(57)【要約】【課題】既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に砂杭を造成する際に、中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量と吐出圧力を適正に管理して所定の強度又は所定の杭径の砂杭を有効かつ合理的に所定長造成管理することができる地盤改良管理装置を提供する。【解決手段】地盤８中の所定深度まで貫入した中空管５３の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭９を所定長造成管理するようにした地盤改良管理装置であって、中空管５３を昇降機構５２を介して地盤８中の所定深度まで貫入した後で、該中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量が所定の流量に達した時点を流量センサで検出し、この検出出力に基づいて中空管５３を所定の流量に相当するステップ幅引き抜く信号を昇降機構５２へ自動的に送信するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成管理するようにした地盤改良管理装置であって、
前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出流量が所定の流量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管を前記所定の流量に相当するステップ幅引き抜く信号を前記昇降機構へ自動的に送信するようにしたことを特徴とする地盤改良管理装置。
【請求項２】
地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成管理するようにした地盤改良管理装置であって、
前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出圧力が所定の圧力に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管を所定のステップ幅引き抜く信号を前記昇降機構へ自動的に送信するようにしたことを特徴とする地盤改良管理装置。
【請求項３】
地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成管理するようにした地盤改良管理装置であって、
前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出流量又は吐出圧力が所定の流量又は所定の圧力に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管を所定のステップ幅引き抜く信号を前記昇降機構へ自動的に送信するようにしたことを特徴とする地盤改良管理装置。
【請求項４】
請求項１記載の地盤改良管理装置であって、
前記ステップ幅引き抜きながら吐出流量が所定の流量に達するまで中空管を上下動させる信号を前記昇降機構へ自動的に送信するようにしたことを特徴とする地盤改良管理装置。
【請求項５】
地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成するようにした地盤改良工法であって、
前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出流量により、近接構造物に変位が生じる場合において、該近接構造物に予め設定した許容変位量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量を一定時間止めることで、前記流動化砂の変化により、前記近接構造物の変位を許容値以下に抑えることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項６】
地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成するようにした地盤改良工法であって、
前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出圧力により、近接構造物に変位が生じる場合において、該近接構造物に予め設定した許容変位量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出圧力を一定時間０に戻すことで、前記流動化砂の変化により、前記近接構造物の変位を許容値以下に抑えることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項７】
地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成するようにした地盤改良工法であって、
前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出流量又は吐出圧力により、近接構造物に変位が生じる場合において、該近接構造物に予め設定した許容変位量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量を一定時間止め又は該流動化砂の吐出圧力を一定時間０に戻すことで、前記流動化砂の変化により、前記近接構造物の変位を許容値以下に抑えることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の地盤改良工法であって、
前記中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量又は吐出圧力を一定時間止める時間を、改良対象地盤の粒度分布より透水係数を求めた値から決定することを特徴とする地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、既設岸壁下の既設構造物の真下や直近等の狭いスペースで施工可能な材料に砂を使った締め固め砂杭造成工法に用いて好適な地盤改良管理装置及び地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
砂杭材料として砂を用いた締め固め砂杭造成工法は、例えば、特許文献１等に開示されているように、中空管を支持用のリーダに沿って地中の所定深度まで貫入した後で、該中空管を適宜長引き抜く工程と中空管を再貫入する工程とを順次、地表に至るまで繰り返して、軟弱地盤に締め固め砂杭を造成し、地盤を改良する工法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８４１４６号公報
