(57)【要約】    【課題】  砂杭造成用中空管を強固に連結するとともに、その連結と分離及び格納の伸縮作業を短時間で容易に、かつ安全、確実に、しかも遠隔操作で自動的に行う。    【解決手段】  砂杭造成用中空管１００を連結或いは分離し、格納するための砂杭造成用中空管の伸縮装置１０であり、くさび着脱装置３を砂杭造成用中空管１００のフランジ部の穴部に対応するように配したくさび着脱架台５０と、前記くさび着脱架台５０を搭載するとともに砂杭造成用中空管１００を保持する保持架台６と、保持架台６を搭載し移動させる移動架台７とからなる砂杭造成用中空管の連結装置２０と、前記連結装置２０を移動可能に搭載する移動レール８とその移動手段と、やぐら９１を備えた砂杭造成用中空管の格納装置９とから構成される。    【選択図】  図２７
2004308410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続部で互いに軸方向に連結される砂杭造成用中空管であって、
前記砂杭造成用中空管は、両端部に肉厚フランジ部を有し、前記フランジ端部の外周側面から該中空管の中心部に向かって開口された複数の半穴部をフランジ外周部に等間隔に、かつ両フランジ部の対称位置に設け、
前記半穴部は、該中空管の軸方向の内方に幅広部を有し、かつフランジ部中心に向かい幅狭になる傾斜を有し、
前記フランジ部を合わせることで両フランジ部の半穴部によって形成される穴部に挿入されるくさび状連結具を備える
ことを特徴とする砂杭造成用中空管。
【請求項２】
前記フランジ部に形成された穴部に前記くさび状連結具を挿入又は引き抜くことで、前記砂杭造成用中空管を連結又は分離するための連結具着脱装置であって、
前記くさび状連結具を保持する保持具と、前記連結具と保持具とを接続するための接続手段と、前記連結具を保持した保持具を前記穴部に対して移動するための移動手段とを備える
ことを特徴とする連結具着脱装置。
【請求項３】
前記くさび状連結具が、該連結具背面から開孔された施錠孔と、該施錠孔の前面側に該施錠孔より径大の空間部からなる旋錠部とを有し、
前記保持具が、前記くさび状連結具の旋錠部に係止する径大の保持部を端部に有する前記施錠孔に挿通可能なロッドからなり、
前記接続手段が、前記保持部を回動させる回転駆動装置からなり、
前記移動手段が、前記保持部を有するロッドを備えたシリンダー装置からなる
ことを特徴とする請求項２に記載の連結具着脱装置。
【請求項４】
２本の前記砂杭造成用中空管を連結或いは分離し、格納するための砂杭造成用中空管の伸縮装置であって、
請求項２又は３に記載の連結具着脱装置を前記フランジ部の穴部に対応するように配して前記くさび状連結具を前記フランジ部に着脱するための連結具着脱架台と、前記連結具着脱架台を搭載するとともに前記砂杭造成用中空管を保持する砂杭造成用中空管の保持架台と、前記保持架台を搭載し移動させる移動架台とからなる砂杭造成用中空管の連結装置と、
前記砂杭造成用中空管の連結装置を移動可能に搭載する移動レールとその移動手段と、
前記砂杭造成用中空管を格納するやぐらを備えた砂杭造成用中空管の格納装置とから構成される
ことを特徴とする砂杭造成用中空管の伸縮装置。
【請求項５】
前記砂杭造成用中空管の連結装置において、
前記連結具着脱架台が、複数の前記連結具着脱装置を配し、前記砂杭造成用中空管を挿通する開口部を有する一対の位置調整架台と、前記位置調整架台と嵌合し該位置調整架台を回動可能とし前記フランジ部の穴部に対応するように前記連結具着脱装置の位置を調整するための環状レールを備え、前記砂杭造成用中空管を挿通する開口部を有する一対の移動架台とからなり、前記位置調整架台と共に該移動架台を１体化又は分割状態に移動可能とするローラとその移動手段を有し、
前記砂杭造成用中空管の保持架台が、前記一対の連結具着脱架台を移動可能にそれぞれ搭載する一対の架台であり、前記砂杭造成用中空管を回動可能に保持する保持部を有し、該架台を１体化又は分割状態に移動可能とするローラとその移動手段を有し、
