(57)【要約】【課題】先行掘削とその先行掘削孔を拡径するようにして所定口径の立て坑に仕上げる拡径掘削工程とを含んでなる工法を前提として、少なくとも拡径掘削によって発生した土砂を先行掘削孔の底部あるいはケーシング内に取り込み易くした拡径掘削システムを提供する。【解決手段】先行掘削用ケーシング１を回転せさながら地中に貫入して、直径Ｄ２の先行掘削孔Ｈ１を掘削する。先行掘削に続く拡径掘削は、拡径掘削機５を回転させながら貫入して先行掘削孔Ｈ１を拡径するように直径Ｄ３まで拡径してその拡径掘削孔Ｈ２をもって立て坑とする。拡径掘削機５のケーシング７の直径Ｄ１と先行掘削孔Ｈ１の直径Ｄ２との間に積極的に隙間Ａを持たせて、拡径掘削した土砂の先行掘削孔Ｈ１の底部側への落下・取り込みを容易にする。【選択図】図１
2008038593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に先行掘削された孔を拡径するように掘削して立て坑とする拡径掘削工程を含んでいて、
この拡径掘削工程では、
先行掘削孔よりも小径の円筒状の鋼管の外周に拡径掘削翼を設けてなる拡径掘削手段にて上記先行掘削孔を拡径するように掘削するとともに、拡径掘削によって発生した土砂を先行掘削孔と鋼管との隙間を通して先行掘削孔の底部に溜めた上で鋼管内より排土することを特徴とする拡径掘削方法。
【請求項２】
先行掘削手段にて地盤に先行掘削孔を掘削する先行掘削工程を含んでいて、
この先行掘削工程では、
上記鋼管の直径よりも大径で且つ拡径掘削径よりも小径の先行掘削孔を掘削することを特徴とする請求項１に記載の拡径掘削方法。
【請求項３】
上記拡径掘削手段と先行掘削手段とを兼用化させて、先行掘削手段による先行掘削と拡径掘削手段による拡径掘削とを並行して行うことを特徴とする請求項２に記載の拡径掘削方法。
【請求項４】
上記先行掘削は、
鋼管のうち拡径掘削翼よりも下方位置に設けた先行掘削手段にて行うものであることを特徴とする請求項３に記載の拡径掘削方法。
【請求項５】
先行掘削手段にて先行掘削孔を先行掘削した後、その先行掘削手段に代えて拡径掘削手段にて拡径掘削を行うことを特徴とする請求項２に記載の拡径掘削方法。
【請求項６】
上記拡径掘削手段にて拡径掘削を行うにあたり、
拡径掘削翼の下方位置に先行掘削孔とほぼ同径またはそれ以下の外径を有する誘導手段を設けておき、
この誘導手段を先行掘削孔に内接させることにより、先行掘削孔に対する拡径掘削手段の芯出しがなされるように誘導することを特徴とする請求項５に記載の拡径掘削方法。
【請求項７】
上記先行掘削は、
拡径掘削手段側の鋼管とほぼ同径の先行掘削用ケーシングチューブの外周に先行掘削翼を設けてなる先行掘削手段にて行うものであることを特徴とする請求項１，２および請求項５，６のうちのいずれか一つに記載の拡径掘削方法。
【請求項８】
上記先行掘削の際に、先行掘削用ケーシングチューブのうち先行掘削翼よりも掘削方向前方側に開口形成した土砂取り込み口から先行掘削用ケーシングチューブ内に掘削土砂を取り込むことを特徴とする請求項７に記載の拡径掘削方法。
【請求項９】
上記先行掘削は、
拡径掘削手段側の鋼管とほぼ同径の先行掘削用ケーシングチューブに先行掘削孔径とほぼ同径の円筒状の第２の鋼管を装着してあり、且つその第２の鋼管の先端に掘削刃を装着してなる先行掘削手段にて行うものであることを特徴とする請求項１，２および請求項５，６のうちのいずれか一つに記載の拡径掘削方法。
【請求項１０】
上記先行掘削は、
拡径掘削手段側の鋼管よりも大径で且つ拡径掘削径よりも小径の円筒状の第３の鋼管の先端に掘削刃を装着してなる先行掘削手段にて行うものであることを特徴とする請求項１，２および請求項５，６のうちのいずれか一つに記載の拡径掘削方法。
【請求項１１】
上記拡径掘削翼として拡縮径可能なものを用いることを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか一つに記載の拡径掘削方法。
【請求項１２】
拡径掘削手段を形成している鋼管のうち拡径掘削翼の下方位置に螺旋状の補助翼を設けておき、
上記拡径掘削翼で掘削した土砂を、その拡径掘削翼の掘削回転に伴い補助翼にて先行掘削孔内に押し込むことを特徴とする請求項１〜１１のうちのいずれか一つに記載の拡径掘削方法。
【請求項１３】
ケーソンの内部またはケーソンの刃先下の掘削を行うものであることを特徴とする請求項１〜１２のうちのいずれか一つに記載の拡径掘削方法。
【請求項１４】
予め定められた深さの立て坑を構築するにあたり、
その立て坑の深さの全長にわたって請求項３または４に記載の方法にて掘削を行うことを特徴とする拡径掘削方法。
【請求項１５】
予め定められた深さの立て坑を構築するにあたり、
その立て坑の深さの途中まで掘削が進行したならば、その途中段階から以深の掘削を請求項３または４に記載の方法にて行うことを特徴とする拡径掘削方法。
【請求項１６】
予め定められた深さの立て坑を構築するにあたり、
その立て坑の深さの全長にわたって請求項５に記載の方法にて掘削を行うことを特徴とする拡径掘削方法。
【請求項１７】
予め定められた深さの立て坑を構築するにあたり、
その立て坑の深さの途中まで掘削が進行したならば、その途中段階から以深の掘削を請求項５に記載の方法にて行うことを特徴とする拡径掘削方法。
【請求項１８】
請求項３または４に記載の拡径掘削方法に用いる拡径掘削システムであって、
先行掘削孔よりも小径の円筒状の鋼管の外周に拡径掘削翼を設けてなる拡径掘削手段と、
上記鋼管のうち拡径掘削翼よりも下方位置に設けられ、当該鋼管よりも大径で且つ拡径掘削径よりも小径の先行掘削孔の掘削が可能な先行掘削手段と、
上記鋼管を把持した上でその鋼管を拡径掘削翼や先行掘削手段とともに回転させながら地中に押し込む回転押し込み手段と、
上記鋼管内を昇降動作してその鋼管内の土砂を掴んだ上で鋼管外に排土する排土手段と、
を備えたことを特徴とする拡径掘削システム。
【請求項１９】
請求項５または６に記載の拡径掘削方法に用いる拡径掘削システムであって、
先行掘削孔よりも小径の円筒状の鋼管の外周に拡径掘削翼を設けてなる拡径掘削手段と、
上記鋼管よりも大径で且つ拡径掘削径よりも小径の先行掘削孔の掘削が可能な先行掘削手段と、
上記鋼管を把持した上でその鋼管を拡径掘削翼とともに回転させながら地中に押し込む回転押し込み手段と、
上記鋼管内を昇降動作してその鋼管内の土砂を掴んだ上で鋼管外に排土する排土手段と、
を備えたことを特徴とする拡径掘削システム。
【請求項２０】
請求項６に記載の拡径掘削方法に用いる拡径掘削システムであって、
先行掘削孔よりも小径の円筒状の鋼管の外周に拡径掘削翼を設けてなる拡径掘削手段と、
上記鋼管よりも大径で且つ拡径掘削径よりも小径の先行掘削孔の掘削が可能な先行掘削手段と、
上記鋼管を把持した上でその鋼管を拡径掘削翼とともに回転させながら地中に押し込む回転押し込み手段と、
上記鋼管のうち拡径掘削翼よりも下方位置に設けられるとともに先行掘削孔とほぼ同径またはそれ以下の外径を有し、拡径掘削時に先行掘削孔に内接することにより先行掘削孔に対する拡径掘削手段の芯出しがなされるように誘導する誘導手段と、
上記鋼管内を昇降動作してその鋼管内の土砂を掴んだ上で鋼管外に排土する排土手段と、
を備えたことを特徴とする拡径掘削システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤における拡径掘削方法と拡径掘削システムに関し、特にケーソン（ＰＣウエルを含む）の圧入沈設による立て坑の構築に際して、そのケーソンの刃先下を拡底または拡径するような形態で掘削するのに好適な拡径掘削方法と拡径掘削システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大深度地下の有効利用を目的に国土交通省にて「大深度地下の公共的使用に関する特別措置法」が平成１３年４月１日より施行されている。
【０００３】
上記特別措置法における大深度地下とは少なくとも４０メートル以深の地下のことを指しており、そのために大深度地下空間と地上とを連絡させる立て坑の構築ニーズが増大し、より大きい径にて、より深く、且つ安全に構築できる技術を目標に各種の工法が開発されている。これらの立て坑の構築にはケーソン沈設工法により構築されるケースが多い。
【０００４】
その一方、硬質地盤（軟岩、中硬岩を指す）を掘削しながらケーソンを圧入・沈設しようとする場合において、ハンマーグラブ等の既存設備による掘削ではケーソンの刃先下の掘削ができず、そのために例えば特許文献１〜４に記載のようにケーソン刃先下の掘削を可能とする各種拡径掘削装置が提案されている。
【０００５】