【特許文献２】特公昭６２−２５８０８号公報
【特許文献３】特開２０００−２１２９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に砂杭を造成する場合には、タイヤショベル等の砂を供給する手段が稼働するスペースを確保することができず、従来の砂杭造成工法を適用することが困難であった。これに対処するに、砂杭材料としての砂を流動し易くしてパイプ輸送できるようにする技術があるが、中空管の下端開口から砂を吐出させて所定の杭径の砂杭を所定長造成管理し得る有効な地盤改良管理装置は未だ確立されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に砂杭を造成する際に、中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量と吐出圧力を適正に管理して所定の強度又は所定の杭径の砂杭を有効かつ合理的に所定長造成管理することができる地盤改良管理装置、及び、隣接した既設構造物（以下、「近接構造物」という）の周辺の地盤の変位を抑制することができる地盤改良工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成管理するようにした地盤改良管理装置であって、前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出流量が所定の流量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管を前記所定の流量に相当するステップ幅引き抜く信号を前記昇降機構へ自動的に送信するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成管理するようにした地盤改良管理装置であって、前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出圧力が所定の圧力に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管を所定のステップ幅引き抜く信号を前記昇降機構へ自動的に送信するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成管理するようにした地盤改良管理装置であって、前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出流量又は吐出圧力が所定の流量又は所定の圧力に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管を所定のステップ幅引き抜く信号を前記昇降機構へ自動的に送信するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１記載の地盤改良管理装置であって、前記ステップ幅引き抜きながら吐出流量が所定の流量に達するまで中空管を上下動させる信号を前記昇降機構へ自動的に送信するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成するようにした地盤改良工法であって、前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出流量により、近接構造物に変位が生じる場合において、該近接構造物に予め設定した許容変位量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量を一定時間止めることで、前記流動化砂の変化により、前記近接構造物の変位を許容値以下に抑えることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成するようにした地盤改良工法であって、前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出圧力により、近接構造物に変位が生じる場合において、該近接構造物に予め設定した許容変位量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出圧力を一定時間０（ゼロ）に戻すことで、前記流動化砂の変化により、前記近接構造物の変位を許容値以下に抑えることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、地盤中の所定深度まで貫入した中空管の下端開口から流動化剤と遅効性塑性化剤を含有する流動化砂を吐出して砂杭を所定長造成するようにした地盤改良工法であって、前記中空管を昇降機構を介して前記地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される前記流動化砂の吐出流量又は吐出圧力により、近接構造物に変位が生じる場合において、該近接構造物に予め設定した許容変位量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて前記中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量を一定時間止め又は該流動化砂の吐出圧力を一定時間０に戻すことで、前記流動化砂の変化により、前記近接構造物の変位を許容値以下に抑えることを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項５乃至請求項７記載の地盤改良工法であって、前記中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量又は吐出圧力を一定時間止める時間を、改良対象地盤の粒度分布より透水係数を求めた値から決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、中空管を昇降機構を介して地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量が所定の流量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて中空管を所定の流量に相当するステップ幅引き抜く信号を昇降機構へ自動的に送信するようにしたことにより、既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に砂杭を造成する際に、中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量を管理することで所定の強度又は所定の杭径の砂杭を有効かつ合理的に所定長造成管理することができる。