JPH10184282A - 覆工材 - Google Patents

覆工材

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JPH10184282A
JPH10184282A JP8358199A JP35819996A JPH10184282A JP H10184282 A JPH10184282 A JP H10184282A JP 8358199 A JP8358199 A JP 8358199A JP 35819996 A JP35819996 A JP 35819996A JP H10184282 A JPH10184282 A JP H10184282A
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JP
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lining material
angle
sides
angle iron
segment
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Application number
JP8358199A
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English (en)
Inventor
Atsushi Koizumi
淳 小泉
Akihiko Nakano
明彦 仲野
Kunio Takeda
邦夫 武田
Yoshinobu Iso
好信 居相
Hiroshi Toida
浩 戸井田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Obayashi Corp
Nippon Kokan Light Steel Co Ltd
Original Assignee
Obayashi Corp
Nippon Kokan Light Steel Co Ltd
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Publication date
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  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の覆工材1であるセグメントは、ボルト
連結箇所が非常に多いため連結作業に多大の時間を要す
るので、改善する。 【解決手段】 覆工材1であるセグメントの平面形状
が、向かい合う各辺が平行な六角形とし、六角形の6辺
のうち連続する3辺に沿って配置される山形鋼11Aの
向きが外側に凸とし、残りの連続する3辺にそって配置
される山形鋼11Bの向きが外側に凹であるとする。こ
れにより、まったく同一の覆工材1が互いに凹凸により
嵌合し容易に連結される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばトンネル工
法の一つであるシールド工法などに用いられる覆工材の
構造に関し、特に複数の覆工材同士が連結する連結構造
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】地盤に略水平方向に掘削されるトンネ
ル、略鉛直方向に掘削される立て坑、または、地盤に沈
設工法で沈設体を沈設して構造物を構築するための前記
沈設体は、複数の覆工材が連結されて構成される。これ
らの一例として、トンネルを構成する覆工材を説明す
る。
【0003】すなわち、例えば軟弱地盤にトンネルを掘
削する際のトンネル工法には、シールド工法が用いられ
ることが多い。シールド工法において、掘削したトンネ
ルの内周面を支える覆工材には、鋼製セグメント、コン
クリート製セグメントが用いられることが多かった。更
には、鋼製の枠体にコンクリートを打設した合成セグメ
ントも使用される。
【0004】上記鋼製セグメントの例を図17に示す。
鋼製セグメント5は、主桁52と継手板51を鋼枠状に
溶接し、更に外側にスキンプレート53を溶接し、内側
に縦リブ54を取付け、補強したものである。継手板5
1、主桁52はボルト連結のための孔51a,52aが
設けられている。なお、内面にコンクリートを打設し、
合成セグメントとする場合は、これら孔51a,52a
の付近にはコンクリートは打設されず、ボルト連結の手
作業を行うためのスペース(図示せず)が形成される。
