JP3681902B2 - 耐震地山補強土工法 - Google Patents
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、砂地盤の液状化対策などの耐震補強を対象とした耐震地山補強土工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤の液状化防止に関しては、液状化の原理から土の密度の増大、固結、地下水低下、間隙水圧消散などの対策方法があるが、中でも砂地盤の液状化対策としては、従来、緩い砂を振動で締め固めて改良するサンドコンパクションパイル工法が多く用いられている。
【０００３】
このサンドコンパクションパイル工法は、軟弱地盤中に振動荷重を用いて砂を圧入し、締固めた砂杭を造成するもので、クローラ等の重機に設けたリーダマストに沿ってケーシングを起振機により振動を加えながら下降させて地盤に貫入させ、所定の深さに達すると、上部ホッパーよりケーシング内に一定量の砂を投入し、ケーシングを所定の高さまで引き上げながら、ケーシング内に砂を圧縮空気によってせん孔部内へ押し出す。
【０００４】
ケーシングを打ち戻し、押し出した砂柱を振動によって締固め、押し広げ、かかるケーシングの引き上げおよび押し出した砂柱の締固めを繰り返して、地表面まで砂杭を造成するものである。
【０００５】
また、土の固結という点に関しては、地盤の中に固化材（薬液）を注入して固結土を造成し、地盤の透水性を低下させるとともに、地盤を強化する薬液注入工法があり、これは薬液注入ロッドを挿入するだけなので、比較的小型の機械で施工できる。
【０００６】
一方、補強土工法として、切土法面や自然斜面において、岩盤などの表層部の崩壊防止のために鉄筋等の補強材を挿入し、その周囲にグラウト材を注入する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記サンドコンパクションパイル工法は、市街地や構造物近接箇所では、同工法に場合、振動・騒音が大きく、地盤変位、使用材料、使用機械、作業スペース等の制約を受け、施工が困難である。
【０００８】
また、薬液注入工法は細砂や細粒分が比較的多く混入している砂質土では、注入材の均一な浸透性や耐久性に問題があるため、適用例が少ない。
【０００９】
さらに、切土法面や自然斜面において岩盤などの表層部の崩壊防止を行う補強土工法として、削孔内に鉄筋等の補強材を挿入し、その周囲にグラウト材を充填する工法もあるが、この場合の補強材周囲に充填するグラウト材は地盤との接着効果や補強材の耐久性の確保を期待するもので、補強材周囲の土自体の改良はできず、緩い砂質土や粘性土では補強効果が低く、地震時の補強対策には適しない。
【００１０】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、緩い砂質土や粘性土の補強ができ、また、耐震性能が高く、小型の機械で、無振動、低騒音で、簡単かつ安価に施工できる耐震地山補強土工法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、ケーシングを導入挿入しながらのいわゆるケーシング掘りで地盤を削孔し、ロッドによる地山補強材はその上部を外側に残して周囲を覆うように不透水性の可撓性チューブを取り付けて前記地盤の削孔内に挿入し、ロッドはその上部を外側に残して周囲を覆うように不透水性の可撓性チューブを取り付けて地盤の削孔内に挿入し、かつ、かかる可撓性チューブ付きのロッドは地盤を拘束するように０．５〜３．０ｍ程度のピッチで正方形や三角形または矩形に並ぶように相互に適宜間隔で配列させ、前記ケーシングを引き抜き、このように複数配列するロッドは該ロッドから注出するグラウト材で可撓性チューブを同時に膨らませて地盤に膨張圧をかけることを要旨とするものである。
【００１２】
請求項１記載の本発明によれば、不透水性の可撓性チューブ内に同時にグラウト材を注入加圧することで、地山補強材の周囲の土自体を静的に締め固めて圧縮強化し、さらに、拡大した可撓性チューブ内の注入固結体とその中の地山補強材で地盤を補強強化する。
【００１３】
これらの土自体の圧縮強化と、注入固結体と補強強化で、対象範囲全体の改良を行い液状化対策や耐震対策を図る。また、地山補強材で補強強化された部分は柔構造のため、地震時の振動エネルギーの吸収が大きく、耐震性能が高い。