これらの掘削装置は、ケーシングパイプの外周に掘削翼を取り付けた拡径掘削装置となっていて、掘削翼で掘削した土砂をケーシングパイプ内に取り込んだ上でグラブバケット等により排土するようにしている。
【０００６】
より具体的には、上記特許文献１〜４に記載に代表されるような従来の技術では、ケーシングを把持してこれを回転させながら地中に押し込む回転押し込み装置と、上記ケーシングに装着された拡径掘削翼とを備えているとともに、その拡径掘削翼には掘削刃が植設されていて、上記回転押し込み装置にてケーシングを回転させながら押し込むことにより硬質地盤の掘削を可能としている。この場合、掘削された土砂はケーシングの周囲に開口形成した土砂取り込み口からケーシング内部に取り込まれるようになっていて、ケーシング内に取り込んだ土砂をハンマーグラブまたはグラブバケット等にて掴んで排土している。
【特許文献１】特許第２６７４７３１号公報
【特許文献２】特許第３０３１８７６号公報
【特許文献３】特開２００５−９８０４８号公報
【特許文献４】特開２００４−１７６５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような各種の従来の技術では、掘削対象地盤が硬質地盤であってその地質が粘性質土系の場合には、掘削された後に土砂と水が掘削翼にてかき混ぜ合わされることにより、粘着性の高い泥土へと変化する（いわゆるヘドロ化現象）。ヘドロ化した土砂は、拡径掘削翼とケーシングの交点付近（ケーシングに対する拡径掘削翼の根元付近）にて滞留したり、あるいはその滞留により再度締め固め状態となって掘削翼全体に付着することになる。その結果、ケーシング内への掘削土砂の取り込み効率が悪くなるともに、掘削翼に付着した土砂重量の増加に伴いケーシングを把持している回転押し込み装置の把持能力が限界に達し、様々な二次的不具合の発生が余儀なくされる。
【０００８】
その一方、ケーシングの周囲に開口形成してある土砂取り込み口の拡大化はケーシングそのものの強度の上で自ずと限界があり、そのために掘削土砂のケーシング内への取り込み効率向上のために拡径掘削翼をケーシングとともに間歇的に上下動させることも一部で行われているが、この場合には掘削効率を犠牲にすることで初めて成り立つ手法であり、工期の延長やコストアップを招く要因となって好ましくない。
【０００９】
このようなことから、掘削土砂をスムーズにケーシング内に取り込むことにより、掘削工程あるいは工期の短縮を可能とし、コストダウンに繋がるような掘削土砂の効率的な取り込み方法についての開発要請があった。
【００１０】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ先行掘削孔を拡径するようにして所定口径の立て坑に仕上げる拡径掘削工程を含んでなる工法を前提として、少なくとも拡径掘削によって発生した土砂を先行掘削孔の底部あるいはケーシング内に取り込み易くした拡径掘削方法と拡径掘削システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、地盤に先行掘削された孔を拡径するように掘削して立て坑とする拡径掘削工程を含んでいて、この拡径掘削工程では、先行掘削孔よりも小径の円筒状の鋼管の外周に拡径掘削翼を設けてなる拡径掘削手段にて上記先行掘削孔を拡径するように掘削するとともに、拡径掘削によって発生した土砂を先行掘削孔と鋼管との隙間を通して先行掘削孔の底部に溜めた上で鋼管内より排土することを特徴とする。
【００１２】
より具体的には、請求項２に記載のように、先行掘削手段にて地盤に先行掘削孔を掘削する先行掘削工程を含んでいて、この先行掘削工程では、上記鋼管の直径よりも大径で且つ拡径掘削径よりも小径の先行掘削孔を掘削するものとする。
【００１３】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、拡径掘削の際に先行掘削孔と鋼管との間に常に所定の隙間が確保されることから、拡径掘削によって発生した土砂は、従来のように拡径掘削翼の根元部に滞留することなく、上記隙間を通って落下して先行掘削孔の底部に溜まることになる。そして、先行掘削孔の底部に溜まった土砂は鋼管内を昇降するハンマーグラブ等の排土手段にて掴み取ることが可能であることから、この排土手段にて鋼管外に排土されることになる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の方法を前提として、先行掘削と拡径掘削とを同時並行的に行うことを明確化したものであり、拡径掘削手段と先行掘削手段とを兼用化させて、先行掘削手段による先行掘削と拡径掘削手段による拡径掘削とを並行して行うことを特徴とする。
【００１５】
より具体的には、請求項４に記載のように、上記先行掘削は、鋼管のうち拡径掘削翼よりも下方位置に設けた先行掘削手段にて行うものとする。
【００１６】
したがって、請求項３，４に記載の発明では、先行掘削が拡径掘削に先行するように両者が同時並行的に行われることから、先行掘削手段の一部としても機能することになる鋼管の先端部が同時に先行掘削孔の底部となる。そのため、拡径掘削によって発生した土砂は先行掘削によって発生した土砂とともに先行掘削孔の底部すなわち鋼管内に集められた上で、排土手段にて外部に排土されることになる。
【００１７】
逆に請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の方法を前提として、先行掘削手段による先行掘削と拡径掘削手段による拡径掘削とを相互に独立して行うことを明確化したものであり、先行掘削手段にて先行掘削孔を先行掘削した後、その先行掘削手段に代えて拡径掘削手段にて拡径掘削を行うことを特徴とする。
【００１８】
この場合において、請求項６に記載のように、上記拡径掘削手段にて拡径掘削を行うにあたり、拡径掘削翼の下方位置に先行掘削孔とほぼ同径またはそれ以下の外径を有する誘導手段を設けておき、この誘導手段を先行掘削孔に内接させることにより、先行掘削孔に対する拡径掘削手段の芯出しがなされるように誘導することが望ましい。
【００１９】
したがって、少なくとも請求項５に記載の発明では、拡径掘削を行う際には既に拡径掘削手段の鋼管と先行掘削孔との間に所定の隙間が確保されているため、拡径掘削によって発生した土砂は、従来のように拡径掘削翼の根元部に滞留することなく、上記隙間を通って落下して先行掘削孔の底部に溜まることになる。そして、先行掘削孔の底部に溜まった土砂は鋼管内を昇降するハンマーグラブ等の排土手段にて掴み取ることが可能であることから、この排土手段にて鋼管外に排土されることになる。
【００２０】
ここで、上記先行掘削は、請求項７に記載のように、拡径掘削手段側の鋼管とほぼ同径の先行掘削用ケーシングチューブの外周に先行掘削翼を設けてなる先行掘削手段にて行うものとする。
【００２１】
また、上記先行掘削の際には、請求項８に記載のように、先行掘削用ケーシングチューブのうち先行掘削翼よりも掘削方向前方側に開口形成した土砂取り込み口から先行掘削用ケーシングチューブ内に掘削土砂を取り込むものとする。
【００２２】
上記先行掘削は、請求項７に記載のものに代えて、請求項９に記載のように、拡径掘削手段側の鋼管とほぼ同径の先行掘削用ケーシングチューブに先行掘削孔径とほぼ同径の円筒状の第２の鋼管を装着してあり、且つその第２の鋼管の先端に掘削刃を装着してなる先行掘削手段にて行うこともできるほか、請求項１０に記載のように、拡径掘削手段側の鋼管よりも大径で且つ拡径掘削径よりも小径の円筒状の第３の鋼管の先端に掘削刃を装着してなる先行掘削手段にて行うこともできる。
【００２３】
上記のようないくつかの工法においては、請求項１１に記載のように、拡径掘削翼として拡縮径可能なものを用いることが望ましい。
【００２４】
また、請求項１２に記載のように、拡径掘削手段を形成している鋼管のうち拡径掘削翼の下方位置に螺旋状の補助翼を設けておき、上記拡径掘削翼で掘削した土砂を、その拡径掘削翼の掘削回転に伴い補助翼にて先行掘削孔内に押し込むことが掘削土砂の効率的集約化の上で望ましい。その結果、拡径掘削によって発生して土砂を積極的に先行掘削孔の底部側ひいては鋼管内に取り込むことが可能となる。
【００２５】
もちろん、上記の各工法は、請求項１３に記載のように、ケーソンの内部またはケーソンの刃先下の掘削に用いることが可能である。
【００２６】
ここで、予め定められた深さの立て坑を構築するにあたり、その立て坑の深さの全長にわたって請求項３または４に記載の方法にて掘削を行うことができるほか、その立て坑の深さの途中まで掘削が進行したならば、その途中段階から以深の掘削を請求項３または４に記載の方法にて行うこともでき、請求項１４，１５に記載の発明はこれらのことを明確化している。