また、中空管の下端開口からの砂杭材料の吐出流量だけを管理すればよく、中空管の引き抜き速度等の管理が不要となるため、その分全体の施工管理数を削減することができ、所定長で所定径の砂杭を低コストで簡単かつ確実に造成することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、中空管を昇降機構を介して地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出圧力が所定の圧力に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて中空管を所定のステップ幅引き抜く信号を前記昇降機構へ自動的に送信するようにしたことにより、既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に砂杭を造成する際に、中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出圧力を管理するだけで所定の強度の砂杭を有効かつ合理的に所定長造成管理することができる。また、中空管の下端開口からの砂杭材料の吐出圧力を管理すればよく、中空管の引き抜き速度等の管理が不要となるため、その分全体の施工管理数を削減することができ、所定長で所定の強度の砂杭を低コストで簡単かつ確実に造成することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、中空管を昇降機構を介して地盤中の所定深度まで貫入した後で、該中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量又は吐出圧力が所定の流量又は所定の圧力に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて中空管を所定のステップ幅引き抜く信号を昇降機構へ自動的に送信するようにしたことにより、既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に砂杭を造成する際に、中空管の下端開口から吐出される流動化砂の吐出流量と吐出圧力を管理するだけで所定の強度又は所定の杭径の砂杭を有効かつ合理的に所定長造成管理することができる。また、中空管の下端開口からの砂杭材料の吐出流量と吐出圧力を管理すればよく、中空管の引き抜き速度等の管理が不要となるため、その分全体の施工管理数を削減することができ、所定長で所定径又は所定の強度の砂杭を低コストで簡単かつ確実に造成することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、ステップ幅引き抜きながら吐出流量が所定の流量に達するまで中空管を上下動させる信号を昇降機構へ自動的に送信するようにしたことにより、流動化砂の脱水効果をより高めることができ、良く締め固まった砂による所定長で所定径の砂杭を簡単かつ確実に造成することができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、流動化砂の吐出流量を一定時間止めることで、流動化砂の脱水機能を使い、間隙水圧の消散時間を利用することにより、近接構造物の周辺の地盤の変位を確実に低減することができる。これにより、近接構造物の直下やその近接地等で施工する場合でも、近接構造物に対する変位制御が容易となり、該変位制御のための補助工法を必要としない等の効果がある。
【００１９】
請求項６の発明によれば、流動化砂の吐出圧力を一定時間０に戻すことで、流動化砂の脱水機能を使い、間隙水圧の消散時間を利用することにより、近接構造物の周辺の地盤の変位を確実に低減することができる。これにより、近接構造物の直下やその近接地等で施工する場合でも、近接構造物に対する変位制御が容易となり、該変位制御のための補助工法を必要としない等の効果がある。
【００２０】
請求項７の発明によれば、流動化砂の吐出流量を一定時間止め又は該流動化砂の吐出圧力を一定時間０に戻すことで、流動化砂の脱水機能を使い、間隙水圧の消散時間を利用することにより、近接構造物の周辺の地盤の変位を確実に低減することができる。これにより、近接構造物の直下やその近接地等で施工する場合でも、近接構造物に対する変位制御が容易となり、該変位制御のための補助工法を必要としない等の効果がある。
【００２１】
請求項８の発明によれば、流動化砂の吐出流量又は吐出圧力を一定時間止める時間を、改良対象地盤の粒度分布より透水係数を求めた値から決定することにより、流動化砂の脱水までの時間を有効に利用して、次のステップへ施工することで、近接構造物の変位を許容値以下に簡単かつ確実に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態の砂杭造成システムを示す概略構成図である。
【図２】上記砂杭造成システムに用いられる流動化砂作製プラントの正面図である。
【図３】上記流動化砂作製プラントの側面図である。
【図４】上記流動化砂作製プラントの演算部の説明図である。
【図５】（ａ）は上記流動化砂作製プラントで作製された流動化砂の模式図、（ｂ）は同流動化砂が塑性化する途中の状態を示す模式図、（ｃ）は同流動化砂が塑性化した状態を示す模式図である。
【図６】上記砂杭造成システムに用いられる地盤改良管理装置の制御系の要部回路ブロック図である。
【図７】上記地盤改良管理装置の計器盤に表示される画面の一例を示す図である。
【図８】上記地盤改良管理装置の計器盤に表示される画面の他の例を示す図である。
【図９】上記地盤改良管理装置のプログラムによる砂杭造成時のフローチャートである。
【図１０】上記地盤改良管理装置における管理データの一例を示す図である。
【図１１】上記地盤改良管理装置における管理データの他の例を示す図である。
【図１２】上記地盤改良管理装置における管理データの別の例を示す図である。
【図１３】上記流動化砂を用いた砂杭造成工法のステップ施工を示す説明図である。