【００１４】
そして、前記のごとく土自体の静的締め固め改良ができるため、従来の補強土では適用が困難であった緩い砂質土や粘性土の補強ができ、小型機械での施工なので狭隘な箇所や河川堤体などの傾斜地でも施工ができ、無振動、無騒音のため、市街地の施工も可能である。
【００１５】
また、地盤の削孔をケーシング掘りとすることで、削孔壁の崩壊を確実に防止でき、可撓性チューブ付きの地山補強材の挿入を簡単に行うことができるとともに、構造物直下の斜めの補強なども可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の耐震地山補強土工法の１実施形態を示す縦断側面図、図２は同上平面図で、図中１はロッド１による地山補強材で、これには鉄筋、鋼管、その他の金属製パイプなど、強度を有し、中空で、グラウト材の注入が可能なものであれば、種々のものが適用できる。
【００１７】
このロッド１はその上部を外側に残して周囲を覆うように不透水性の可撓性チューブ２を取り付けて地盤の削孔内に挿入し、かつ、地盤を拘束するように０．５〜３．０ｍ程度のピッチで正方形や三角形または矩形に並ぶように相互に適宜間隔で配列させる。
【００１８】
可撓性チューブ２は、材質としては布製、ゴム製、合成樹脂製、金属製などで、袋状や筒状のものとする。特に、金属製の場合は可撓性を持たせるためには、薄い金属シートで縦縞の蛇腹状に形成したものが採用でき、グラウト材の注入で加圧膨張するものが得られる。
【００１９】
図３は１本のロッド１の挿入工程を示す説明図、図４は同上フローチャートで、まず、ボーリングマシン、または、ロータリーパーカッションで削孔するが、この削孔はケーシング３を導入挿入しながらのいわゆるケーシング掘りで行う。削孔径はφ86〜165mm程度である。
【００２０】
このようなケーシング３を使用したボーリングで掘削すれば、構造物直下の斜めの補強ができる。また、ボーリングによることで、表層や途中に障害物が介在したり、砂礫などの土層があっても削孔できる。
【００２１】
次いで、前記不透水性の可撓性チューブ２を取り付けたロッド１をこの孔内に挿入する。この状態では不透水性の可撓性チューブ２は折り畳まれるなどで小さくなっている。
【００２２】
前記ケーシング３を引き抜き、ロッド１から注出するグラウト材４で可撓性チューブ２を膨らませて地盤に膨張圧をかける。なお、ロッド１のグラウト材４の注出口１ａは下端のみならず、側部にも適宜間隔で設ければ可撓性チューブ２の注入加圧は均一にかつ迅速に行うことができる。
【００２３】
また、掘削深度に応じて、エアーパッカー等の栓体５をロッド１の可撓性チューブ２の上に設け、セメントミルク、ベントナイト等のシール材10を削孔上部に充填してから可撓性チューブ２の注入加圧を行ってもよい。
【００２４】
先の述べたように可撓性チューブ２付きのロッド１は所定区間においては、地盤を拘束するように相互に適宜間隔で配列させるもので、このように複数配列するロッド１は注入配管６に並列接続させ、グラウト材４を同時注入することで、可撓性チューブ２は同時に加圧膨張させる。図中７は注入配管６に設けるバルブである。
【００２５】
前記グラウト材４としてはセメントミルクや、水ガラスとセメントを主材としたアルカリ系懸濁型薬液や、シリカゾルとセメントを主材とした非アルカリ系懸濁型薬液や、その他の自硬性のあるグラウト材であればよいが、土性によっては膨張材を混入する。この膨張材には、通常の膨張コンクリートに使用される膨張材として硬化過程において膨張性の水和物を形成する、エントリンガイトと水酸化カルシュウムを使用するもの、または、水膨潤性物質を利用するものなどが挙げられる。
【００２６】
バルブ７を閉じ、隣接する所定区間に移行して前記工程を繰り返す。
【００２７】
可撓性チューブ２内に注入したグラウト材４は硬化して固結し、強度のある固結パイルとなる。このようにしてパイル内に補強材としてのロッド１を残し、地盤を補強する。可撓性チューブ２とロッド１の長さの関係は、ロッド１に対する可撓性チューブ２の取り付け位置を選定することで特定の土層の補強ができることになる。
【００２８】