【００２７】
同様に、予め定められた深さの立て坑を構築するにあたり、その立て坑の深さの全長にわたって請求項５に記載の方法にて掘削を行うことができるほか、その立て坑の深さの途中まで掘削が進行したならば、その途中段階から以深の掘削を請求項５に記載の方法にて行うこともでき、請求項１６，１７に記載の発明はこれらのことを明確化している。
【００２８】
請求項１８に記載の発明は、請求項３または４に記載の技術を拡径掘削システムとして捉えたものであって、先行掘削孔よりも小径の円筒状の鋼管の外周に拡径掘削翼を設けてなる拡径掘削手段と、上記鋼管のうち拡径掘削翼よりも下方位置に設けられ、当該鋼管よりも大径で且つ拡径掘削径よりも小径の先行掘削孔の掘削が可能な先行掘削手段と、上記鋼管を把持した上でその鋼管を拡径掘削翼や先行掘削手段とともに回転させながら地中に押し込む回転押し込み手段と、上記鋼管内を昇降動作してその鋼管内の土砂を掴んだ上で鋼管外に排土する排土手段とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
請求項１９に記載の発明は、請求項５または６に記載の技術を拡径掘削システムとして捉えたものであって、先行掘削孔よりも小径の円筒状の鋼管の外周に拡径掘削翼を設けてなる拡径掘削手段と、上記鋼管よりも大径で且つ拡径掘削径よりも小径の先行掘削孔の掘削が可能な先行掘削手段と、上記鋼管を把持した上でその鋼管を拡径掘削翼とともに回転させながら地中に押し込む回転押し込み手段と、上記鋼管内を昇降動作してその鋼管内の土砂を掴んだ上で鋼管外に排土する排土手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
さらに、請求項２０に記載の発明は、請求項６に記載の技術を拡径掘削システムとして捉えたものであって、先行掘削孔よりも小径の円筒状の鋼管の外周に拡径掘削翼を設けてなる拡径掘削手段と、上記鋼管よりも大径で且つ拡径掘削径よりも小径の先行掘削孔の掘削が可能な先行掘削手段と、上記鋼管を把持した上でその鋼管を拡径掘削翼とともに回転させながら地中に押し込む回転押し込み手段と、上記鋼管のうち拡径掘削翼よりも下方位置に設けられるとともに先行掘削孔とほぼ同径またはそれ以下の外径を有し、拡径掘削時に先行掘削孔に内接することにより先行掘削孔に対する拡径掘削手段の芯出しがなされるように誘導する誘導手段と、上記鋼管内を昇降動作してその鋼管内の土砂を掴んだ上で鋼管外に排土する排土手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１，２に記載の発明によれば、少なくとも拡径掘削手段にて拡径掘削を行う際には、拡径掘削手段の鋼管と先行掘削孔との間に常に所定の隙間が確保されることになるため、拡径掘削によって発生した土砂が従来のように拡径掘削翼の根元部等に滞留してしまうことがなく、確実に先行掘削孔の底部ひいては鋼管内に取り込まれることになって、土砂の取り込み効率が大幅に向上する。
【００３２】
特に請求項３，４に記載の発明によれば、先行掘削と拡径掘削とが同時並行的に行われるため、請求項１に記載の発明と同様の効果に加えて作業性が向上し、掘削工程もしくは工期の大幅な短縮が可能となる。
【００３３】
請求項５に記載の発明によれば、先行掘削と拡径掘削とが相互に独立して行われて、拡径掘削の際には拡径掘削手段の鋼管と先行掘削孔との間に常に所定の隙間が確保されているため、拡径掘削で発生した土砂は上記隙間を通して確実に先行掘削孔の底部に溜まり、その後に鋼管内を昇降する排土手段にて排土されることになるので、請求項１に記載の発明と同様に土砂の取り込み効率が大幅に向上する。
【００３４】
請求項６に記載の発明によれば、誘導手段があることよって、先行掘削孔に対する拡径掘削手段の芯出しがなされるようにその拡径掘削手段が誘導されるため、先行掘削孔と拡径掘削孔との同心精度が向上するとともに、拡径掘削の際により効率的な掘削を行える。
【００３５】
請求項８に記載の発明によれば、先行掘削用ケーシングチューブに開口形成した土砂取り込み口からその先行掘削用ケーシングチューブ内に積極的に掘削土砂を取り込むことができるので、土砂取り込み効率が一段と向上する。
【００３６】
請求項１２に記載の発明によれば、螺旋状の補助翼のはたらきにより、拡径掘削で発生した土砂の先行掘削孔側への押し込み効果が期待できるため、その先行掘削孔側への土砂の取り込み効率が飛躍的に向上する。
【００３７】
請求項１３に記載の発明によれば、上記各工法にてケーソンの内部またはケーソンの刃先下の掘削を行うものであるため、土砂の取り込み効率の向上に伴いケーソンの圧入沈設作業も効率良く行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は本発明に係る拡径掘削方法および拡径掘削システムの第１の実施の形態としてその基本概念を示す説明図である。なお、この実施の形態は、請求項１，２，５に記載の発明のほか、請求項１０，１１および請求項１６，１９に記載の発明にそれぞれ対応している。
【００３９】
この第１の実施の形態では、図１の（Ｂ）に示す直径Ｄ３の所定深度の立て坑Ｈ２を構築するにあたり、同図（Ａ）に示すように直径Ｄ２の先行掘削孔Ｈ１を先行掘削する先行掘削工程と、同図（Ｂ）に示すようにその先行掘削孔Ｈ１を直径Ｄ３まで拡径しながら同径の立て坑Ｈ２に仕上げる拡径掘削工程とに分けて施工を行うものとする。
【００４０】
図１の（Ａ）の先行掘削工程では、掘削すべき先行掘削孔Ｈ１の直径Ｄ２と同等の直径の先行掘削手段としてのパイプ状の先行掘削用ケーシングチューブ１と、この先行掘削用ケーシングチューブ１の駆動装置として機能する回転押し込み装置２と、排土手段であるハンマーグラブ３を併用して施工を行うものであり、先行掘削用ケーシングチューブ１の先端には複数の掘削刃４を植設してある。上記回転押し込み装置２は全旋回式オールケーシング掘削機の駆動部と同等の機能を有するものであり、先行掘削用ケーシングチューブ１をチャッキング（把持）した上でこれを回転駆動させる機能と、その先行掘用ケーシングチューブ１の回転駆動と並行して先行掘削用ケーシングチューブ１に推力を付与して地中に圧入する機能とを有している。なお、上記先行掘削用ケーシングチューブ１は、請求項９等に言うところの「円筒状の第３の鋼管」に相当している。
【００４１】
したがって、図１の（Ａ）の先行掘削工程では、先に述べたように回転押し込み装置２のチャック部でチャッキングした先行掘削用ケーシングチューブ１を回転駆動しながら地中に圧入し、それと並行して先行掘削用ケーシングチューブ１内においてハンマーグラブ３を昇降動作させて、掘削中の先行掘削孔Ｈ１の底部に相当する先行掘削用ケーシングチューブ１内の土砂、すなわち先行掘削用ケーシングチューブ１の先端部が切り出した土砂をハンマーグラブ３で掘削しつつ掴んでは先行掘削用ケーシングチューブ１外に排土する。
【００４２】
なお、掘削深度の増大に伴い、その先行掘削用ケーシングチューブ１を構成しているところの単位要素であるケーシングピース１ａを既設の先行掘削用ケーシングチューブ１の上端に順次継ぎ足しながら施工を行うものとする。そして、所定深度に達したならば先行掘削用ケーシングチューブ１を抜き上げることにより、上記先行掘削用ケーシングチューブ１の径Ｄ２と同等径の先行掘削孔Ｈ１が形成されることになる。
【００４３】
この先行掘削に続く図１の（Ｂ）の拡径掘削工程では、拡径掘削手段としての拡径掘削機５と、同図（Ａ）に示したものと同様の回転押し込み装置２Ａと、排土手段であるハンマーグラブ６を併用して施工を行うものとする。
【００４４】
拡径掘削機５は、同図（Ｂ）のほか図２に示すように、図１の（Ａ）の先行掘削用ケーシングチューブ１よりも小径のパイプ状のケーシング７の周囲に例えば３組の略ブレード状の拡径掘削翼８を等ピッチで装着したものであり、これらの拡径掘削翼８の先端である最大直径部が描く軌跡の直径は先の構築すべき立て坑Ｈ２の直径Ｄ３と同じ大きさに設定されている。これにより、上記ケーシング７の直径Ｄ１と先行掘削孔Ｈ１の直径Ｄ２および立て坑Ｈ２の直径Ｄ３との相互関係は、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３となるように予め設定されている。なお、上記ケーシング７は請求項１等に言うところの「円筒状の鋼管」に相当している。
【００４５】
