用セ
グメントＵ１、Ｕ２、Ｕ３は、地盤Ｇと直接に接してい
る外層部３と、外層部３と面接合された状態で坑内１ａ
側に位置する内層部４との２層構造によって構成されて
いる。
【００１３】外層部３は、コンクリートを構造材料とし
て円弧版状に形成されており、その形成時には、曲率方
向に所定間隔をあけて複数本のシース管を埋設してシー
ス孔５が穿設されている。また、内層部４は、外層部３
の内面側に面接合しており、円弧版形状とされた高強度
のスチール材により形成されている。なお、外層部３は
コンクリートの他、モルタル、樹脂等を構造材料として
形成したものでもよい。
【００１４】上記構成からなる立坑用セグメントＵ１、
Ｕ２、Ｕ３は、相互のシース孔５…にＰＣ鋼線６…が連
続挿入されることにより一体化されてセグメントユニッ
トＵが形成される。そして、このセグメントユニットＵ
は、図１及び図２に示すように、長手方向に隣接する
（紙面の表側で隣接する）他のセグメントＳ…に、ＰＣ
鋼線６…の端部が緊張状態で埋設されながら連設され
る。これにより、トンネル構造体１の一部とされたセグ
メントユニットＵの外層部３には、ＰＣ鋼線６…が緊張
状態で配筋されているので、充分に土圧に対抗し得る構
造強度が得られる。
【００１５】次に、上記セグメントユニットＵが構造体
の一部とされたトンネル構造体１の作用効果について、
以下に述べる。第１に、本実施例で説明したセグメント
ユニットＵは、地盤Ｇと直接に接する外層部３に面接合
してスチール材の内層部４が配設された構成であるとと
もに、外層部３にはＰＣ鋼線６…が緊張状態で配筋され
ており、充分に土圧に対抗し得る構造強度が得られてい
るので、土圧を軽減させるための坑内１ａからの地盤改
良作業や薬液注入などの補助工法を行う必要がない。
【００１６】第２に、立坑２を構築する場合には、先
ず、セグメントユニットＵのスチール材からなる内層部
４を脱却していき、次に、外層部２のＰＣ鋼線６…を抜
いてから、坑内１ａに配置したシールドマシンを立坑２
の構築方向に向けて発進させることにより、外層部３の
コンクリートを掘削してトンネル構造体１の一部を容易
に掘削していくことができる。そして、シールドマシン
をさらに発進させてトンネル構造体１の上部地盤Ｇを掘
削していき、その内周壁に連続してセグメントを連設し
ていくことにより、図４に示す立坑２を構築することが
できる。
【００１７】なお、外層部３のコンクリートを掘削する
際には、同時にシース孔５を形成するシース管を掘削し
ていくことになるので、このシース管はシールドマシン
で破壊可能な材料（たとえば塩化ビニール等）のものを
用いる。また、シース孔５をこのようにシース管で形成
するのでなく、製造時に、除去可能な中子等を用いるこ
とにより単なる孔として形成してもよい。
【００１８】次に、図５および図６を参照して本発明の
他の実施例を説明する。この実施例の基本構成は上記一
実施例と同様であり、同一構成要素には同一の符号を付
してある。この実施例は、セグメントユニットＵの外層
部３に挿入するＰＣ鋼線６…を外層部３の周方向に沿っ
て配筋している点において上記一実施例と異なってい
る。すなわち、セグメントユニットＵを構成する各立坑
用セグメントＵ１、Ｕ２、Ｕ３の外層部３には、幅方向
に一定間隔をおいて周方向に連続するシース孔５…がそ
れぞれ形成されている。そして、これらシース孔５…に
ＰＣ鋼線６…を通し、かつ緊張して周方向に隣接する立
坑用セグメントＵ１、Ｕ２、Ｕ３の一体化を図る。
【００１９】この場合における立坑２の構築手順も上記
一実施例と同様であって、先ずセグメントユニットＵの
内層部４を脱却していき、次に、外層部３のＰＣ鋼線６
…を抜いてから、坑内１ａに配置したシールドマシンを
立坑２の構築方向に向けて発進させることにより、外層
部２のコンクリートを掘削し、さらに上部地盤を掘削し
て立坑２を得る。
【００２０】
【発明の効果】本発明のトンネル構造体用セグメントユ
ニットは、構築されるトンネル構造体の一部として使用
されることにより、地盤と直接に接する外層部に面接合
してスチール材からなる内層部が配設された構造とされ
ているとともに、外層部の孔にＰＣ鋼材が設置されるこ
とにより、充分に土圧に対抗し得る構造強度が得られて
いるため、従来技術のような、土圧を軽減させるための
坑内からの地盤改良作業や薬液注入などの補助工法を行
う必要がない。また、立坑を構築する場合には、先ず、
坑内側に位置しているスチール材からなる内層部を脱却
していき、次に、外層部のＰＣ鋼材を抜いてから、坑内
に配置したシールドマシンを立坑の構築方向に向けて発
進させることにより、外層部を掘削してトンネル構造体
の一部を容易に掘削していくことができる。したがっ
て、本発明のトンネル構造体用セグメントは、トンネル
構造体の一部として使用されることにより、トンネル構
造体の構築期間の短縮化を図ることができるとともに、
大幅な構築コストの低減化を図ることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a segment unit for a tunnel structure which is sequentially joined to another arc-shaped segment as a part of the tunnel structure. 2. Description of the Related Art In recent tunnel construction methods, while excavating ground at a predetermined depth by a shield machine,
The so-called shield method, in which arcuate reinforced concrete segments are sequentially joined to construct a cylindrical tunnel structure, has become common. [0003] In this shield method, a tunnel structure is constructed in the ground in the horizontal direction (first stage construction), and then a vertical shaft opening on the ground surface so as to communicate with the tunnel structure almost vertically is constructed. In the second phase of construction, the shaft is usually constructed by excavating the ground vertically downward from the surface of the ground, penetrating a part of the tunnel structure, and joining segments sequentially to the formed drill holes. It is supposed to be. [0004] However, when an existing building or the like is erected on the surface of the ground where a shaft is to be constructed, the above-described second-stage construction is not