【図１４】上記ステップ施工の要部の拡大説明図である。
【図１５】上記ステップ施工にウェーブ施工を加えた要部の拡大説明図である。
【図１６】上記流動化砂を用いた砂杭造成工法において造成を連続して行う標準施工で中空管の深度と流動化砂の流量と間隙水圧及び地盤の変位の関係を示す説明図である。
【図１７】上記流動化砂を用いた砂杭造成工法において造成を一時停止して行う施工で中空管の深度と流動化砂の流量と間隙水圧及び地盤の変位の関係を示す説明図である。
【図１８】上記流動化砂を用いた砂杭造成工法において造成を一時停止して行う施工で近接構造物と地盤の変位の測定状態を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施形態の砂杭造成システムを示す概略構成図、図２は同砂杭造成システムに用いられる流動化砂作製プラントの正面図、図３は同流動化砂作製プラントの側面図、図４は同流動化砂作製プラントの演算部の説明図、図５（ａ）は同流動化砂作製プラントで作製された流動化砂の模式図、図５（ｂ）は同流動化砂が塑性化する途中の状態を示す模式図、図５（ｃ）は同流動化砂が塑性化した状態を示す模式図、図６は同砂杭造成システムに用いられる地盤改良管理装置の制御系の要部回路ブロック図、図７及び図８は同地盤改良管理装置の計器盤に表示される画面の例を示す図、図９は同地盤改良管理装置のプログラムによる砂杭造成時のフローチャート、図１０〜図１２は同地盤改良管理装置における管理データの例を示す図、図１３は同流動化砂を用いた砂杭造成工法のステップ施工を示す説明図、図１４は同ステップ施工の要部の拡大説明図、図１５は同ステップ施工にウェーブ施工を加えた要部の拡大説明図である。
【００２５】
図１に示すように、砂杭造成システム１は、流動化砂作製プラント１０と、この流動化砂作製プラント１０で製造された流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有する流動化砂７′を流動化砂供給配管（供給配管）２に圧送する圧送ポンプ５と、この流動化砂供給配管２にスイベル５４を介して接続された中空管５３を有し、地盤改良する地盤８中に砂杭９を造成する小型の施工機本体５０を備えている。尚、流動化砂供給配管２の中途部には流量・圧力計３を取り付けてある。
【００２６】
図１に示すように、流動化砂作製プラント１０は、砂杭造成区域４より離れた場所に設置されて、地盤改良に用いる砂（砂杭材料）７に水Ｗと流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを混合・攪拌して流動化砂７′を作製するものである。図１〜図３に示すように、この流動化砂作製プラント１０は、上段枠台１１ａと下段枠台１１ｂより成るプラント本体１１と、このプラント本体１１の上段枠台１１ａに取り付けられ、砂７と水Ｗとを混合し、かつ、この混合された水Ｗを含有した砂７と流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを攪拌する２軸パドルミキサー（ミキサー）１２と、プラント本体１１の下段枠台１１ｂの上側に取り付けられ、２軸パドルミキサー１２により攪拌されて作製された水Ｗと砂７と流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔから成る流動化砂７′を貯蔵するアジテータ槽１５と、上段枠台１１ａに取り付けられ、流動化剤Ｒの原液と水Ｗとを攪拌する流動化剤攪拌槽２０と、下段枠台１１ｂの下側に取り付けられ、流動化剤攪拌槽２０に流動化剤Ｒを供給する流動化剤ポンプユニット２５と、上段枠台１１ａに取り付けられ、流動化剤攪拌槽２０内の水Ｗで希釈された流動化剤Ｒを２軸パドルミキサー１２に加圧により供給するための圧縮エア（エア）Ｅを貯留するエアタンク３０と、下段枠台１１ｂの下側に取り付けられ、エアタンク３０等に圧縮エアＥを供給するエアコンプレッサ３２と、下段枠台１１ｂの下側に取り付けられ、２軸パドルミキサー１２に遅効性塑性化剤Ｔを供給する遅効性塑性化剤ポンプユニット３５と、下段枠台１１ｂの一側面に取り付けられた操作盤４０と、上段枠台１１ａの他側面に取り付けられたパトライト４５とを備えている。
【００２７】
図２，図３に示すように、２軸パドルミキサー１２には、その上面側開口１２ａよりバックホウ６で投入された砂７の重量を計量する一対のロードセル１３，１３を設けてある。また、２軸パドルミキサー１２の上面側開口１２ａには貯水槽１４内の水Ｗを水供給配管１４ａと圧送ポンプ１４ｂを介して供給されるようになっている。そして、２軸パドルミキサー１２により混合された水Ｗを含有した砂７は、流動化剤Ｒ及び遅効性塑性化剤Ｔを添加、攪拌されて流動化砂７′となった後、その下面側開口１２ｂに設けられた図示しないバルブ（開閉弁）を開くことによりアジテータ槽１５に供給されて貯蔵されるようになっている。尚、水供給配管１４ａには圧送ポンプ１４ｂの他にバルブ１４ｃを取り付けてある。
【００２８】
図２，図３に示すように、アジテータ槽１５は、上面側が開口した有底の円筒状に形成してあり、その中央に攪拌翼１７を有した攪拌軸１６を回転自在に支持してある。この攪拌軸１６の下端に取り付けられたスプロケット１６ａとモータ１８の出力軸１８ａに取り付けられたスプロケット１８ｂとにチェーン１９を掛け渡してあり、モータ１８の駆動により攪拌軸１６と一体に攪拌翼１７が回転するようになっている。
【００２９】
図２に示すように、流動化剤攪拌槽２０は、モータ２１により回転する攪拌軸２２を備えている。この攪拌軸２２の中途には攪拌翼２２ａを取り付けてある。また、流動化剤攪拌槽２０の上側には圧縮エアＥのエア供給口２３ａを設けてあると共に、水Ｗの水供給口２３ｂ及び流動化剤Ｒの原液供給口２３ｃをそれぞれ設けてある。さらに、流動化剤攪拌槽２０の下端側には水Ｗにより希釈された流動化剤Ｒを２軸パドルミキサー１２に供給するための流動化剤供給配管２４を設けてある。この流動化剤供給配管２４にはバルブ２４ａを取り付けてある。
【００３０】
図２，図３に示すように、流動化剤ポンプユニット２５は、流動化剤Ｒの原液を貯留する流動化剤原液貯留タンク２６と、流動化剤原液貯留タンク２６内の流動化剤Ｒの原液を流動化剤攪拌槽２０に供給する原液供給配管２７及び圧送ポンプ２８と、貯水槽１４内の水Ｗを流動化剤攪拌槽２０に供給する水供給配管２９ａ及び圧送ポンプ２９ｂとで構成されている。原液供給配管２７にはバルブ２７ａを取り付けてある。また、水供給配管２９ａには圧送ポンプ２９ｂの他に流量計２９ｃとバルブ２９ｄを取り付けてある。流動化剤Ｒは、砂杭材料としての砂７を流動し易くしてパイプ輸送できるようにするものであり、吸水性ポリマーや高分子剤等が好適である。