また、ケーシング７のうち拡径掘削翼８の下側根元部と同等高さ位置であってあって且つそれらの拡径掘削翼８と干渉しない位置には、ケーシング７の内外を連通するべく略矩形状の土砂取り込み口９を開口形成してあるとともに、拡径掘削翼８の下面、および拡径掘削翼８よりも下側に残されたケーシング７の一般部の先端には、先行掘削用ケーシングチューブ１と同様に複数の掘削刃４を植設してある。そして、各拡径掘削翼８の下面はテーパ状に形成してあり、したがって拡径掘削翼８の下面がその回転によって描く軌跡は略円錐形状のものとなるように設定してある。
【００４６】
なお、上記の各拡径掘削翼８は、図１１に示すように固定翼８ａとこれに重合するように配置された可動翼８ｂとで形成されていて、直動型アクチュエータ等により可動翼８ｂを固定翼８ａに沿ってスライド変位させることで拡縮径可能となっているものであるが、この構造の詳細については後述する。
【００４７】
したがって、図１の（Ｂ）に示した拡径掘削工程では、回転押し込み装置２Ａが把持したケーシング７の先端部を先行掘削孔Ｈ１の内部に同心状に挿入する一方、そのケーシング７に付帯してる拡径掘削翼８を拡径状態とした上でケーシング７とともに回転駆動しながら地中に圧入して、先行掘削孔Ｈ１を拡径するように掘削して所定口径Ｄ３の立て坑Ｈ２に仕上げることになる。これと並行して、ケーシング７内においてハンマーグラブ６を昇降動作させて、上方から順に拡径されることになる先行掘削孔Ｈ１の底部に相当する位置に溜まった土砂をハンマーグラブ６で掘削しつつ掴んではケーシング７外に排土する。
【００４８】
この拡径掘削の過程においては、先行掘削孔Ｈ１の直径Ｄ２とケーシング７の直径Ｄ１とがＤ１＜Ｄ２の関係にあるため、ケーシング７と先行掘削孔Ｈ１の内周面との間にはＤ１とＤ２との差に相当する隙間Ａが常時確保されていることになる。そのため、拡径掘削翼８によって掘削された土砂はその拡径掘削翼８の回転に伴いケーシング７に近い部分、すなわちケーシング７に対する拡径掘削翼８の根元部近くに集められた上で上記隙間Ａを通って先行掘削孔Ｈ１の底部に集められることになる。同時に、一部の土砂はケーシング７に開口形成されている土砂取り込み口９からケーシング７内に取り込まれた上で先行掘削孔Ｈ１の底部に落下することになる。
【００４９】
したがって、拡径掘削によって発生した土砂が従来のように拡径掘削翼８の根元部付近に滞留したり、あるいはその滞留により再度締め固め状態となって拡径掘削翼８全体に付着することもなくなり、先行掘削孔Ｈ１の底部側への掘削土砂の取り込み効率がきわめて良好なものとなる。そして、先行掘削孔Ｈ１の底部に集められた土砂は先に述べたようにケーシング７内を昇降動作するハンマーグラブ６にて排土されることになる。
【００５０】
ここで、先行掘削用ケーシングチューブ１の直径すなわち先行掘削孔Ｈ１の直径Ｄ２とケーシング７の直径Ｄ１との差に基づいて両者の間に積極的に隙間Ａを確保し、その隙間Ａを利用して拡径掘削時に発生した土砂の落下ひいてはその取り込みの効率化を図るものであるから、上記先行掘削孔Ｈ１の直径Ｄ２はケーシング７の直径Ｄ１の少なくとも１．１倍以上とすることが望ましい。
【００５１】
図３，４は本発明の第２の実施の形態を示す図で、先の第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。なお、この実施の形態は、請求項１〜４に記載の発明のほか、請求項７，８，および請求項１１，１４，１８に記載の発明にそれぞれ対応している。
【００５２】
この第２の実施の形態では、直径Ｄ２の先行掘削孔Ｈ１の掘削を目的とした先行掘削と、その先行掘削孔Ｈ１を拡径させて所定口径Ｄ３の立て坑Ｈ２に仕上げる拡径掘削とを実質的に同時並行的に行うようにしたものであり、後述するように拡径掘削手段である拡径掘削機５の一部が実質的に先行掘削手段を兼ねていることになる。
【００５３】
図３に示すように、拡径掘削手段の主要素である直径Ｄ１のケーシング７の先端にはそのケーシング７の一部を形成することになるほぼ同径の先行掘削翼用ケーシングアタッチメント１０が着脱可能に装着されていて、そのケーシングアタッチメント１０の外周には図４に示すように平面視にて略くの字状に屈曲した例えば３枚の先行掘削翼１１が装着されている。
【００５４】
この先行掘削翼１１は、図５に拡大して示すように、平面視にて略くの字状に屈曲したブレード１２の下端に複数の掘削刃１３を植設するとともに、背面側を補強プレート１４にて補強したものであり、同時にケーシングアタッチメント１０の円筒胴部には各先行掘削翼１１に近接するようにして、すなわち同先行掘削翼１１と同等高さ位置であって且つ先行掘削翼１１よりも掘削方向前方側に矩形状の土砂取り込み口１５を開口形成してある。そして、各先行掘削翼１１の先端（最大直径部）が描く軌跡の直径は掘削すべき先行掘削孔Ｈ１の直径Ｄ２と同等寸法に設定してある。また、ケーシングアタッチメント１０の下端には図１に示したものと同様に複数の掘削刃４を植設してあり、したがって、ケーシングアタッチメント１０はケーシング７の一部でありながらも先行掘削翼１１とともに先行掘削手段を形成している。
【００５５】
したがって、この第２の実施の形態によれば、回転押し込み装置２Ａで把持したケーシング７を回転駆動させながら地中に圧入することにより、先行掘削翼１１による直径Ｄ２の先行掘削孔Ｈ１の先行掘削と、その先行掘削孔Ｈ１を拡径掘削翼８にて拡径するようにして直径Ｄ３の立て坑Ｈ２に仕上げる拡径掘削とが同時並行的に行われることになる。
【００５６】
この場合、同時回転する先行掘削翼１１と拡径掘削翼８との上下方向での位置関係は常に不変であり、先行掘削翼１１にて掘削されたばかりの先行掘削孔Ｈ１のその上方から追いかけるようにして拡径掘削翼８にて拡径掘削することになる。
【００５７】
そして、拡径掘削翼８の下方には常に所定深さの先行掘削孔Ｈ１が確保されていることから、拡径掘削孔Ｈ２の掘削に伴って発生した土砂は、その一部がケーシング７側の土砂取り込み口９からケーシング７内に取り込まれて先行掘削孔Ｈ１の最深部（ケーシングアタッチメント１０の先端が位置している部分）に集められる一方、拡径掘削によって発生した多くの土砂は直ちに先行掘削孔Ｈ１とケーシング７との隙間Ａを通してその下方に落下して、先行掘削翼１１が位置している先行掘削孔Ｈ１の底部に溜まることになる。この先行掘削翼１１のレベル位置に溜まった土砂は、先行掘削翼１１自体にて掘削された土砂とともにケーシングアタッチメント１０の土砂取り込み口１５からケーシングアタッチメント１０の内部、すなわち上記と同様に先行掘削孔Ｈ１の最深部（ケーシングアタッチメント１０の先端が位置している部分）に集められることになる。
【００５８】
その後、こうしてケーシングアタッチメント１０の内部に取り込まれた土砂は、先の実施の形態と同様にケーシング７内を昇降動作するハンマーグラブ６にて排土されることになる。
【００５９】
図６は本発明の第３の実施の形態を示し、この実施の形態では先に図３，５に示した先行掘削翼１１の構造を図１の（Ａ）に示したものと同様の先行掘削用ケーシングチューブ１６に適用したものである。なお、この実施の形態は、請求項１，２，５に記載の発明のほか、請求項７，８および請求項１１，１６，１９に記載の発明にそれぞれ対応している。
【００６０】
図６の（Ａ）および図７に示すように、直径Ｄ１の先行掘削用ケーシングチューブ１６の下端に図５に示した直径Ｄ１の先行掘削翼用ケーシングアタッチメント１０を接続し、そのケーシングアタッチメント１０に直径Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）の先端軌跡を描くことになる複数の先行掘削翼１１を装着してある。また、ケーシングアタッチメント１０には図５に示したように先行掘削翼１１に近接して土砂取り込み口１５が開口形成されている。
【００６１】
したがって、この第３の実施の形態によれば、図６の（Ａ）に示すように、ケーシングアタッチメント１０を先行掘削用ケーシングチューブ１６とともに回転押し込み装置２Ａにて回転駆動させながら地中に貫入すると、先行掘削用ケーシングチューブ１６の直径はＤ１であっても、ケーシングアタッチメント１０に付帯する先行掘削翼１１の先端が描く軌跡の直径がＤ２であるため、結果として直径Ｄ２の先行掘削孔Ｈ１が掘削されることになる。そして、先行掘削によって発生した土砂は土砂取り込み口１５からケーシングアタッチメント１０の内部に取り込まれ、先行掘削用ケーシングチューブ１６内を昇降するハンマーグラブ６にて排土されることになる。
【００６２】
この先行掘削に続く図６の（Ｂ）の拡径掘削は図１の（Ｂ）に示したものと全く同様であり、直径Ｄ２の先行掘削孔Ｈ１を拡径掘削翼８にて拡径するようにして直径Ｄ３の拡径掘削孔、すなわち立て坑Ｈ２に仕上げられることになる。
【００６３】