本発明の適用例として、図５に示すように既存の堤体８や構造物基礎等の既存のコンクリート構造物の直下を補強する場合は、既存のコンクリート構造物に孔を穿ち、可撓性チューブ２付きのロッド１を挿入していけばよい。この場合、既存のコンクリート構造物の孔は可撓性チューブ２付きのロッド１で可撓性チューブ２が畳まれた状態のものが挿入できるだけの径でよく、その下の地盤の削孔は拡径掘削機を用いるか、高圧噴流での掘削ロッドを用いて行えばよい。
【００２９】
また、図６に示すよう既存の構造物の脇から施工するものとして斜めの施工も可能である。この図における既存の構造物は地上タンク９等であり、不同沈下をおこすような場合に、前記可撓性チューブ２付きのロッド１を挿入し、可撓性チューブ２を注入加圧することで、施工ピッチや注入量でかかる不同沈下を修正することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の耐震地山補強土工法は、土自体の静的締め固め改良ができるため、従来の補強土工法では適用が困難であった緩い砂質土や粘性土の補強ができ、しかも、この補強は柔構造なので、地震時の振動エネルギーの吸入が大きく、耐震性能が高いものである。
【００３１】
また、補強材となるロッドには種々のものが適用でき、用途に応じて対象範囲全体の剛性も高くでき、小型の機械での施工ですみ、狭隘な箇所や河川堤体などの傾斜地でも施工ができ、無振動、低騒音のため、市街地の施工が可能である。
【００３２】
さらに、地盤を拘束するように複数本を同時に注入加圧するため地盤に圧縮効果が高く、複数本の同時注入のため工程を短縮でき、補強材の周囲の固結パイルが確実にできるため、補強材の耐久性も高く、注入箇所が特定しているため、動態観測による地盤変位制御が可能である。なお、構造物が不同沈下している場合には、施工ピッチや注入量で修正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の耐震地山補強土工法の１実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】 本発明の耐震地山補強土工法の１実施形態を示す平面図である。
【図３】 １本のロッド１の挿入工程を示す説明図である。
【図４】 １本のロッド１の挿入工程を示すフローチャートである。
【図５】 施工の適用例を示す説明図である。
【図６】 施工の他の適用例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…ロッド １ａ…注出口
２…可撓性チューブ ３…ケーシング
４…グラウト材 ５…栓体
６…注入配管 ７…バルブ
８…堤体 ９…地上タンク
10…シール材
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、砂地盤の液状化対策などの耐震補強を対象とした耐震地山補強土工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤の液状化防止に関しては、液状化の原理から土の密度の増大、固結、地下水低下、間隙水圧消散などの対策方法があるが、中でも砂地盤の液状化対策としては、従来、緩い砂を振動で締め固めて改良するサンドコンパクションパイル工法が多く用いられている。
【０００３】
このサンドコンパクションパイル工法は、軟弱地盤中に振動荷重を用いて砂を圧入し、締固めた砂杭を造成するもので、クローラ等の重機に設けたリーダマストに沿ってケーシングを起振機により振動を加えながら下降させて地盤に貫入させ、所定の深さに達すると、上部ホッパーよりケーシング内に一定量の砂を投入し、ケーシングを所定の高さまで引き上げながら、ケーシング内に砂を圧縮空気によってせん孔部内へ押し出す。
【０００４】
ケーシングを打ち戻し、押し出した砂柱を振動によって締固め、押し広げ、かかるケーシングの引き上げおよび押し出した砂柱の締固めを繰り返して、地表面まで砂杭を造成するものである。
【０００５】
また、土の固結という点に関しては、地盤の中に固化材（薬液）を注入して固結土を造成し、地盤の透水性を低下させるとともに、地盤を強化する薬液注入工法があり、これは薬液注入ロッドを挿入するだけなので、比較的小型の機械で施工できる。
【０００６】