【0005】そして、上記鋼製セグメントは図18
(a)、(b)に示すように、継手板同士、主桁同士を
ボルト55により連結し、トンネルを覆工し構成する。
【0006】なお、シールド工法によって掘削されるト
ンネルとは別に、先進導坑を用いて掘削されるトンネル
もある。すなわち、本来のトンネルを掘削する前に、小
さなトンネルである先進導坑をTBM(トンネル・ボー
リングマシーン)で掘削し、その後発破等により残余の
断面を掘削して、本来のトンネルを掘削する。この場合
の先進導坑にも、上記鋼製セグメント、コンクリート製
セグメント、又は合成セグメントが用いられることがあ
り、シールド工法トンネルの場合と同様にボルトにより
連結して、これらのセグメントを組立て、先進導坑の内
周面を覆工していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のセグメ
ントは、例えば鋼製セグメントの場合には主桁52同
士、継手板51同士をボルト55によって連結しなけれ
ばならず、ボルト連結箇所が非常に多いため連結作業に
多大の時間を要する。また、TBMは、シールド工法の
掘削マシーンに比べ掘進速度が非常に速いが、従来のセ
グメントを用いた覆工材の組立に時間がかかるためにト
ンネルの施工速度が覆工作業により低下することが多か
った。
【0008】このように、ボルト連結箇所が非常に多い
ため連結作業に多大の時間を要するという問題点は、ボ
ルト連結式セグメントに共通する問題であり、セグメン
トの種類・形状を問わない。また、このような問題点
は、トンネルを構成する覆工材のみならず、立て坑や沈
設体を構成する覆工材についても同様に存在する。
【0009】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めになされたもので、ボルトによって連結する必要がな
く、連結が容易な覆工材を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、トンネ
ル、立て坑、または沈設体を構成するための、下記の特
徴を有する覆工材である。すなわち、(a)トンネル、
立て坑、または沈設体を展開した状態の平面を、隙間な
く埋められる単一の平面形状を有し、(b)前記平面形
状の周辺には、周辺に沿って山形鋼が配置され、山形鋼
の断面形状の山形の向きを、外側に凸、または外側に凹
とし、(c)隣合う覆工材同士では、前記凸と凹が互い
に嵌合し連結できるように構成されている覆工材であ
る。
【0011】第2の発明は、さらに、前記平面形状の覆
工材本体が鉄筋コンクリートで形成され、この鉄筋コン
クリートに山形鋼が埋め込まれていることを特徴とする
覆工材である。
【0012】第3の発明は、さらに、前記平面形状のス
キンプレートに複数の補強リブが溶接され、このスキン
プレートの周辺に山形鋼が溶接されていることを特徴と
する覆工材である。
【0013】第4の発明は、さらに、前記平面形状のス
キンプレートに複数の補強リブが溶接され、このスキン
プレートの周辺に山形鋼が溶接され、前記補強リブとス
キンプレートに対して無筋コンクリートが打設されてい
ることを特徴とする覆工材である。
【0014】第5の発明は、さらに、前記平面形状が六
角形であり、向かい合う各辺が平行で、六角形の6辺の
うち連続する3辺に沿って配置される山形鋼の向きが外
側に凸であり、残りの連続する3辺に沿って配置される
山形鋼の向きが外側に凹であることを特徴とする覆工材
である。
【0015】第6の発明は、さらに、前記平面形状が六
角形であり、向かい合う各辺が平行で、六角形の6辺に
沿って配置される山形鋼の向きが、一辺おきに外側に凸
であり、残りが外側に凹であることを特徴とする覆工材
である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
1乃至図5において説明する。図1に示すように、この
実施形態における覆工材1は、トンネルの内周面を構成
するコンクリート製セグメントである。トンネルを展開
した状態の平面(図2、図3)は、同様に展開した平面
形状が六角形のコンクリート製セグメントで、隙間なく
埋められる。このコンクリート製セグメントの六角形
は、実際には円筒状曲面の一部を構成するものである
(図1)。
【0017】このコンクリート製セグメントは、図4
(B)に示すように内部には六角形の平面に沿って配置
される主筋3と、この複数の主筋3を取り巻くようにし