performed, and the tunnel structure is first constructed. A shield machine is installed in the pit of the body, and after excavating a part of the upper part of the tunnel structure in the direction of the shaft, the ground is continuously excavated to construct the shaft. As described above, in the method of constructing the shaft from the inside of the shaft, it is necessary to easily excavate a part of the tunnel structure composed of the concrete segments excavated by the start of the shield machine. However, if a part of the excavated portion of the tunnel structure is made only of concrete, there is a possibility that a structure sufficiently resistant to earth pressure may not be obtained. Therefore, in order to reduce the earth pressure as much as possible, an auxiliary construction method such as ground improvement work or injection of a chemical solution is performed from the underground, but this causes problems such as a longer construction period and an increase in construction cost. The present invention has been made in view of the above circumstances. Even when a part of a tunnel structure is excavated in order to construct a shaft or the like from the inside of the shaft, the construction period can be reduced. It is an object of the present invention to provide a tunnel structure segment unit capable of suppressing an increase in construction cost. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a segment unit for a tunnel structure which is sequentially joined to another arc-shaped segment as a part of the tunnel structure. It has a multi-layer structure consisting of an outer layer made of concrete or the like directly in contact with the ground, and a removable inner layer made of steel that is surface-joined to the outer layer and located inside the pit as in The outer layer portion has a hole in which an end portion is buried in another segment and a PC steel material capable of being placed in a tensioned state can be installed therein. According to the segment unit for a tunnel structure of the present invention, since it is used as a part of the tunnel structure, the inner layer portion of the steel material is surface-bonded to the outer layer portion directly in contact with the ground. In addition to being installed, PC steel is laid in the outer layer in a tensioned state, and the structural strength enough to withstand the earth pressure has been obtained. There is no need to carry out auxiliary construction methods such as ground improvement work or chemical injection. When constructing a shaft, first remove the inner layer made of steel material of the segment unit, then remove the PC steel material of the outer layer,
By starting the shield machine arranged in the mine in the direction of the construction of the shaft, the outer layer portion can be excavated and a part of the tunnel structure can be easily excavated. Then, the shield machine is further started to excavate the upper ground of the tunnel structure, and the segments are continuously provided on the inner peripheral wall of the excavation hole, whereby the shaft is constructed. An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to them unless otherwise specified. , Are merely illustrative examples. FIG. 1 is a side view showing a tunnel structure 1 constructed horizontally in a ground G at a predetermined depth. FIG.