一方、補強土工法として、切土法面や自然斜面において、岩盤などの表層部の崩壊防止のために鉄筋等の補強材を挿入し、その周囲にグラウト材を注入する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記サンドコンパクションパイル工法は、市街地や構造物近接箇所では、同工法に場合、振動・騒音が大きく、地盤変位、使用材料、使用機械、作業スペース等の制約を受け、施工が困難である。
【０００８】
また、薬液注入工法は細砂や細粒分が比較的多く混入している砂質土では、注入材の均一な浸透性や耐久性に問題があるため、適用例が少ない。
【０００９】
さらに、切土法面や自然斜面において岩盤などの表層部の崩壊防止を行う補強土工法として、削孔内に鉄筋等の補強材を挿入し、その周囲にグラウト材を充填する工法もあるが、この場合の補強材周囲に充填するグラウト材は地盤との接着効果や補強材の耐久性の確保を期待するもので、補強材周囲の土自体の改良はできず、緩い砂質土や粘性土では補強効果が低く、地震時の補強対策には適しない。
【００１０】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、緩い砂質土や粘性土の補強ができ、また、耐震性能が高く、小型の機械で、無振動、低騒音で、簡単かつ安価に施工できる耐震地山補強土工法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、ケーシングを導入挿入しながらのいわゆるケーシング掘りで地盤を削孔し、ロッドによる地山補強材はその上部を外側に残して周囲を覆うように不透水性の可撓性チューブを取り付けて前記地盤の削孔内に挿入し、ロッドはその上部を外側に残して周囲を覆うように不透水性の可撓性チューブを取り付けて地盤の削孔内に挿入し、かつ、かかる可撓性チューブ付きのロッドは地盤を拘束するように０．５〜３．０ｍ程度のピッチで正方形や三角形または矩形に並ぶように相互に適宜間隔で配列させ、前記ケーシングを引き抜き、このように複数配列するロッドは該ロッドから注出するグラウト材で可撓性チューブを同時に膨らませて地盤に膨張圧をかけることを要旨とするものである。
【００１２】
請求項１記載の本発明によれば、不透水性の可撓性チューブ内に同時にグラウト材を注入加圧することで、地山補強材の周囲の土自体を静的に締め固めて圧縮強化し、さらに、拡大した可撓性チューブ内の注入固結体とその中の地山補強材で地盤を補強強化する。
【００１３】
これらの土自体の圧縮強化と、注入固結体と補強強化で、対象範囲全体の改良を行い液状化対策や耐震対策を図る。また、地山補強材で補強強化された部分は柔構造のため、地震時の振動エネルギーの吸収が大きく、耐震性能が高い。
【００１４】
そして、前記のごとく土自体の静的締め固め改良ができるため、従来の補強土では適用が困難であった緩い砂質土や粘性土の補強ができ、小型機械での施工なので狭隘な箇所や河川堤体などの傾斜地でも施工ができ、無振動、無騒音のため、市街地の施工も可能である。
【００１５】
また、地盤の削孔をケーシング掘りとすることで、削孔壁の崩壊を確実に防止でき、可撓性チューブ付きの地山補強材の挿入を簡単に行うことができるとともに、構造物直下の斜めの補強なども可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の耐震地山補強土工法の１実施形態を示す縦断側面図、図２は同上平面図で、図中１はロッド１による地山補強材で、これには鉄筋、鋼管、その他の金属製パイプなど、強度を有し、中空で、グラウト材の注入が可能なものであれば、種々のものが適用できる。
【００１７】
このロッド１はその上部を外側に残して周囲を覆うように不透水性の可撓性チューブ２を取り付けて地盤の削孔内に挿入し、かつ、地盤を拘束するように０．５〜３．０ｍ程度のピッチで正方形や三角形または矩形に並ぶように相互に適宜間隔で配列させる。
【００１８】
可撓性チューブ２は、材質としては布製、ゴム製、合成樹脂製、金属製などで、袋状や筒状のものとする。特に、金属製の場合は可撓性を持たせるためには、薄い金属シートで縦縞の蛇腹状に形成したものが採用でき、グラウト材の注入で加圧膨張するものが得られる。
【００１９】
図３は１本のロッド１の挿入工程を示す説明図、図４は同上フローチャートで、まず、ボーリングマシン、または、ロータリーパーカッションで削孔するが、この削孔はケーシング３を導入挿入しながらのいわゆるケーシング掘りで行う。削孔径はφ86〜165mm程度である。