て断面内で配置される配力筋7によって鉄筋かご9が構
成される。山形鋼11A,11Bにはアンカー筋13が
溶接され、山形鋼11A,11Bのコンクリートへの定
着が図られる。山形鋼11A,11Bには圧延山形鋼が
用いられる。或いは、平鋼を山形鋼形状となるようにプ
レス加工した材料でもよい。この場合曲げ角度は必ずし
も90°でなくともよい。
【0018】展開した状態の平面において、六角形は向
かい合う各辺が平行である。そして六角形の6辺のう
ち、連続する3辺に沿って配置される山形鋼11Aの向
きが、外側にとってある。また、残りの連続する3辺に
沿って配置される山形鋼11Bの向きが、外側に凹であ
る。このような凹凸の配置とすることで、すべての覆工
材1の形状は凹凸を含めまったく同一とできる。
【0019】以下、この実施形態の作用について説明す
る。この実施形態においてはシールド掘削工法によって
トンネルが掘削され、シールド掘削機が掘削して所定の
距離を掘進した後に、既に設けられたコンクリート製セ
グメントから、この所定の距離によって形成された隙間
から次のコンクリート製セグメントが嵌合される。この
嵌合の様子を図2に示す。
【0020】図において山形鋼11A,11Bの嵌合す
る辺のうち見えない辺を点線で示す。すなわち、既に嵌
め込まれたセグメントにおいては、3つの連続する辺、
あるいは1つの辺が露出されている。このうち、露出す
る3つの連続する辺のうち2つの連続する辺は、山形鋼
11Bが凹であり、残りの1つの辺は、山形鋼11Aが
凸である。また、露出する1つの辺は山形鋼11Bが凹
である。
【0021】このような状態の覆工材1であるコンクリ
ート製セグメントに対し、次のコンクリート製セグメン
トが嵌合される。そして、凸の山形鋼11Aには凹の山
形鋼11Bが嵌合される。
【0022】この時、既に設けられたコンクリート製セ
グメントの嵌合されるべき形状は、隣り合うコンクリー
ト製セグメント同士が、六角形の連続する3辺で形成す
るハの字に開いた形状である。このハの字に開いた形状
に対し次のセグメントの嵌合が行われるので、嵌合作業
が容易である。嵌合作業は、コンクリート製セグメント
を掘進方向と180度逆方向へ油圧装置を使って嵌め込
むことで行われる。
【0023】この嵌合は凹凸の山形鋼11A,11Bで
しっかりと行われることにより、この嵌合した直後のコ
ンクリート製セグメントを保持するために、別に装置を
容易しておく必要はない。このようにして次々と嵌合
し、連結していく。図5(A)には、コンクリート製セ
グメント10の山形鋼11A,11B同士を嵌合するこ
とで連結を行う連結の一態様を示す。
【0024】山形鋼11A,11B同士の間には、シー
ル材と緩衝材を兼ねる剪断力伝達材15が配置される
(図中(A))。そして、嵌合時には、外側に凸の山形
鋼11Aの断面頂部17は、外側に凹の山形鋼11Bの
斜面19を滑って位置決めされうるので、位置誤差を吸
収でき、位置決めの自由度が大きくなり、嵌合が容易に
行われる。位置誤差は、図中上下方向および左右方向の
誤差のみならず、角度誤差も吸収されやすい。
【0025】なお、図中(B)に示すように、シール材
のためのシール溝21を別に設けても良い。図におい
て、コンクリートの厚さ寸法(図中上下方向の寸法)
は、山形鋼11の上下方向寸法より大きいが、他の実施
形態では山形鋼11の上下方向寸法より小さくできる。
その場合に、山形鋼11が大きくなることで、コンクリ
ートの厚さが小さくても、覆工材1であるコンクリート
製セグメント全体の強度を十分なものに維持できる。
【0026】また、必要な場合には、図5(B)に示す
ように、ボルト22による補助的な連結を行っても良
い。すなわち、ボルト22が、嵌合し重なった山形鋼1
1A,11Bに連通する孔23に差し入れられ、先端の
雄ネジ24が、裏側の山形鋼11Aの背後に埋め込まれ
た埋め込み金具25の雌ネジ26に捩じ込まれ、連結が
成される。このボルト22は、必ずしも必要ではない
が、用いれば強固な連結が可能となる。
【0027】もっとも、このようなボルトによる補助的
な連結を全く用いないものとすることも可能であり、ま
た用いる場合であってもボルトの数を非常に減らすこと
もできる。従って、シールド掘削機による掘進と同時に
進行するセグメントの連結施工が可能となる。
【0028】(他の実施形態)以上の実施形態において
は、補助的な連結を図5によるものとしたが、他の実施
形態では、他の補助的な連結を、例えば図6乃至図9の
ようにすることが可能である。