【００３１】
図３に示すように、遅効性塑性化剤ポンプユニット３５は、遅効性塑性化剤Ｔを貯留する遅効性塑性化剤貯留タンク３６と、遅効性塑性化剤貯留タンク３６内の遅効性塑性化剤Ｔを２軸パドルミキサー１２に供給する遅効性塑性化剤供給配管３７及び圧送ポンプ３８とで構成されている。この遅効性塑性化剤供給配管３７には、バルブ３９を取り付けてある。
【００３２】
遅効性塑性化剤Ｔは、圧送時、圧入（吐出）時共に流動性を確保すると共に、塑性化（元の砂性状に戻す）までの時間を制御するために使用されるものであり、カチオン系合成高分子剤等が好適である。次に、遅効性塑性化剤Ｔの塑性化を、図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明すると、図５（ａ）に示すように、流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有する流動化砂７′は、砂７の各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒが伸びて網状を形成し、遅効性塑性化剤Ｔと水Ｗを把持した状態であり、この状態から、図５（ｂ）に示すように、圧送ポンプ５の圧送の物理的な加圧により、各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒが縮んで遅効性塑性化剤Ｔに触れると、分子の結合が分解されて保水していた水を吐き出すため、流動化砂７′は図５（ｃ）に示す元の粒度の性状の砂７に戻るものである。
【００３３】
図２，図４に示すように、操作盤４０は図示しないボタンを操作することにより流動化砂作製プラント１０の運転を開始したり、停止するものであり、内部に演算部４１を備えている。この演算部４１では、２軸パドルミキサー１２への加水量を演算により決定したり、２軸パドルミキサー１２への流動化剤量と遅効性塑性化剤量をそれぞれ演算により決定する。また、演算部４１では、流動化剤Ｒを添加した後の２軸パドルミキサー１２の攪拌時間や遅効性塑性化剤Ｔを添加した後の２軸パドルミキサー１２の攪拌時間を演算により決定する。さらに、演算部４１はパトライト４５と異常感知ブザー４６に接続されている。このパトライト４５は、２軸パドルミキサー１２のロードセル１３が「０ｋｇ」にリセットされた時に砂投入可能の青色のライトを点灯させ、設定値以上に砂投入がされてこれ以上砂投入ができない時に赤色のライトを点灯させ、非常停止時等に黄色のライトを点灯させるものである。また、異常感知ブザー４６は、何らかの理由で材料が出ていないことを警報を鳴らして操作者に知らせるものである。
【００３４】
図１，図３に示すように、流動化砂作製プラント１０のアジテータ槽１５は、流動化砂供給配管２と流量・圧力計３と圧送ポンプ５及びスイベル５４を介して砂杭造成システム１の小型の施工機本体５０の中空管５３の上端に接続してある。
【００３５】
図１に示すように、小型の施工機本体５０は、その前面側にリーダ５１を有している。このリーダ５１は地盤８の地表に対して垂直に起立しており、該リーダ５１に沿って昇降機構５２を介して中空管５３を昇降動自在に配設してある。そして、この中空管５３の下端開口より流動化砂作製プラント１０で製造されて圧送されて来た流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有する流動化砂７′が排出（吐出）されて、地盤８の地中に圧入・残置されるようになっている。
【００３６】
昇降機構５２は中空管５３を把持して図示しない昇降用モータ等から成る駆動手段により中空管５３を地盤８中に昇降動させるものである。また、図６に示すように、昇降機構５２には、中空管５３の昇降動作時の油圧を検出する油圧センサ５５が設けられている。さらに、昇降機構５２には、中空管５３の下端の深度を検出する深度計５６が設けられている。
【００３７】
中空管５３は円筒状に形成してあり、その上端にスイベル５４が取り付けられている。また、中空管５３には、その下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出圧力を検出する圧力センサ５７及び流動化砂７′の吐出流量を検出する流量センサ５８が設けられている。
【００３８】
次に、地盤改良管理装置６０の制御系を説明する。
【００３９】
図６に示すように、油圧センサ５５、深度計５６、圧力センサ５７、流量センサ５８の各検出出力が制御部５９に入力され、この制御部５９はこれらの情報等に基づいて施工機本体５０の昇降機構５２、砂杭造成システム１の圧送ポンプ５等を自動制御するようになっている。即ち、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出圧力は、中空管５３に設けられた圧力センサ５７により検出され、流動化砂７′の吐出圧力が所定の圧力に達すると、圧力センサ５７の検出出力に基づいて中空管５３を所定のステップ幅引き抜く信号が昇降機構５２へ自動的に送信され、昇降機構５２により中空管５３が所定のステップ幅（例えば、ステップ長２０ｃｍ）引き抜かれて次のステップに自動的に移るようになっている。
【００４０】
また、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出流量は、中空管５３に設けられた流量センサ５８により検出され、流動化砂７′の吐出流量が所定の流量の規定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）に達すると、流量センサ５８の検出出力に基づいて中空管５３を上記所定の流量に相当する所定のステップ幅引き抜く信号が昇降機構５２へ自動的に送信され、昇降機構５２により中空管５３が所定のステップ幅（例えば、ステップ長２０ｃｍ）引き抜かれて次のステップに自動的に移るようになっている。
【００４１】