この場合、図１に示した第１の実施の形態と同様に、拡径掘削翼８が装着されているケーシング７の直径がＤ１であるのに対して先行掘削孔Ｈ１の直径はＤ２であり、両者の間には直径Ｄ２とＤ１の差分の隙間Ａが確保されているため、拡径掘削翼８による拡径掘削によって生じた土砂はその隙間Ａを通ってスムーズに落下して、先行掘削孔Ｈ１の底部に集められることになる。また、一部の土砂はケーシング７の土砂取り込み口９から一旦ケーシング７内を通過した上で上記と同様に先行掘削孔Ｈ１の底部に集められることになる。
【００６４】
したがって、この第３の実施の形態においても、拡径掘削によって発生した土砂が従来のように拡径掘削翼８の根元部付近に滞留したり、あるいはその滞留により再度締め固め状態となって拡径掘削翼８全体に付着することもなくなり、先行掘削孔Ｈ１の底部側への掘削土砂の取り込み効率がきわめて良好なものとなる。そして、先行掘削孔Ｈ１の底部に集められた土砂は先に述べたようにケーシング７内を昇降動作するハンマーグラブ６にて排土されることになる。
【００６５】
図８〜１５は図３，６に示した上記拡径掘削翼８の要部の詳細を示しており、図８，９に示すように、複数のケーシングアタッチメントを接続してなるケーシング７の先端部には、上段から順にケーシング７と同径の拡径掘削翼用ケーシングタッチメント１７および先行掘削翼用ケーシングアタッチメント１０を図示外のボルト・ナット等にて順次着脱可能に直列にて連結してあり、これらの各ケーシングアタッチメント１０，１７もまたケーシング７の一部を形成している。そして、拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７には後述するように固定翼８ａと可動翼８ｂとからなるそれ自体で拡縮径可能な複数の拡径掘削翼８を装着してある。なお、先行掘削翼用ケーシングアタッチメント１０は、図５に示したように複数の先行掘削翼１１を有しているものである。
【００６６】
上記拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７には、図１０に示すように、円筒外周面の三等分位置に後述する拡径掘削翼８の着座面１９ａを有する偏平ボックス状のブラケット１９を固定してある。このブラケット１９は着座面１９ａが拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７の接線方向と平行となるように設定してあり、その着座面１９ａには多数の取付穴２０を規則性をもって形成してある。
【００６７】
一方、図１１，１２に示すように、拡径掘削翼８は平板状の固定翼８ａとこれよりも小さな平板状の可動翼８ｂとをスライド可能に重ね合わせることで形成してあり、その固定翼８ａには先に述べた拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７側のブラケット１９と同様に多数の取付穴２２を規則性をもって形成してある。そして、同図から明らかなように、固定翼８ａをブラケット１９の着座面１９ａに着座させつつブラケット１９側と固定翼８ａ側のそれぞれ複数の取付穴２０，２２同士を合致させた上で、ボルト・ナット２９により拡径掘削翼８をブラケット１９に対して着脱可能に固定してある。つまり、拡径掘削翼８は、平面視にてケーシング７の接線方向もしくはそれと平行な方向に大きく張り出すようにブラケット１９に着脱可能に固定してある。
【００６８】
ここで、上記のようにブラケット１９および固定翼８ａに形成してある多数の取付穴２０，２２はその全てが同時使用されるものではなく、拡径掘削翼８の長手方向において取付穴２０，２２同士の合致位置を変えることにより、図１１，１２に示すように拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７の中心から可動翼８ｂの先端までの距離ａ、すなわち拡径掘削翼８の回転半径を適宜段階的に調整可能となっている。
【００６９】
拡径掘削翼８は、図１１，１２のほか図１３，１４に示すように、その回転方向を時計回り方向とした場合に、固定翼８ａの回転方向側の面に可動翼８ｂを重ね合わせるように配置してあり、可動翼８ｂは固定翼８ａに沿って動くように該固定翼８ａに設けた翼ガイド２３にスライド可能に案内支持させてある。また、回転方向に向かって固定翼８ａの背面側すなわち固定翼８ａの反回転方向側の面にはブラケット２４を介して直動型のアクチュエータとして拡縮径用シリンダ（油圧シリンダ）２５を装着してある。この拡縮径用シリンダ２５のピストンロッド２６は同じく固定翼８ａの反回転方向側に位置するスライダ２７の一端に連結してあるととともに、さらにスライダ２７の他端は固定翼８ａをはさんで反対側の可動翼８ｂに連結してあり、結果として拡縮径用シリンダ２５は固定翼８ａと可動翼８ｂにまたがるように架橋的に配置してある。したがって、拡縮径用シリンダ２５を伸縮作動させることによりその拡縮径用シリンダ２５のストローク分だけ可動翼８ｂが固定翼８ａに対してスライドし、結果としてケーシング７の接線方向もしくはそれと平行な方向で拡径掘削翼８が拡縮径可能な構造となっている。
【００７０】
なお、拡径掘削翼８を形成している固定翼８ａおよび可動翼８ｂの下端には、複数の掘削刃（ビット）４を装着してある。
【００７１】
ここで、拡縮径用シリンダ２５を固定翼８ａの反回転方向側の面に装着してあるのは、掘削時に拡径掘削翼８が向かっていくことになる土砂や岩盤等から拡縮径用シリンダ２５を保護するためである。また、図１２と図１５を比較すると明らかなように、可動翼８ｂの拡径スライド方向に対して拡縮径用シリンダ２５の伸長方向を逆向きとなるように設定し、もって拡縮径用シリンダ２５の収縮状態において拡径掘削翼８が拡径状態となり、逆に拡縮径用シリンダ２５の伸長状態において拡径掘削翼８が縮径状態となるように設定してある。
【００７２】
また、図１１，１３に示すように、拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７のうち隣り合うブラケット１９，１９同士の間には、それぞれに略矩形状の土砂取り込み口９を開口形成してある。これよって、拡径掘削翼８が拡径状態にあるか縮径状態にあるかにかかわらずその拡径掘削翼８にて掘削した土砂の一部を土砂取り込み口９を通してケーシング７（拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７）の内部に取り込むことが可能となっている。
【００７３】
なお、拡径掘削翼８が拡径状態にあるか縮径状態にあるかにかかわらず、拡縮径用シリンダシリンダ２５の油圧供給経路をいわゆる油圧的にロックすることで、その拡径または縮径状態が自己保持されることになる。
【００７４】
図１６〜２０は本発明の第４の実施の形態を示し、この第４の実施の形態では、ケーソン３０の圧入沈設に際して図３と同様の回転押し込み装置２Ａおよび先行掘削翼１１を有する拡径掘削機５をもってケーソン３０のいわゆる刃先（刃口）下を掘削する場合の例を示している。なお、この実施の形態は、請求項１〜４に記載の発明のほか、請求項１１，１３および請求項１４，１８に記載の発明にそれぞれ対応している。
【００７５】
上記ケーソン３０の圧入沈設は、周知のように先行圧入した既設ケーソン３０の内部の土砂を掘削しながらその圧入と掘削とを繰り返す一方、既設ケーソン３０の上にはいわゆる輪切り状のセグメント（リフトと呼ばれる）３０ａを継ぎ足しながら圧入沈設を行うことになる。
【００７６】
ここでは、例えば硬質地盤内に内径５．０ｍ、外径６．０ｍの立て坑を地下４０ｍ程度まで構築する場合を想定し、地面から地下３０ｍ程度までは普通土であるのに対して、地下３０ｍ付近以深では例えば５０００〜７０００ｋＮ／ｍ2程度の強度を有する泥岩等の硬質地盤で地盤構成されているものとする。
【００７７】
また、拡径掘削機５におけるケーシング７の直径は２ｍ、拡径掘削翼８を最も縮径させたときの固定翼８ａによる掘削径を４．５ｍ、拡径掘削翼８を最も拡径させたときの掘削径を６ｍ、先行掘削翼１１による掘削径を３ｍとする。
【００７８】
図１７以下の図面は図１６に示した拡径掘削機５による施工手順を示しており、ケーソン３０の刃先が硬質地盤に到達する深度（上記の例では地下３０ｍ付近）までは、図１７の（Ａ）〜（Ｂ）に示すようにケーソン３０の組立構築と油圧ジャッキ等の圧入沈設装置３１による圧入沈設、およびクラムシェル等のバケット系掘削手段３２による掘削とを繰り返しながら行う。
【００７９】
上記硬質地盤に届くまでケーソン３０を圧入沈設したならば、図１７の（Ｃ）に示すようにケーソン３０の自沈防止のために仮受け台３３を設置する。さらに、同図（Ｄ）に示すように、ケーソン３０の上部に先に述べた回転押し込み装置２のほか先行掘削翼１１を備えた拡径掘削機５をセットする。この時、固定翼８ａと可動翼８ｂとからなる拡径掘削翼８は縮径状態とし、当該拡径掘削翼８の縮径状態での掘削径は４．５ｍにセットされているものとする。