【0029】すなわち図6には、圧延山形鋼同士の他の
連結態様を示す。前記図5では山形鋼11の山形の外側
からボルト22が差し入れられたが、図6のように、山
形の内側から頭付きのピン28が差し入れられるものと
しても良い。前記図5の作業スペース(コンクリートに
形成する凹部)30に比べ、山形の内側に作業員の手を
差し入れる必要があり、作業スペース31は大きくな
る。
【0030】図7は、覆工材1であるコンクリート製セ
グメントをロックボルト32によってトンネルの内壁の
岩盤に固定する方法を示す。ロックボルト32の頭部
は、図示しない取り付けプレートを貫通して取り付けら
れ、取り付けプレートはコンクリート製セグメント10
のコンクリートの打設時に埋め込まれる。
【0031】図8には、山形鋼同士のさらに他の連結態
様を示す。この連結には、同図(A)に示すようなクラ
ンプ33を用いた。クランプ33は同図(B)のX方向
には割合に容易に取り外し可能であるが、Y方向には充
分な引張強度を有する。同図(C)はクランプされた状
態を示す。このクランプ33は鋼製でも、またプラスチ
ック製でもよい。
【0032】また、図9には、山形鋼11A,11B同
士のさらに他の連結態様を示す。この連結には、L型ク
リップ35を用いた。同図(A)はL型クリップ35の
形状を示し、同図(B)にはこのL型クリップ35で連
結する過程を示し、同図(C)には最終的に連結した状
態を示す。このL型クリップ33は、山形鋼のフランジ
のピン孔に挿入し、同図(B)のように回転させるとピ
ンの「1」、「2」、「3」、「4」の部分(図中では
これらの番号は丸で囲んだ)で山形鋼の2枚のフランジ
をクリップすることができる。
【0033】以上のように種々の補助的な連結の態様が
ある。しかし土圧が小さい場合には、これらの連結を行
わなくても山形鋼11A,11Bの山形の嵌合によって
のみ連結がなされてもよい。嵌合以外の他の連結を行う
場合にも、コンクリート製セグメントの連結は、主に嵌
合によって成立するものであり、連結は補助的なものに
できる。
【0034】また、以上の実施形態におけるコンクリー
ト製セグメントの平面形状は、向かい合う各辺が平行な
六角形としたが、他の実施形態では、単に向かい合う各
辺が平行であるとするのみならず、各辺の長さが同じで
ある正六角形とすることももちろん可能である。
【0035】また、以上の実施形態のコンクリート製セ
グメントである覆工材1は、山岳トンネルにおける合理
的な覆工材を提供する目的で発明されたものであるが、
従来のシールド工法における覆工材(コンクリート製セ
グメント)としても使用可能である。
【0036】また、以上の実施形態においては六角形の
コンクリート製セグメントの山形鋼による凹凸の配置は
図2に示すものであったが、他の実施形態においては他
の配置とすることが可能である。
【0037】すなわち図10に示すように、六角形の辺
に沿っておのおの配置される山形鋼11の向きが、一辺
おきに外側に凸(11A)であり、残りが外側に凹(1
1B)であるように配置することができる。このように
してもすべてのセグメントの形状が山形鋼11の凹凸の
配置を含めて同一とすることが可能となる。従って前記
実施形態と同様に工場におけるセグメントの製造コスト
を低く抑えることが可能となる。
【0038】また、以上の実施形態においてはセグメン
トの平面形状は六角形としたが、他の実施形態において
は他の形状を有することが可能となる。すなわち、トン
ネルなどを展開した状態の平面を隙間なく埋められる単
一の平面形状であれば、セグメントの平面形状として採
用することができる。
【0039】たとえば、図11に示すように、覆工材1
であるコンクリート製セグメントの平面形状を、正三角
形とすることが可能である。図において山形鋼11の凹
凸を点線で示す。この点線は山形鋼11の頂辺を表した
ものである。
【0040】この図から分かるように、すべてのセグメ
ントの平面形状は単一な正三角形である。しかし、山形
鋼による凹凸の配置は、2種類存在する(図中a、bで
示す)。そして、a、bの2種類が必要であるにも拘ら
ず、従来の四角形のセグメントに比べ以下のような長所
を有する。
【0041】すなわち、従来の四角形のセグメント(図
15参照)は、複数のセグメントをリング状に組み立て
る最後のセグメントが嵌合しやすいように、この最後の
嵌合はハの字に開いた空間に対して行われるようにする
必要がある。したがってハの字に開いた空間の左右に位