【００２０】
このようなケーシング３を使用したボーリングで掘削すれば、構造物直下の斜めの補強ができる。また、ボーリングによることで、表層や途中に障害物が介在したり、砂礫などの土層があっても削孔できる。
【００２１】
次いで、前記不透水性の可撓性チューブ２を取り付けたロッド１をこの孔内に挿入する。この状態では不透水性の可撓性チューブ２は折り畳まれるなどで小さくなっている。
【００２２】
前記ケーシング３を引き抜き、ロッド１から注出するグラウト材４で可撓性チューブ２を膨らませて地盤に膨張圧をかける。なお、ロッド１のグラウト材４の注出口１ａは下端のみならず、側部にも適宜間隔で設ければ可撓性チューブ２の注入加圧は均一にかつ迅速に行うことができる。
【００２３】
また、掘削深度に応じて、エアーパッカー等の栓体５をロッド１の可撓性チューブ２の上に設け、セメントミルク、ベントナイト等のシール材10を削孔上部に充填してから可撓性チューブ２の注入加圧を行ってもよい。
【００２４】
先の述べたように可撓性チューブ２付きのロッド１は所定区間においては、地盤を拘束するように相互に適宜間隔で配列させるもので、このように複数配列するロッド１は注入配管６に並列接続させ、グラウト材４を同時注入することで、可撓性チューブ２は同時に加圧膨張させる。図中７は注入配管６に設けるバルブである。
【００２５】
前記グラウト材４としてはセメントミルクや、水ガラスとセメントを主材としたアルカリ系懸濁型薬液や、シリカゾルとセメントを主材とした非アルカリ系懸濁型薬液や、その他の自硬性のあるグラウト材であればよいが、土性によっては膨張材を混入する。この膨張材には、通常の膨張コンクリートに使用される膨張材として硬化過程において膨張性の水和物を形成する、エントリンガイトと水酸化カルシュウムを使用するもの、または、水膨潤性物質を利用するものなどが挙げられる。
【００２６】
バルブ７を閉じ、隣接する所定区間に移行して前記工程を繰り返す。
【００２７】
可撓性チューブ２内に注入したグラウト材４は硬化して固結し、強度のある固結パイルとなる。このようにしてパイル内に補強材としてのロッド１を残し、地盤を補強する。可撓性チューブ２とロッド１の長さの関係は、ロッド１に対する可撓性チューブ２の取り付け位置を選定することで特定の土層の補強ができることになる。
【００２８】
本発明の適用例として、図５に示すように既存の堤体８や構造物基礎等の既存のコンクリート構造物の直下を補強する場合は、既存のコンクリート構造物に孔を穿ち、可撓性チューブ２付きのロッド１を挿入していけばよい。この場合、既存のコンクリート構造物の孔は可撓性チューブ２付きのロッド１で可撓性チューブ２が畳まれた状態のものが挿入できるだけの径でよく、その下の地盤の削孔は拡径掘削機を用いるか、高圧噴流での掘削ロッドを用いて行えばよい。
【００２９】
また、図６に示すよう既存の構造物の脇から施工するものとして斜めの施工も可能である。この図における既存の構造物は地上タンク９等であり、不同沈下をおこすような場合に、前記可撓性チューブ２付きのロッド１を挿入し、可撓性チューブ２を注入加圧することで、施工ピッチや注入量でかかる不同沈下を修正することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の耐震地山補強土工法は、土自体の静的締め固め改良ができるため、従来の補強土工法では適用が困難であった緩い砂質土や粘性土の補強ができ、しかも、この補強は柔構造なので、地震時の振動エネルギーの吸入が大きく、耐震性能が高いものである。
【００３１】
また、補強材となるロッドには種々のものが適用でき、用途に応じて対象範囲全体の剛性も高くでき、小型の機械での施工ですみ、狭隘な箇所や河川堤体などの傾斜地でも施工ができ、無振動、低騒音のため、市街地の施工が可能である。
【００３２】
さらに、地盤を拘束するように複数本を同時に注入加圧するため地盤に圧縮効果が高く、複数本の同時注入のため工程を短縮でき、補強材の周囲の固結パイルが確実にできるため、補強材の耐久性も高く、注入箇所が特定しているため、動態観測による地盤変位制御が可能である。なお、構造物が不同沈下している場合には、施工ピッチや注入量で修正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の耐震地山補強土工法の１実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】 本発明の耐震地山補強土工法の１実施形態を示す平面図である。