また、各種センサ５５〜５８の検出情報等は施工機本体５０の運転席の位置に設けられた計器盤（モニタ）６１に制御部５９を介して表示されるようになっている。この計器盤６１に表示される画面の例を図７及び図８に示す。計器盤６１の各画面には、中空管５３の深度、昇降速度、吐出流量、吐出圧力、吐出量の積算量、設定変更等の各設定項目が表示され、これらの設定項目は、制御部５９に内蔵された施工管理ソフト（図９の符号６２の部分に相当するソフト）のプログラムにより自動制御されるようになっている。即ち、図７に示すように、計器盤６１の杭種設定画面には、入力する設定項目や施工のステップ毎の各情報等が表示される。また、図８に示すように、計器盤６１の積算画面には、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出流量や吐出圧力等が表示される。さらに、計器盤６１の図示しない設定変更の画面には、中空管５３のステップの幅、ウェーブの幅、吐出流量、吐出圧力等の変更された項目が表示され、これらの変更項目は、運転席で計器盤６１により変更できるようになっている。これらにより、施工機本体５０の運転者は、地盤改良管理装置６０の計器盤６１により砂杭造成の作業の状況を運転席にて把握し、監視・管理できるようになっている。
【００４２】
次に、地盤改良管理装置６０による砂杭造成の作業を図１の砂杭造成システム１の概略構成図と図９のフロー及び図１０〜図１２の管理データに基づいて説明する。
【００４３】
まず、砂杭造成を開始する前に、地盤改良管理装置６０の制御部５９のプログラムにより中空管５３による引き抜き造成が自動制御されるように、中空管５３の深度、造成長、空打ち長、１ステップ当たりの圧入量（吐出量）、目標圧力等を地盤改良管理装置６０の計器盤６１に予め入力しておく。また、砂杭材料として流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有した流動化砂７′を用いる。
【００４４】
次に、図１，図９に示すように、施工機本体５０を砂杭造成システム１の流動化砂作製プラント１０より遠く離れた既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域４の所定の施工位置まで移動させ、昇降機構５２が駆動して中空管５３を地盤８中に貫入させる初期貫入工程を開始する（ステップＳ１）。そして、深度計５６で中空管５３の下端開口が所定の深度Ｌ（ＧＬ）に達したか否かを常時チェックし（ステップＳ２）、図１０の深度の軌跡（ＧＬ軌跡）に示すように、中空管５３の下端開口が所定の深度Ｌ（例えば、−３ｍ）に達した時点で初期貫入工程を終了する（ステップＳ３）。
【００４５】
次に、流動化砂作製プラント１０で製造された流動化砂７′を流動化砂供給配管２と圧送ポンプ５及びスイベル５４を介して施工機本体５０の中空管５３に圧送し、中空管５３の下端開口より流動化砂７′を排出（吐出）して地盤８の地中に圧入・残置する圧入工程を開始する（ステップＳ４）。
【００４６】
次に、流量センサ５８で中空管５３の下端開口より突出される流動化砂７′の吐出量が所定の吐出量に達したか否か、或いは、圧力センサ５７で中空管５３の下端開口から突出される流動化砂７′の吐出圧力が所定の圧力に達したか否かを常時チェックし（ステップＳ５）、流量センサ５８又は圧力センサ５７のいずれか一方の検出値が先に所定の設定値に達した場合には、昇降機構５２が駆動して中空管５３を自動的に所定のステップ幅引き抜く（ステップＳ６）。この中空管５３を所定のステップ幅引き抜く工程を順次所定のステップ数繰り返して、中空管５３が所定の施工基面に達したか否かをチェックし（ステップＳ７）、中空管５３が所定の施工基面に達した時点で砂杭９の造成が完了する。
【００４７】
以上、砂杭造成システム１の地盤改良管理装置６０による砂杭造成工法によれば、施工機本体５０の運転者が地盤改良管理装置６０の計器盤６１を操作したり、監視する簡単な作業により、砂杭９の造成の作業の状況を運転席にて把握し、管理することができる。これにより、砂杭造成システム１の流動化砂作製プラント１０から遠く離れた既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域４に砂杭９を造成する際に、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量と吐出圧力等を適正に管理して所定の強度又は所定の杭径の砂杭９を有効かつ合理的に所定長造成管理することができる。
【００４８】
次に、砂杭造成システム１の地盤改良管理装置６０による砂杭造成工法のステップ施工の具体例を図１３及び図１４を用いて説明する。このステップ施工では、砂杭材料として流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有した流動化砂７′を用いる。
【００４９】
まず、図１３のＡに示すように、中空管５３を地盤８中の所定深度（例えば−２．０ｍｍ）まで貫入する。次に、図１３及び図１４のＡに示すように、この深度で中空管５３を停止させ、この停止させた状態で中空管５３の下端開口から流動化砂７′を所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００５０】
次に、図１３及び図１４のＢに示すように、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管を所定のステップ幅Ｓ（例えば、ステップ長２０ｃｍ）引き抜く。この中空管５３を引き抜く工程でも、流動化砂７′を所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００５１】
そして、中空管５３を停止させて該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を設定量吐出する工程Ａと、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管５３を所定のステップ幅引き抜く工程Ｂとを、以降交互に順次（Ｃ、Ｄ、Ｅ…）繰り返して、所定長で所定径（例えば、直径７０ｃｍ）の砂杭９を造成する。
【００５２】
この際、圧送ポンプ５の圧送の物理的な加圧により保水した水を吐き出して、流動化砂７′を成す各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒは縮んだ状態となって遅効性塑性化剤Ｔに接触するため、分子の結合が分解されて、図５（ｃ）に示す元の粒度の性状の砂７に戻るため、砂７による拡径の砂杭９を簡単かつ確実に造成することができる。
【００５３】