【００８０】
そして、図１８の（Ａ），（Ｂ）に示すように、一次掘削として先行掘削翼１１による先行掘削と拡径掘削翼８の縮径状態での掘削とを同時並行的に行い、拡径掘削翼８がケーソン３０の刃先下相当部に達するようになったならば同図（Ｃ）に示すように拡径掘削翼８を拡径させて（拡径掘削翼８の拡径状態の掘削径は６ｍにセットされているものとする）、以深部分の掘削、すなわち同図（Ｄ）に示すように深度４０ｍ程度まで一気に掘削を行って拡径掘削孔Ｈ３とする。この時、先行掘削翼１１にて直径３ｍの先行掘削翼Ｈ１が掘削された後に、拡径掘削翼８にて先行掘削孔Ｈ１を直径４．５ｍあるいは６ｍまで拡径するようにして掘削が行われるほか、先行掘削孔Ｈ１の先端部では先行掘削翼１１が装着されているケーシングアタッチメント１０と先行掘削翼１１との径差のために常に段付き状のものとなる。また、拡径掘削翼８が縮径状態から完全なる拡径状態になるまでの過渡状態では、拡径掘削翼８による掘削径が漸次拡大変化することになる。
【００８１】
加えて、図１８の（Ｄ）に示した状態に至るまでの一次掘削の過程では、並行してケーシング７内をハンマーグラブ６が昇降動作して、先行掘削孔Ｈ１の底部の溜まった土砂、すなわちケーシングアタッチメント１０内に溜まった土砂が排土される。この場合、図１６に示すように、拡径掘削翼８にて掘削された土砂はその一部がケーシング７に開口形成された土砂取り込み口９からケーシング７内取り込まれるほか、多くの土砂は先行掘削孔Ｈ１とケーシング７との隙間を通して先行掘削翼１１の高さ位置まで自重落下してその先行掘削孔Ｈ１の底部付近に集められ、先行掘削翼１１にて掘削された土砂とともにケーシングアタッチメント１０に開口形成された土砂取り込み口１５からそのケーシングアタッチメント１０内に取り込まれることになる。
【００８２】
図１８の（Ｄ）に示すように所定深度までの掘削および排土を終えたならば、１９図の（Ａ）に示すように回転押し込み装置２や拡径掘削機５を撤去した上で、ケーソン３０の上部から良質土Ｇを投入して、先に掘削した拡径掘削孔Ｈ３のうちケーソン３０の刃先下部分まで埋め戻しを行う。
【００８３】
こうして埋め戻しが完了したならば、ケーソン仮受け台３３とケーソン３０との連結を解除し、ケーソン仮受け台３３を撤去する。この際、ケーソン３０が自沈しないことを確認しながらケーソン仮受け台３３とケーソン３０との連結を解除するものとし、万が一ケーソン３０が自沈するようであれば先の良質土Ｇによる埋め戻し量を多くする。
【００８４】
この後、図１９の（Ｂ）〜（Ｄ）に示すようにケーソン３０の構築（セグメントの継ぎ足し）とそのケーソン３０の圧入沈設、およびクラムシェル３２によるケーソン３０内部の掘削を繰り返して、所定深度までケーソン３０の圧入沈設を行うものとする。
【００８５】
こうしてケーソン３０を所定深度まで圧入沈設したならば、図２０の（Ａ），（Ｂ）に示すように拡径掘削孔Ｈ３の底盤部に堆積したスライムを処理した後に底盤コンクリートＣを打設する。これにより、ケーソン３０をもって所定の立て坑が構築されたことになる。
【００８６】
ここで、上記実施の形態では拡径掘削孔Ｈ３の直径をケーソン３０の外径寸法と同じ６．０ｍとしているが、その拡径掘削孔Ｈ３の直径をケーソン３０の内径（５．０ｍ）以上であって且つ６．０ｍ未満に設定して、ケーソン３０の刃先下にケーソン３０の自重に耐え得る未掘削部を残すようにすれば、図１９の（Ａ）に示したような良質土Ｇによる埋め戻し作業は必ずしも必要でなくなり、廃止することが可能である。
【００８７】
すなわち、図２１の（Ａ）〜（Ｄ）は図１８の（Ａ）〜（Ｄ）と同じ状態を示しているものの、その拡径掘削孔Ｈ３の直径を例えばケーソン３０の内径（５．０ｍ）以上であって且つケーソン３０の外径の６．０ｍ未満に設定してある点で図１８と異なっている。
【００８８】
そして、図２２の（Ａ）に示すように、所定深度の拡径掘削孔Ｈ３が形成されたならば、続いて同図（Ｂ），（Ｃ）に示すように良質土にて埋め戻しをすることなくケーソン３０の圧入沈設を行う一方、ケーソン３０の圧入深度が大きくなったならば、同図（Ｃ），（Ｄ）に示すようにクラムシェル３２等にて適宜拡径掘削孔Ｈ３の底部に溜まった土砂Ｍの掘削および排土を行うものとする。
【００８９】
図２３の（Ａ），（Ｂ）は図２０の（Ａ），（Ｂ）と同じ状態であり、図２３の（Ａ），（Ｂ）に示すように拡径掘削孔Ｈ３の底盤部に堆積したスライムを処理した後に底盤コンクリートＣを打設する。これにより、ケーソン３０をもって所定の立て坑が構築されたことになる。
【００９０】
ここで、図２１〜２３では、硬質地盤に所定深度の拡径掘削孔Ｈ３を形成した以降はもっぱらケーソン３０の圧入を行う場合の例を示しているが、上記硬質地盤においても後述する図２５〜２７のほか図３５〜３７および図３８〜４０と同様に、拡径掘削孔Ｈ３の掘削を所定量ずつ進めながらその都度ケーソン３０の圧入を行い、これらの拡径掘削孔Ｈ３の掘削とケーソン３０の圧入とを交互に繰り返しながら行う工法とすることももちろん可能である。
【００９１】
図２４は本発明の第５の実施の形態を示し、先に第２の実施の形態として図３示した部分と共通する部分には同一符号を付してある。なお、この実施の形態は、請求項１〜４に記載の発明のほか，請求項１１，１２および請求項１４，１８に記載の発明にそれぞれ対応している。
【００９２】
この第５の実施の形態では、図２４に示すように、拡径掘削翼８が装着されるケーシング７の一部であって、且つ拡径掘削翼８と先行掘削翼１１との間に相当する位置には所定の捻れ角を有する単一且つ螺旋状の補助翼４０を装着してある。そして、ケーシング７が例えば右ねじの締め込み方向と同様の時計回り方向に回転駆動されると仮定した場合に、補助翼４０には左ねじと同等の捻れ角を持たせてあるとともに、その直径は先行掘削孔Ｈ１の直径Ｄ２よりも小さく設定されている。この補助翼４０は、共通のケーシング７に装着されている先行掘削翼１１および拡径掘削翼８が共に時計回り方向の回転をもって掘削回転した際に同方向に回転して、少なくとも先行掘削翼１１による先行掘削で発生した土砂をその補助翼４０よりも下側に押し込める機能を有する。
【００９３】
この第５の実施の形態によれば、先行掘削翼１１による先行掘削と拡径掘削翼８による拡径掘削とが同時並行的に行われる場合に、補助翼４０はその上方の土砂が当該補助翼４０よりも下側に落下するのを許容する一方で、補助翼４０よりも下側にある土砂がその補助翼４０によって下方に押し込められることから、この土砂の押し込みは先行掘削翼用ケーシングアタッチメント１０に開口形成された土砂取り込み口１５からその内部への積極的な土砂の取り込みを促進することとなり、土砂の取り込み効率が一段と良好なものとなる。
【００９４】
図２５〜２７は本発明の第６の実施の形態を示し、この第６の実施の形態では、ケーソン３０の圧入沈設に際して図２４と同様の回転押し込み装置２Ａおよび先行掘削翼１１を有する拡径掘削機５をもってケーソン３０の内部のほかそのケーソン３０のいわゆる刃先（刃口）下を掘削する場合の例を示している。なお、この実施の形態は、請求項１〜４に記載の発明のほか、請求項１１，１３および請求項１４，１８に記載の発明にそれぞれ対応している。
【００９５】
この実施の形態では、ケーソン３０を圧入するのに先立つそのケーソン３０の内部の掘削のほか、圧入したケーソン３０の刃先下の掘削までの全ての掘削、すなわちケーソン３０の圧入沈設に必要な全ての掘削を図２４に示した回転押し込み装置２Ａおよび先行掘削翼１１を有する拡径掘削機５をもって行うもので、上記ケーソン３０の圧入沈設は、先にも述べたように先行圧入した既設ケーソン３０の内部の土砂を掘削しながらその圧入と掘削とを繰り返す一方、既設ケーソン３０の上にはいわゆる輪切り状のセグメント３０ａを継ぎ足しながら圧入沈設を行うことになる。
【００９６】
図２５の（Ａ）に示すように、ケーソン３０や油圧ジャッキ等の圧入沈設装置３１のほか、回転押し込み装置２Ａおよび拡径掘削機５等を地上にセットしたならば、同図（Ｂ）に示すようにケーシング７を回転駆動しながら地中に押し込み、先行掘削翼１１と拡径掘削翼８とを併用してケーソン３０の内部を掘削する。なお、この段階では拡径掘削翼８は縮径状態にある。
【００９７】