前記移動架台が、前記保持架台を移動可能に搭載する枠体からなり、前記枠体に移動用ローラを備えるとともに砂杭造成用中空管の位置決めを行うための支持枠を設けた
ことを特徴とする請求項４に記載の砂杭造成用中空管の伸縮装置。
【請求項６】
各作業工程を遠隔操作する自動操作装置を備える
ことを特徴とする請求項５に記載の砂杭造成用中空管の伸縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良工事等の基礎杭造成用の穴を地中に形成するための砂杭造成用中空管に関し、砂杭造成用中空管の伸縮作業を短時間で容易に行うことができる砂杭造成用中空管、連結具着脱装置及び砂杭造成用中空管の伸縮装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海底等の地盤改良工事では、砂地などの軟弱地盤を固めるために、砂杭造成用中空管（ケーシングパイプ）が打撃、回転されつつ地中に押し込まれて掘削され、掘削穴が形成される。この砂杭造成用中空管は両端の接続部で互いに連結、分離され伸縮できるようになっている。
【０００３】
ところで、羽田沖等の海に面した既存空港の拡張工事等の砂杭打設船を使用して行われる地盤改良工事では、航空機の離着陸による高さ制限があり、砂杭造成用中空管もその長さを制限されることになる。従って、長尺な砂杭造成用中空管を掘削穴毎の砂杭打設作業開始時及び終了時に伸縮させる必要がある。
【０００４】
従来より、この砂杭造成用中空管は１０ｍ程度の短管を軸方向に連結された状態で掘削に用いられ、その連結部はボルトとナットで、或いは連結板で互いに固定され、その接続部で砂杭造成用中空管の連結、分離ができるようになっている（例えば、特許文献１，２）。
【特許文献１】実公昭４９−２３６０４号公報
【特許文献２】特開平８−２１８７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記砂杭造成用中空管をボルトとナットで締め付け連結するものでは、砂杭造成用中空管の伸縮時に長さ１０ｍ程度の砂杭造成用中空管をその端部に設けたフランジの位置合わせの上、直径１ｍ前後のフランジ周上の２０ヶ所程をボルトとナットでトルクレンチを使用して定格で締め付けたり、取り外す必要があり、その手作業には時間と労力を要し煩雑であり、費用が増大し地盤改良工事のコスト上昇の要因となっている。また砂杭造成用中空管を打設する際の過大な負荷によってボルトやナットが変形したり破損してしまうという欠点もあり、特に高さ制限のある海域での地盤改良工事では砂杭造成用中空管の伸縮作業を短時間に確実に行う技術開発が望まれている。
【０００６】
本発明は、砂杭造成用中空管を強固に連結するとともに、その連結と分離及び格納の伸縮作業を短時間で容易に、かつ安全、確実に、しかも遠隔操作で自動的に行うことのできる砂杭造成用中空管、その連結具着脱装置、及び砂杭造成用中空管の伸縮装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、接続部で互いに軸方向に連結される砂杭造成用中空管であって、前記砂杭造成用中空管は、両端部に肉厚フランジ部を有し、前記フランジ端部の外周側面から該中空管の中心部に向かって開口された複数の半穴部をフランジ外周部に等間隔に、かつ両フランジ部の対称位置に設け、前記半穴部は、該中空管の軸方向の内方に幅広部を有し、かつフランジ部中心に向かい幅狭になる傾斜を有し、前記フランジ部を合わせることで両フランジ部の半穴部によって形成される穴部に挿入されるくさび状連結具を備えることを特徴とする砂杭造成用中空管である。
【０００８】