【図３】 １本のロッド１の挿入工程を示す説明図である。
【図４】 １本のロッド１の挿入工程を示すフローチャートである。
【図５】 施工の適用例を示す説明図である。
【図６】 施工の他の適用例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…ロッド １ａ…注出口
２…可撓性チューブ ３…ケーシング
４…グラウト材 ５…栓体
６…注入配管 ７…バルブ
８…堤体 ９…地上タンク
10…シール材
Claims (1)
- ケーシングを導入挿入しながらのいわゆるケーシング掘りで地盤を削孔し、ロッドによる地山補強材はその上部を外側に残して周囲を覆うように不透水性の可撓性チューブを取り付けて前記地盤の削孔内に挿入し、
ロッドはその上部を外側に残して周囲を覆うように不透水性の可撓性チューブを取り付けて地盤の削孔内に挿入し、
かつ、かかる可撓性チューブ付きのロッドは地盤を拘束するように０．５〜３．０ｍ程度のピッチで正方形や三角形または矩形に並ぶように相互に適宜間隔で配列させ、前記ケーシングを引き抜き、このように複数配列するロッドは該ロッドから注出するグラウト材で可撓性チューブを同時に膨らませて地盤に膨張圧をかけることを特徴とした耐震地山補強土工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21745698A JP3681902B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 耐震地山補強土工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21745698A JP3681902B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 耐震地山補強土工法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2000045260A JP2000045260A (ja) | 2000-02-15 |
| JP3681902B2 true JP3681902B2 (ja) | 2005-08-10 |
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ID=16704522
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP21745698A Expired - Fee Related JP3681902B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 耐震地山補強土工法 |
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| CN107059838B (zh) * | 2016-12-29 | 2019-06-21 | 河海大学 | 用于沙土地的注浆装置及注浆方法 |
| CN108797561B (zh) * | 2018-05-24 | 2020-08-04 | 广东诚创建设有限公司 | 软弱地基注浆管及利用该注浆管的地基加固补强方法 |
| CN113431060B (zh) * | 2021-06-17 | 2022-11-22 | 三峡大学 | 变截面树根桩和膜袋混凝土联合排水绿化护坡结构及方法 |
-
1998
- 1998-07-31 JP JP21745698A patent/JP3681902B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109826226A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-31 | 重庆建筑工程职业学院 | 历史建筑木桩基础加固方法 |
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