拡径掘削翼８がケーソン３０の刃先下に到達したならば、同図（Ｃ）に示すように拡径掘削翼８を拡径させた上で、同図（Ｄ）に示すように先行掘削翼１１および拡径掘削翼８による掘削と圧入沈設装置３１によるケーソン３０の圧入とを繰り返す。そして、一段目のケーソン３０（セグメント３０ａ）が所定深度まで圧入されたならば、図２６の（Ａ）に示すようなケーソン３０（セグメント３０ａ）の継ぎ足しと、同図（Ｂ）に示すような先行掘削翼１１および拡径掘削翼８による掘削、同図（Ｃ）に示すような圧入沈設装置３１によるケーソン３０の圧入、および同図（Ｄ）に示すようなケーソン３０（セグメント３０ａ）と継ぎ足しのほか、図２７の（Ａ）に示すような先行掘削翼１１および拡径掘削翼８によるさらなる掘削、同図（Ｂ）に示すような圧入沈設装置３１によるケーソン３０の圧入をそれぞれ繰り返すことでケーソン３０を圧入沈設することが可能となる。
【００９８】
ケーソン３０を圧入沈設完了後には、拡径掘削翼８を縮径状態とした上で先行掘削翼１１を含む拡径掘削機５をケーシング７とともに地上に抜き上げる。これにより、ケーソン３０をもって所定深度の立て坑が構築されたことになる。なお、必要に応じ図２０と同様に底盤コンクリートＣを打設することは言うまでもない。
【００９９】
図２８〜３０は本発明の第７の実施の形態として拡径掘削工程の別の例を示し、先に第３の実施の形態として図６の（Ｂ）に示した部分と共通する部分には同一符号を付してある。なお、この実施の形態は、請求項１，２，５，６に記載の発明のほか，請求項９，１１，１２および請求項１６，１９，２０に記載の発明にそれぞれ対応している。
【０１００】
この第７の実施の形態においては、図２８のほか図２９に示すように、拡径掘削翼８とともに拡径掘削手段を形成しているケーシング７の一部、すなわちそのケーシング７の一部である拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７のうち拡径掘削翼８よりも下方位置には誘導手段としてのスタビライザ５０を設けてある。
【０１０１】
このスタビライザ５０は、図２９，３０に示すように拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７の外周に、放射状の３本のサポートアーム５２を介してリング状のガイドリング５１を同心状に配置したものであり、そのガイドリング５１の外径は、先行掘削孔Ｈ１と同径またはそれよりもわずかに小径となるように設定されている。
【０１０２】
したがって、この第７の実施の形態によれば、図２８に示すように拡径掘削翼８にて拡径掘削を行う際には、その拡径掘削翼８よりも下方に位置しているスタビライザ５０のガイドリング５１が先行掘削孔Ｈ１に内接することになるので、いわゆる拡径掘削翼８の振止め効果が発揮されて、先行掘削孔Ｈ１に対する拡径掘削翼８の芯出し（センタリング）がなされるようにその拡径掘削翼８が自律的に誘導されることになる。そのため、先行掘削孔Ｈ１とそれを拡径することで形成されることになる拡径掘削孔Ｈ２との同芯精度が向上するほか、図６の（Ｂ）と比較すると明らかなように拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７のうち拡径掘削翼８よりも下方側への突出長さを小さくできる利点がある。
【０１０３】
なお、この第７の実施の形態においては、排土手段であるハンマーグラブ６Ａが昇降動作する際に拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７の下端部と干渉しないように配慮し、図２８，２９に示すようにハンマーグラブ６Ａとして外形状が滑らかなものを採用する一方、拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント１７の下端にテーパ形状または末広がり形状としたスカート部１７ａを形成しておくことが望ましい。
【０１０４】
図３１〜３４は本発明の第８の実施の形態を示し、先に第３の実施の形態として図６に示した部分と共通する部分には同一符号を付してある。なお、この実施の形態は、請求項１，２，５に記載の発明のほか，請求項９，１１，１２および請求項１６，１９に記載の発明にそれぞれ対応している。
【０１０５】
この第８の実施の形態においては、図３１の（Ｂ）に示す拡径掘削工程は先に第３の実施の形態として図６の（Ｂ）に示したものと全く同様であって、図３１の（Ａ）の先行掘削工程のみが異なっている。
【０１０６】
図３１の（Ａ）および図３２に示すように、直径Ｄ１の先行掘削用ケーシングチューブ１６の下端に、それよりも大径で且つ最大径が先行掘削孔Ｈ１の孔径と同等径の直径Ｄ２のケーシングアタッチメント６０を接続してある。なお、このケーシングアタッチメント６０は請求項９に言う「第２の鋼管」に相当していて、その直径Ｄ２はＤ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係にある。
【０１０７】
このケーシングアタッチメント６０は、図３２のほか図３３，３４に示すようにいわゆる円筒状の二重筒構造となっていて、内側チューブ６１と外側チューブ６２とは互いに同心状となるように放射状の３枚のブリッジプレート６３にて連結されているとともに、外側チューブ６２は内側チューブ６１の最下端位置よりも下方位置まで延びている。なお、外側チューブ６２の外径が先に述べた先行掘削孔Ｈ１の孔径と同等径の直径Ｄ２に設定されている。また、内側チューブ６１と外側チューブ６２との間にはブリッジプレート６３とは別に同じく放射状の３枚のブレード６４が配設されていて、これらのブレード６４は外側チューブ６２の下端位置と同じ高さ位置まで延びている。そして、外側チューブ６２の下端のほか各ブレード６４の下端には複数の掘削刃４を植設してある。
【０１０８】
したがって、この第８の実施の形態によれば、図３１の（Ａ）に示すように、ケーシングアタッチメント６０を先行掘削用ケーシングチューブ１６とともに回転押し込み装置２Ａにて回転駆動させながら地中に貫入すると、先行掘削用ケーシングチューブ１６の直径はＤ１であっても、ケーシングアタッチメント６０の最大直径がＤ２であるため、結果として直径Ｄ２の先行掘削孔Ｈ１が掘削されることになる。そして、先行掘削によって発生した土砂は、図３２に矢印で示すようにケーシングアタッチメント６０のうちでも特に内側チューブ６１の直下位置に徐々に集められて、先行掘削用ケーシングチューブ１６内を昇降するハンマーグラブ６にて排土されることになる。
【０１０９】
この先行掘削に続く図３１の（Ｂ）の拡径掘削は図６の（Ｂ）に示したものと全く同様であり、直径Ｄ２の先行掘削孔Ｈ１を拡径掘削翼８にて拡径するようにして直径Ｄ３の立て坑Ｈ２に仕上げられることになる。
【０１１０】
なお、図３１の（Ｂ）に示すように、拡径掘削翼８とともに拡径掘削手段として機能するケーシング７には図２４と同様の螺旋状の補助翼４０が装着されている。
【０１１１】
そして、この第８の実施の形態においても、拡径掘削翼８が装着されているケーシング７の直径がＤ１であるのに対して先行掘削孔Ｈ１の直径はＤ２であり、両者の間には直径Ｄ２とＤ１の差分の隙間Ａが確保されているため、拡径掘削翼８による拡径掘削によって生じた土砂はその隙間Ａを通ってスムーズに落下して、先行掘削孔Ｈ１の底部に集められることになる。また、一部の土砂はケーシング７の土砂取り込み口９から一旦ケーシング７内を通過した上で上記と同様に先行掘削孔Ｈ１の底部に集められることになる。
【０１１２】
すなわち、この第８の実施の形態においても、拡径掘削によって発生した土砂が従来のように拡径掘削翼８の根元部付近に滞留したり、あるいはその滞留により再度締め固め状態となって拡径掘削翼８全体に付着することもなくなり、先行掘削孔Ｈ１の底部側への掘削土砂の取り込み効率がきわめて良好なものとなる。そして、先行掘削孔Ｈ１の底部に集められた土砂は先に述べたようにケーシング７内を昇降動作するハンマーグラブ６にて排土されることになる。
【０１１３】
図３５〜３７は本発明の第９の実施の形態を示す図で、先に第７の実施の形態として図２８に示した拡径掘削工程と、同じく先に第８の実施の形態として図３１の（Ａ）に示した先行掘削工程とを併用した場合の拡径掘削方法の例を示している。
【０１１４】
すなわち、この第９の実施の形態では、ケーソン３０の圧入沈設に際して、図３１の（Ａ）の先行掘削と図２８の拡径掘削とを併用することで、ケーソン３０の内部のほかそのケーソン３０のいわゆる刃先（刃口）下を掘削する場合の例を示している。なお、この実施の形態は、請求項１，２，５，６に記載の発明のほか、請求項９，１１，１３および請求項１６，１９，２０に記載の発明にそれぞれ対応している。
【０１１５】