また、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出流量は、流量センサ５８により検出されているため、この検出出力により、流動化砂７′の吐出量が自動的に積算され、所定の設定量の流動化砂７′が供給されると、中空管５３が自動的に所定のステップ幅引き抜かれる。この施工のステップ毎の流動化砂７′の吐出量の積算量は、施工機本体５０の運転者に設けられた地盤改良管理装置６０の計器盤６１の積算画面に表示されるため、この計器盤６１により砂杭造成の作業の状況を運転席にて簡単に把握し、監視・管理することができる。
【００５４】
このように、地盤８中の所定深度まで貫入された中空管５３を停止させる工程（Ａ、Ｃ、Ｅ…）及び該中空管５３を地表側に引き抜く工程（Ｂ、Ｄ…）に地中に所定の設定量の流動化砂７′を圧入して残置するようにしたことにより、各ステップ毎（〔１〕、〔２〕、〔３〕）の中空管５３の下端開口からの流動化砂７′の吐出流量だけを管理すればよく、中空管５３の引き抜き速度等の管理が不要となるため、その分全体の施工管理数を削減することができ、砂杭造成の低コスト化をより一段と図ることができる。また、施工機本体５０の運転者に設けられた計器盤６１により、既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域４に砂杭９を造成する際に、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量と吐出圧力を適正に管理して所定の強度又は所定の杭径の砂杭９を有効かつ合理的に所定長造成管理することができる。
【００５５】
次に、図１５を用いて、前記ステップ施工にウェーブ施工を加えた具体的な工法を説明する。
【００５６】
まず、図１５のＡに示すように、中空管５３を地盤８中の所定深度（例えば−２．０ｍｍ）まで貫入する。次に、図１５のＡに示すように、この所定深度の同位置で中空管５３を所定のウェーブ幅Ｈ（例えば、ウェーブ長１５ｃｍ）で上下動させながら該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００５７】
次に、図１５のＢに示すように、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管を所定のステップ幅Ｓ（例えば、ステップ長２０ｃｍ）引き抜く。この中空管５３を引き抜く工程Ｂでも所定の設定量（例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ）吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００５８】
そして、所定深度の同位置で中空管５３を所定のウェーブ幅で上下動させながら該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出する工程Ａと、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管５３を所定のステップ幅引き抜く工程Ｂとを、以降交互に順次（Ｃ、Ｄ、Ｅ…）繰り返して、所定長で所定径（例えば、直径７０ｃｍ）の砂杭９を造成する。
【００５９】
この際、圧送ポンプ５の圧送の物理的な加圧により保水していた水を吐き出して、流動化砂７′を成す各粒子Ｋ，Ｋ間を結合する流動化剤Ｒは縮んだ状態となって遅効性塑性化剤Ｔに接触するため、分子の結合が分解されて、図５（ｃ）に示す元の粒度の性状の砂７に戻るため、砂７による所定径の砂杭９を簡単かつ確実に造成することができる。
【００６０】
また、中空管５３の下端開口より吐出される流動化砂７′の吐出流量は、流量センサ５８により検出されているため、この検出出力により、流動化砂７′の吐出量が自動的に積算され、所定の設定量の流動化砂７′が供給されると、中空管５３が自動的に所定のウェーブ幅或いはステップ幅引き抜かれる。この施工のウェーブ毎及びステップ毎の流動化砂７′の吐出量の積算量は、小型の施工機本体５０の運転者に設けられた計器盤６１の積算画面に表示されるため、この計器盤６１により砂杭造成の作業の状況を運転席にて簡単に把握し、監視・管理することができる。
【００６１】
このように、地盤８中の所定深度まで貫入された中空管５３を同位置で所定のウェーブ幅Ｈで上下動させる工程（Ａ、Ｃ、Ｅ…）及び該中空管５３を地表側に引き抜く工程（Ｂ、Ｄ…）に地中に所定の設定量の流動化砂７′を圧入して残置するようにしたことにより、ウェーブ毎及びステップ毎（〔１〕、〔２〕、〔３〕）の中空管５３の下端開口からの流動化砂７′の吐出流量だけを管理すればよく、中空管５３の引き抜き速度等の管理が不要となるため、その分全体の施工管理数を削減することができ、砂杭造成の低コスト化をより一段と図ることができる。特に、同位置で中空管５３を所定のウェーブ幅Ｈで上下動させるウェーブ施工と所定のステップ幅で引き抜くステップ施工とを交互に繰り返すことにより、流動化砂７′の脱水効果をより高めることができ、良く締め固まった砂７による砂杭９を簡単かつ確実に造成することができる。
【００６２】
さらに、前記した各施工によれば、流動化砂作製プラント１０から流動化砂供給配管２と圧送ポンプ５で施工機本体５０の中空管５３に流動化砂７′を圧送した後で、流動化砂７′を地盤８の地中に圧入して残置する際に、流動化した流動化砂７′を塑性化させて元の粒度の性状の砂７に戻すことができるため、流動化砂作製プラント１０から遠く離れた既設構造物の真下や直近等の狭い砂杭造成区域４の液状化対象の地盤８中に所定長で所定径の砂杭９を簡単かつ確実に低コストで造成することができる。
【００６３】
図１６は、砂杭造成システム１の地盤改良管理装置６０による砂杭造成工法において図１３及び図１４に示す造成を連続して行う標準施工で、中空管５３の深度と流動化砂７′の吐出流量と間隙水圧及び地盤８の変位の関係を示す。
【００６４】
次に、図１７を用いて、砂杭造成システム１の地盤改良管理装置６０による砂杭造成工法において造成を一時停止して行う施工を説明する。この砂杭造成工法では、砂杭材料として流動化剤Ｒと遅効性塑性化剤Ｔを含有した流動化砂７′を用いる。
【００６５】
まず、中空管５３を昇降機構５２を介して地盤８中の所定深度まで貫入した後で、該中空管５３を停止させ、この停止させた状態で中空管５３の下端開口から流動化砂７′を所定の設定量吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。