置するセグメントは斜辺を有し、従って台形となる。
【0042】よって、セグメントの種類は、多数を占め
る長方形のセグメント、ハの字に開いた空間を形成する
ための少数の台形のセグメント、および最後に嵌合され
る更に少数の略台形のセグメントの3種類が必要とな
る。これに対し、この実施形態は2種類のセグメントで
良く、その分だけ工場における製造コストを低くするこ
とが可能である。
【0043】また、この11図の実施形態における覆工
材1である三角形のセグメントの配置は、三角形の頂点
において隣り合う6個のセグメントが集まって1つの大
きな正六角形を形成するものであった(図11参照)
が、他の実施形態においては正三角形のセグメントを単
に互い違いに配置して嵌合することが可能である(図1
2)。
【0044】この場合にも山形鋼11の凹凸の配置は点
線で示すようになり、セグメントはa、bの2種類必要
となる。また、更に他の実施形態においては覆工材1で
あるセグメントの平面形状は等脚台形とすることが可能
である(図13)。この場合に、山形鋼11による凹凸
の配置は点線のようになり、従って等脚台形のセグメン
トの種類は2種類必要となる。この場合にも前記図1
1、および図12の実施形態と同等の効果を得ることが
可能である。
【0045】また、更に他の実施形態においては、セグ
メントの平面形状は太った+字を有する十二角形とする
ことが可能である(図14)。この場合に山形鋼11に
よる凹凸の配置は点線のようになり、したがって十二角
形のセグメントは1種類でよい。
【0046】また、以上の実施形態においては、セグメ
ントは鉄筋コンクリートで形成されるものであった(図
4(B)参照)が、他の実施形態においてはコンクリー
トを用いずに、例えば六角形や三角形などの平面形状に
カットされたスキンプレート(外殻)に複数の補強リブ
11Cを溶接し、このスキンプレートの周辺に山形鋼を
溶接した構造とすることが可能である。この実施態様に
おける覆工材の斜視図を図15に、展開した平面図を図
16に示す。
【0047】また、更に他の実施形態においては、スキ
ンプレートとコンクリートの両方用いたものとすること
も可能である。すなわち、六角形や三角形などの形状に
カットされたスキンプレートに複数の補強リブが溶接さ
れ、このスキンプレートの周辺に凹凸を形成する山形鋼
が溶接され、このように構成された鋼製の枠体内部に無
筋コンクリートを打設することが可能である。このよう
なスキンプレートとコンクリートを合わせて用いられた
合成セグメントとすることにより、より大きな強度を持
たせることが可能となる。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、第1乃至第6の発
明によれば、覆工材は、山形鋼の断面形状を用いた凸ま
たは凹により互いに嵌合することで、必ずしもボルトを
用いずに容易に連結をすることが可能となる。また、単
一の平面形状を有することで、工場における製造が容易
に行われる。更に、山形鋼を用いることで凹凸の形成が
容易となる。
【0049】また、第5及び第6の発明によれば、覆工
材の平面形状を六角形とし6辺のうち連続する3辺を凸
又は凹とすることにより、あるいは一辺おきに凸又は凹
とすることにより、各覆工材は平面形状のみならず凹凸
の配置まで全く同一とすることができ、この同一の覆工
材によりトンネル、立て坑、又は沈設体を構成すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る覆工材によって構
成されるトンネル全体の斜視図である。
【図2】(A)は図1の展開平面図、(B)は(A)の
B−B断面図、(C)はA−A断面図である。
【図3】図2(A)の一部を拡大して示す図である。
【図4】(A)は図2の覆工材を拡大して示す斜視図、
(B)は(A)のB−B断面図である。
【図5】(A)は図2の(B)または(C)の要部を拡
大する図、(B)は(A)を補助的にボルトで連結する
状態を示す図である。
【図6】図5(B)の他の変形例を示す図である。
【図7】図2(B)又は(C)において覆工材を地盤に
固定する様子を示す図である。
【図8】覆工材の山形鋼をクランプで連結する様子を示
すもので、(A)はクランプの拡大斜視図、(B)はク
ランプ動作の途中を示す断面図、(C)はクランプ完了
後の断面図である。
【図9】図8のクランプの変わりにL型クリップを用い
て連結する様子を示すもので、(A)はL型クリップの
側面図、(B)はL型クリップで連結する動作を示す斜