この実施の形態では、図３５に示すように、ケーソン３０を圧入するのに先立つそのケーソン３０の内部の掘削のほか、圧入したケーソン３０の刃先下の掘削までの全ての掘削、すなわちケーソン３０の圧入沈設に必要な全ての掘削を図３１の（Ａ）の先行掘削と図２８の拡径掘削とを併用して行うもので、上記ケーソン３０の圧入沈設は、先にも述べたように先行圧入した既設ケーソン３０の内部の土砂を掘削しながらその圧入と掘削とを繰り返す一方、既設ケーソン３０の上にはいわゆる輪切り状のセグメント３０ａを継ぎ足しながら圧入沈設を行うことになる（図３６参照）。
【０１１６】
図３５の（Ａ）および（Ｂ）は先行掘削工程であり、同図（Ａ）に示すように、ケーソン３０や油圧ジャッキ等の圧入沈設装置３１のほか、回転押し込み装置２Ａおよび先行掘削用ケーシングチューブ１６等を地上にセットしたならば、同図（Ｂ）に示すように先行掘削用ケーシングチューブ１６を回転駆動しながら地中に押し込み、所定深度まで先行掘削孔Ｈ１を掘削する。
【０１１７】
先行掘削孔Ｈ１の掘削を終えたならば、同図（Ｃ）に示すように先行掘削用ケーシングチューブ１６に代えて拡径掘削機５を有するケーシング７をセットする。そして、同図（Ｄ）に示すようにケーシング７を回転駆動しながら地中に押し込み、先の先行掘削孔Ｈ１を拡径しながらケーソン３０の内部を掘削し、これと並行してケーソン３０を圧入する。なお、この段階では拡径掘削翼８は縮径状態にある。
【０１１８】
一段目のケーソン３０がある程度地中に圧入されたならば、図３６の（Ａ）に示すように以降は拡径掘削翼８を拡径状態とした上で、同図（Ｂ）に示すようなケーソン３０（セグメント３０ａ）の継ぎ足しと、同図（Ｃ）に示すような拡径掘削翼８による掘削および圧入沈設装置３１によるケーソン３０の圧入のほか、同図（Ｄ）に示すようなケーソン３０（セグメント３０ａ）のさらなる継ぎ足し、ならびに図３７の（Ａ）に示すような拡径掘削翼８による掘削および圧入沈設装置３１によるケーソン３０の圧入をそれぞれ繰り返すことで、同図（Ｂ）に示すように所定深度までケーソン３０を圧入沈設することが可能となる。
【０１１９】
ケーソン３０の圧入沈設完了後には、拡径掘削翼８を縮径状態とした上で拡径掘削機５をケーシング７とともに地上に抜き上げる。これにより、ケーソン３０をもって所定深度の立て坑が構築されたことになる。
【０１２０】
図３８〜４０は本発明の第１０の実施の形態を示す図で、先に第９の実施の形態として図３５〜３７に示したものと共通する部分には同一符号を付してある。
【０１２１】
この第１０の実施の形態では、一段目のケーソン３０（セグメント３０ａ）を圧入沈設装置３１にて圧入するまでは、そのケーソン３０の内部をクラムシェル等のバケット系掘削手段３２にて掘削するものとし、それ以降の掘削を図３５〜３７と同様の手順で行うようにしたものである。
【０１２２】
すなわち、図３８の（Ａ），（Ｂ）に示すように、バケット系掘削手段３２にて地盤を掘削しながら一段目のケーソン３０（セグメント３０ａ）を圧入沈設装置３１にて圧入し、同図（Ｃ）に示すように二段目のケーソン３０（セグメント３０ａ）を継ぎ足した上で、同図（Ｄ）に示すように回転押し込み装置２Ａや先行掘削用ケーシングチューブ１６をセットする。
【０１２３】
そして、図３９の（Ａ）に示すように、先行掘削用ケーシングチューブ１６を回転駆動しながら地中に押し込み、先行掘削孔Ｈ１を所定深度まで掘削する。
【０１２４】
この後、図３９の（Ｂ）に示すように、先行掘削用ケーシングチューブ１６に代えて拡径掘削機５を有するケーシング７をセットし、以降は図３５〜３７と同様にして図３９の（Ｃ），（Ｄ）および図４０の（Ａ），（Ｂ）の手順で拡径掘削機５よる拡径掘削と圧入沈設装置３１によるケーソン３０の圧入とを繰り替えすことでケーソン３０を圧入沈設することが可能となる。
【０１２５】
ケーソン３０の圧入沈設完了後には、先の第９の実施の形態と同様に、拡径掘削翼８を縮径状態とした上で拡径掘削機５をケーシング７とともに地上に抜き上げる。これにより、ケーソン３０をもって所定深度の立て坑が構築されたことになる。
【０１２６】
ここで、上記各実施の形態においては、拡径掘削翼８として先に述べたように固定翼８ａと可動翼８ｂとを重合配置し、固定翼８ａに対して可動翼８ｂをスライド変位させることで拡縮径させるタイプのものを採用しているが、本発明は特に拡径掘削翼の形式に拘泥するものではないから、先の実施の形態の拡径掘削翼に代えて、例えば先に述べた特許文献２〜４に記載のようなタイプの拡径掘削翼を採用することももちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明に係る拡径掘削システムの第１の実施の形態を示す図で、（Ａ）は先行掘削の説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の先行掘削に続く拡径掘削の説明図。
【図２】図１の（Ｂ）に示す拡径掘削機の拡大平面説明図。
【図３】本発明に係る拡径掘削システムの第２の実施の形態を示す説明図。
【図４】図３における拡径掘削機の拡大平面説明図。
【図５】図３における先行掘削翼の詳細を示す図で、（Ａ）は先行掘削翼用ケーシングアタッチメントの拡大正面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の平面説明図。
【図６】本発明に係る拡径掘削システムの第３の実施の形態を示す図で、（Ａ）は先行掘削の説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の先行掘削に続く拡径掘削の説明図。
【図７】図６の（Ａ）に示す先行掘削翼の拡大平面説明図。
【図８】図３に示す拡径掘削機の要部分解図。
【図９】図８に示した拡径掘削機の平面説明図。
【図１０】図８における拡径掘削翼用ケーシングアタッチメント単体での詳細を示す図で、（Ａ）はその平面説明図、（Ｂ）は正面説明図。
【図１１】図８における拡径掘削翼の拡大説明図。
【図１２】図１１の要部平面図。
【図１３】図１１の左側面図。
【図１４】図１１に示す拡径掘削翼の背面図。
【図１５】図１２の拡径掘削翼を縮径状態とした図で、（Ａ）はその平面説明図、（Ｂ）は正面説明図。
【図１６】本発明に係る拡径掘削システムの第４の実施の形態を示す説明図。
【図１７】図１６のシステムでの施工手順を示す工程説明図。
【図１８】図１７に続く施工手順を示す工程説明図。
【図１９】図１８に続く施工手順を示す工程説明図。
【図２０】図１９に続く施工手順を示す工程説明図。
【図２１】図１７〜２０に示した施工手順の変形例を示す工程説明図。
【図２２】図２１に続く施工手順を示す工程説明図。
【図２３】図２２に続く施工手順を示す工程説明図。
【図２４】本発明に係る拡径掘削システムの第５の実施の形態を示す説明図。
【図２５】本発明の第６の実施の形態として図２４のシステムでのケーソン構築の施工手順を示す工程説明図。
【図２６】図２５に続く施工手順を示す工程説明図。
【図２７】図２６に続く施工手順を示す工程説明図。
【図２８】本発明に係る拡径掘削システムの第７の実施の形態として拡径掘削工程を示す説明図。
【図２９】図２８の要部拡大説明図。
【図３０】図２９の下面図。
【図３１】本発明に係る拡径掘削システムの第８の実施の形態を示す説明図。
【図３２】図３１の（Ａ）の要部拡大図。
【図３３】図３２のＥ−Ｅ線に沿う断面説明図。
【図３４】図３２のＦ−Ｆ線に沿う断面説明図。
【図３５】本発明の第９の実施の形態としてケーソン構築の別の施工手順を示す工程説明図。
【図３６】図３５に続く施工手順を示す工程説明図。
【図３７】図３６に続く施工手順を示す工程説明図。
【図３８】本発明の第１０の実施の形態としてケーソン構築のさらに別の施工手順を示す工程説明図。
【図３９】図３８に続く施工手順を示す工程説明図。
【図４０】図３９に続く施工手順を示す工程説明図。
【符号の説明】
【０１２８】
１…第３の鋼管としての先行掘削用ケーシングチューブ（先行掘削手段）
２，２Ａ…回転押し込み装置
３…ハンマーグラブ（排土手段）
５…拡径掘削機（拡径掘削手段）
６，６Ａ…ハンマーグラブ（排土手段）
７…円筒状の鋼管としてのケーシング（拡径掘削手段）
８…拡径掘削翼（拡径掘削手段）
９…土砂取り込み口
１０…先行掘削用ケーシングアタッチメント（先行掘削手段）
１１…先行掘削翼（先行掘削手段）
１５…土砂取り込み口
１６…先行掘削用ケーシングチューブ（先行掘削手段）
３０…ケーソン
４０…螺旋状の補助翼
５０…誘導手段としてのスタビライザ
５１…ガイドリング
６０…第２の鋼管としてのケーシングアタッチメント
Ｈ１…先行掘削孔
Ｈ２…拡径掘削孔（立て坑）
Ｈ３…拡径掘削孔
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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