【００６６】
次に、図１３に示す場合と同様に、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管５３を所定のステップ幅引き抜く。この中空管５３を引き抜く工程でも、流動化砂７′を所定の設定量吐出し続け、地中に流動化砂７′を圧入して残置する。そして、中空管５３を停止させて該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を設定量吐出する工程と、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管５３を所定のステップ幅引き抜く工程とを、交互に順次繰り返す。
【００６７】
この中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出する工程の途中において、該中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量により、施工の周辺に既設の近接構造物７０に変位が生じる場合において、該近接構造物７０に予め設定した許容変位量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて地盤改良管理装置６０の制御部５９のプログラムにより、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量を一定時間止める。この中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量を一定時間停止することで、流動化砂７′の脱水機能による間隙水圧の変化により、近接構造物７０の周辺の地盤８の変位を許容値以下に低減することができる。
【００６８】
そして、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量を一定時間止めた後、該中空管５３の下端開口から流動化砂７′を設定量吐出する工程と、中空管５３の下端開口から流動化砂７′を吐出したままの状態で該中空管５３を所定のステップ幅引き抜く工程とを、以降交互に順次繰り返して、所定長で所定径の砂杭９を造成する。
【００６９】
この際、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量を一定時間止める時間を、改良対象地盤の粒度分布より透水係数を求めた値から決定する。また、必要に応じて動態観測を行い、対象構造物の変位を観測する。例として、図１８に示すように、近接構造物７０の変位測定は、近接構造物７０の変位測定点７１の反対側に取り付けた傾斜計７２により行い、近接構造物７０の水平変位、鉛直変位、傾斜をそれぞれ測定して、許容変位量（許容値）以下であることを確認する。さらに、地盤８の地表面の変位測定は、地表面変位杭７３を地盤８に対して鉛直にかつ十分打ち込み、その杭頭が地表面の凹凸に左右されないように、できるだけ一直線上に水平になるように設置して行う。また、地盤８内の変位測定は、地中傾斜計の測定管７４を地盤８の不動点としての支持層まで届くように設置して行うが、変位観測は目的に応じて最適な測定方法を組み合せることで行う。
【００７０】
このように、近接構造物７０の真下や直近等の狭い砂杭造成区域に砂杭９を造成する際に、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量を一定時間止めることで、間隙水圧の消散時間を利用することにより、近接構造物７０の周辺の地盤８の変位を確実に低減することができる。これにより、近接構造物７０の直下やその近辺で造成する場合でも、近接構造物７０に対する変位制御が容易となり、また、構造物毎の許容変位量に応じた施工方法により、変位制御のための補助工法を必要としないメリットがある。
【００７１】
また、流動化砂７′の吐出流量を一定時間止める時間を、改良対象地盤の粒度分布より透水係数を求めた値から決定することにより、間隙水圧の消散時間を有効に利用して、次のステップへ施工することで、近接構造物７０の変位を許容値以下に簡単かつ確実に抑えることができる。
【００７２】
さらに、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量により、近接構造物７０に変位が生じる場合に、該近接構造物７０に予め設定した許容変位量に達した時点を検出し、この検出出力に基づいて中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量を一定時間止めることで、間隙水圧の変化により、近接構造物７０の変位を許容値以下に抑える地盤改良工法を説明したが、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出圧力により、近接構造物７０に変位が生じる場合は、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出圧力を一定時間０（ゼロ）に戻しても良く、また、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量又は吐出圧力により、近接構造物７０に変位が生じる場合は、中空管５３の下端開口から吐出される流動化砂７′の吐出流量を一定時間止め又は該流動化砂７′の吐出圧力を一定時間０に戻しても、流動化砂７′の脱水機能による間隙水圧の変化により、近接構造物７０の変位を許容値以下に抑えることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  砂杭造成システム
２  流動化砂供給配管（供給配管）
５  圧送ポンプ
７  砂（砂杭材料）
７′  流動化砂
８  地盤
９  砂杭
１０  流動化砂作製プラント
１２  ２軸パドルミキサー（ミキサー）
１５  アジテータ槽
２０  流動化剤攪拌槽
５０  施工機本体
５２  昇降機構
５３  中空管
６０  地盤改良管理装置
６１  計器盤
７０  近接構造物
Ｒ  流動化剤
Ｔ  遅効性塑性化剤
Ｓ  ステップ幅
Ｈ  ウェーブ幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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