2 is a plan view of the tunnel structure 1. FIG. In this tunnel structure 1, a circular excavation hole is continuously excavated by a shield machine (not shown), and a large number of arc-shaped concrete segments S are formed on the inner wall surface by an erector built in the shield machine. It will be lining by being staggered. Here, as shown in FIG. 3, a vertically extending shaft 2 communicating with the underground la is constructed above the tunnel structure 1. At a position facing the construction position of the shaft 2, other shafts are provided. And a segment unit U that is connected to the segments S1 to S5 to form a circular body. This segment unit U is composed of vertical shaft segments U1, U2, U3. Each vertical shaft segment U1, U2, U3 has an outer layer portion 3 directly in contact with the ground G, and an outer layer portion 3 Underground 1a in a state where it is surface-joined with
It has a two-layer structure with an inner layer part 4 located on the side. The outer layer portion 3 is formed in the shape of an arc plate using concrete as a structural material. At the time of forming the outer layer portion 3, a sheath hole 5 is formed by embedding a plurality of sheath tubes at predetermined intervals in the direction of curvature. ing. Further, the inner layer part 4 is
And is formed of a high-strength steel material in the shape of an arc plate. The outer layer portion 3 may be formed by using mortar, resin, or the like as a structural material in addition to concrete. The shaft segment U1 having the above structure,
U2 and U3 are integrated by continuous insertion of the PC steel wires 6 into the mutual sheath holes 5 to form the segment unit U. And this segment unit U
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, PC is added to other segments S adjacent in the longitudinal direction (adjacent on the front side of the paper).
The ends of the steel wires 6 are continuously connected while being buried under tension. Thereby, the PC steel wires 6 are arranged in the outer layer 3 of the segment unit U which is a part of the tunnel structure 1 in a tensioned state, so that the structural strength capable of sufficiently resisting the earth pressure is provided. can get. Next, the operation and effect of the tunnel structure 1 in which the segment unit U is a part of the structure will be described.
It is described below. First, the segment unit U described in this embodiment has a configuration in which the inner layer 4 made of a steel material is disposed so as to be surface-bonded to the outer layer 3 that is in direct contact with the ground G, and the outer layer 3 has The PC steel wires 6 are arranged in tension and have sufficient structural strength to withstand earth pressure, so ground improvement work from the pit 1a to reduce earth pressure, injection of chemicals, etc. It is not necessary to perform the auxiliary construction method. Second, when constructing the shaft 2, first, the inner layer 4 made of steel of the segment unit U is removed, and then the PC steel wires 6 of the outer layer 2 are pulled out. From the shaft machine 2
, The concrete in the outer layer portion 3 can be excavated and a part of the tunnel structure 1 can be easily excavated. Then, the shield machine is further started to excavate the upper ground G of the tunnel structure 1, and the segments are continuously provided on the inner peripheral wall thereof to construct the shaft 2 shown in FIG. Can be. When the concrete in the outer layer 3 is excavated, the sheath tube forming the sheath hole 5 is also excavated at the same time, so that the sheath tube is made of a material (for example, chloride) which can be broken by a shield machine. Vinyl). Further, instead of forming the sheath hole 5 with a sheath tube as described above, a simple hole may be formed by using a removable core or the like at the time of manufacturing. Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The basic configuration of this embodiment is the same as that of the above-described embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals. This embodiment differs from the above-described embodiment in that the PC steel wires 6 to be inserted into the outer layer portion 3 of the segment unit U are arranged along the circumferential direction of the outer layer portion 3. That is, in the outer layer portion 3 of each of the shaft segments U1, U2, and U3 constituting the segment unit U, the sheath holes 5 that are continuous in the circumferential direction at regular intervals in the width direction are formed. Then, the PC steel wires 6 are passed through the sheath holes 5 and tightened to integrate the vertical shaft segments U1, U2, and U3 adjacent in the circumferential direction. The procedure for constructing the shaft 2 in this case is the same as that of the above embodiment. First, the inner layer portion 4 of the segment unit U is removed, and then the PC steel wire 6 of the outer layer portion 3 is removed.