視図、(C1)連結の途中を示す断面図である。
【図10】他の実施形態を示すもので、(A)は図2
(A)に対応する図、(B)は図2(B)に対応する
図、(C)は図2(C)に対応する図である。
【図11】更に他の実施形態を示すもので、平面形状が
正三角形の覆工材が連結された状態を示す展開平面図で
ある。
【図12】図11において各覆工材の配置を変えた状態
を示す展開平面図である。
【図13】更に他の実施形態を示すもので、平面形状が
等脚台形の覆工材が連結された状態を示す展開平面図で
ある。
【図14】更に他の実施形態を示すもので、平面形状が
十二角形の覆工材が連結された状態を示す展開平面図で
ある。
【図15】補強リブを備えた他の実施形態の覆工材の斜
視図である。
【図16】(A)は図15の展開平面図、(B)は
(A)のB−B断面図、(C)はA−A断面図である。
【図17】従来のセグメントを裏側から見た斜視図であ
る。
【図18】(a)は図17において継手板同士をボルト
により連結する状態を示す断面図、(b)は図17にお
いて主桁同士をボルトにより連結する状態を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 コンクリート製セグメント(覆工材) 11 山形鋼 11A 凸の山形鋼 11B 凹の山形鋼
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲野 明彦 東京都千代田区神田司町2丁目3番地 株 式会社大林組東京本社内 (72)発明者 武田 邦夫 東京都千代田区神田司町2丁目3番地 株 式会社大林組東京本社内 (72)発明者 居相 好信 東京都千代田区神田司町2丁目3番地 株 式会社大林組東京本社内 (72)発明者 戸井田 浩 埼玉県熊谷市大字三ヶ尻6100番地 日本鋼 管ラストスチール株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トンネル、立て坑、または沈設体を構成
    するための下記の特徴を有する覆工材。 (a)トンネル、立て坑、または沈設体を展開した状態
    の平面を、隙間なく埋められる単一の平面形状を有し、
    (b)前記平面形状の周辺には、周辺に沿って山形鋼が
    配置され、山形鋼の断面形状の山形の向きを、外側に
    凸、または外側に凹とし、(c)隣合う覆工材同士で
    は、前記凸と凹が互いに嵌合し連結できるように構成さ
    れている。
  2. 【請求項2】 前記平面形状の覆工材本体が鉄筋コンク
    リートで形成され、この鉄筋コンクリートに山形鋼が埋
    め込まれていることを特徴とする請求項1に記載された
    覆工材。
  3. 【請求項3】 前記平面形状のスキンプレートに複数の
    補強リブが溶接され、このスキンプレートの周辺に山形
    鋼が溶接されていることを特徴とする請求項1に記載さ
    れた覆工材。
  4. 【請求項4】 前記平面形状のスキンプレートに複数の
    補強リブが溶接され、このスキンプレートの周辺に山形
    鋼が溶接され、前記補強リブとスキンプレートに対して
    無筋コンクリートが打設されていることを特徴とする請
    求項1に記載された覆工材。
  5. 【請求項5】 前記平面形状が六角形であり、向かい合
    う各辺が平行で、六角形の6辺のうち連続する3辺に沿
    って配置される山形鋼の向きが外側に凸であり、残りの
    連続する3辺に沿って配置される山形鋼の向きが外側に
    凹であることを特徴とする請求項1、2、3、または4
    に記載された覆工材。
  6. 【請求項6】 前記平面形状が六角形であり、向かい合
    う各辺が平行で、六角形の6辺に沿って配置される山形
    鋼の向きが、一辺おきに外側に凸であり、残りが外側に
    凹であることを特徴とする請求項1、2、3、または4
    に記載された覆工材。
JP8358199A 1996-12-27 1996-12-27 覆工材 Pending JPH10184282A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009167765A (ja) * 2008-01-21 2009-07-30 Tokyu Construction Co Ltd セグメントの継手構造

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