, And then the shield machine arranged in the pit 1a is started in the construction direction of the shaft 2 to excavate the concrete of the outer layer portion 2 and further excavate the upper ground to obtain the shaft 2. The segment unit for a tunnel structure according to the present invention is used as a part of a tunnel structure to be constructed, so that it is surface-bonded to an outer layer portion directly in contact with the ground and made of a steel material. In addition to the structure in which the inner layer portion is disposed and the PC steel material is installed in the hole of the outer layer portion, the structural strength enough to withstand the earth pressure is obtained. In addition, there is no need to carry out auxiliary works such as ground improvement work from underground or chemical injection to reduce earth pressure. When building a shaft, first,
By removing the inner layer made of steel material located inside the mine, then removing the PC steel material of the outer layer, and then starting the shield machine arranged inside the mine in the direction of the construction of the shaft By excavating the outer layer portion, a part of the tunnel structure can be easily excavated. Therefore, the tunnel structure segment of the present invention can be used as a part of the tunnel structure to shorten the construction period of the tunnel structure, and
Significant reduction in construction cost can be achieved.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトンネル構造体を示す側面図であ
る。
【図２】本発明に係るトンネル構造体を示す平面図であ
る。
【図３】図１及び図２のIIIーIII矢視断面図である。
【図４】本発明のセグメントユニットを使用したトンネ
ル構造体に立坑を連設した状態を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例の平面図である。
【図６】図５のVIーVI矢視断面図である。
【符号の説明】
１ トンネル構造体
１ａ 坑内
２ 立坑
３ 外層部
４ 内層部
５ シース孔
６ ＰＣ鋼線（ＰＣ鋼材）
Ｇ 地盤
Ｓ 円弧版状のセグメント
Ｕ セグメントユニットBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side view showing a tunnel structure according to the present invention. FIG. 2 is a plan view showing a tunnel structure according to the present invention. FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIGS. 1 and 2; FIG. 4 is a view showing a state in which a shaft is connected to a tunnel structure using the segment unit of the present invention. FIG. 5 is a plan view of another embodiment of the present invention. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG. [Description of Signs] 1 Tunnel structure 1a Underground 2 Vertical shaft 3 Outer layer 4 Inner layer 5 Sheath hole 6 PC steel wire (PC steel) G Ground S Arc-shaped segment U Segment unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 研一 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 石田 修 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 杉藤 哲也 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 原 修一 東京都文京区後楽２−２−８ 五洋建設 株式会社内 (72)発明者 田中 潔 東京都文京区後楽２−２−８ 五洋建設 株式会社内 (72)発明者 佐藤 慎 東京都文京区後楽２−２−８ 五洋建設 株式会社内 (72)発明者 伊藤 広幸 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 石川島播磨重工業株式会社 本社内 (72)発明者 飛田 一幸 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 石川島播磨重工業株式会社 本社内 (72)発明者 橋本 博英 東京都中央区八重洲２丁目６番21号 石 川島建材工業株式会社内 (72)発明者 小林 一博 東京都中央区八重洲２丁目６番21号 石 川島建材工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−120437（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−55591（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−21862（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−89785（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−87293（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21D 11/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenichi Kaneko 1-25-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Taisei Construction Co., Ltd. (72) Inventor Osamu Ishida 1-25-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. Taisei Construction Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Sugito 1-25-1, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Taisei Construction Co., Ltd. (72) Inventor Shuichi Hara 2-2-8 Five Koraku, Bunkyo-ku, Tokyo Yo Construction Corporation (72) Inventor Kiyoshi Tanaka 2-2-8 Koraku, Bunkyo-ku, Tokyo Goyo Construction Co., Ltd. Shin (72) Inventor Shin Sato 2-2-8 Koraku, Bunkyo-ku, Tokyo Goyo Construction Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Ito 2-2-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Ltd. Headquarters (72) Inventor Kazuyuki Tobita 2-2-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Ishikawajima-Harima Heavy Industry Co., Ltd. Head Office (72) Inventor Hirohide Hashimoto 2-6-1, Yaesu, Chuo-ku, Tokyo Ishi Kawashima Construction Materials Industry Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiro Kobayashi 2-6-121, Yaesu, Chuo-ku, Tokyo Ishi Inside Kawashima Building Materials Co., Ltd. (56) References JP-A-49-12037 (JP, A) JP-A-4-55591 (JP, A) JP-A-54-21862 (JP, U) JP-A-3-89785 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 60-87293 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) E21D 11/08
Claims (1)
状のセグメントと順次接合されるトンネル構造体用セグ
メントユニットであって、 他のセグメントと同様に円弧版形状に形成され、地盤と
直接に接するコンクリート等からなる外層部と、該外層
部に面接合して坑内側に位置する脱却可能なスチール製
の内層部との複層構造とされ、 前記外層部には、他のセグメントに端部が埋設されて緊
張状態になることが可能なＰＣ鋼材を設置可能な孔を有
することを特徴とするトンネル構造体用セグメントユニ
ット。(1) Claims 1. A segment unit for a tunnel structure which is sequentially joined to another arc-shaped segment as a part of the tunnel structure, the arc unit being similar to the other segments. The outer layer is formed in a plate shape and has a multilayer structure of an outer layer made of concrete or the like directly in contact with the ground, and a detachable steel inner layer located on the inner side of the pit by surface joining to the outer layer. A segment unit for a tunnel structure, characterized in that the portion has a hole in which an end portion is embedded in another segment and a PC steel material that can be in a tensioned state can be installed.
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1994
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