上記構成の砂杭造成用中空管によれば、中空管両端のフランジ部に形成される穴部とその穴部に挿入されるくさび状連結具を有し、軸方向に合わされたフランジ部周上の半穴部により形成される軸方向に幅広部を有する穴部に内接するくさび状連結具を押し込む或いは引き抜くことにより、中空管の連結、分離を短時間で確実に行うことができ、また穴部内面の傾斜とくさび状連結具側面との摩擦抵抗により発生する高い締め付け力でフランジ部を締め付け強固な連結強度を得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記フランジ部に形成された穴部に前記くさび状連結具を挿入又は引き抜くことで、前記砂杭造成用中空管を連結又は分離するための連結具着脱装置であって、前記くさび状連結具を保持する保持具と、前記連結具と保持具とを接続するための接続手段と、前記連結具を保持した保持具を前記穴部に対して移動するための移動手段とを備えることを特徴とする連結具着脱装置である。
【００１０】
本発明の連結具着脱装置によれば、保持具がくさび状連結具を保持した状態で、移動手段によりフランジ部に開口された穴部に対して前後に移動し該連結具を挿入、引き抜きを行い、接続手段によって保持具に該連結具を装着、切り離しが行われるので、砂杭造成用中空管の連結、分離作業からくさび状連結具を着脱する手作業が軽減され、労力や作業時間の短縮が図られ、また作業の安全性を向上することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記くさび状連結具が、該連結具背面から開孔された施錠孔と、該施錠孔の前面側に該施錠孔より径大の空間部からなる旋錠部とを有し、前記保持具が、前記くさび状連結具の旋錠部に係止する径大の保持部を端部に有する前記施錠孔に挿通可能なロッドからなり、前記接続手段が、前記保持部を回動させる回転駆動装置からなり、前記移動手段が、前記保持部を有するロッドを備えたシリンダー装置からなることを特徴とする請求項２に記載の連結具着脱装置である。
【００１２】
この連結具着脱装置によれば、くさび状連結具が上記施錠孔と旋錠部とを有し、前記保持具が前記施錠部に係止する径大の保持部を有することで、連結具を保持具に装着、或いは切り離す作業が極めて簡単なものとなり、連結具取り扱いの作業労力を大幅に軽減すると共に、連結具の保持を確実なものとする。また、くさび状連結具の穴部への着脱作業が回転駆動装置やシリンダー装置により行われることで、くさび状連結具の保持具への着脱が容易となり、砂杭造成用中空管の伸縮作業性をより向上し、安全性を高めるものとなり、またシリンダー装置によって所定の押し込み力で連結具を穴部に挿入することで連結を強固にするとともに分離時のくさび状連結具の引き抜きを容易にする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、２本の前記砂杭造成用中空管を連結或いは分離し、格納するための砂杭造成用中空管の伸縮装置であって、請求項２〜４のいずれかに記載の連結具着脱装置を前記フランジ部の穴部に対応するように配して前記くさび状連結具を前記フランジ部に着脱するための連結具着脱架台と、前記連結具着脱架台を搭載するとともに前記砂杭造成用中空管を保持する砂杭造成用中空管の保持架台と、前記保持架台を搭載し移動させる移動架台とからなる砂杭造成用中空管の連結装置と、前記砂杭造成用中空管の連結装置を移動可能に搭載する移動レールとその移動手段と、前記砂杭造成用中空管を格納するやぐらを備えた砂杭造成用中空管の格納装置とから構成されることを特徴とする砂杭造成用中空管の伸縮装置である。
【００１４】
本発明の砂杭造成用中空管の伸縮装置においては、請求項５に記載のように、前記砂杭造成用中空管の連結装置において、前記連結具着脱架台が、複数の前記連結具着脱装置を配し、前記砂杭造成用中空管を挿通する開口部を有する一対の位置調整架台と、前記位置調整架台と嵌合し該位置調整架台を回動可能とし前記フランジ部の穴部に対応するように前記連結具着脱装置の位置を調整するための環状レールを備え、前記砂杭造成用中空管を挿通する開口部を有する一対の移動架台とからなり、前記位置調整架台と共に該移動架台を１体化又は分割状態に移動可能とするローラとその移動手段を有し、前記砂杭造成用中空管の保持架台が、前記一対の連結具着脱架台を移動可能にそれぞれ搭載する一対の架台であり、前記砂杭造成用中空管を回動可能に保持する保持部を有し、該架台を１体化又は分割状態に移動可能とするローラとその移動手段を有し、前記移動架台が、前記保持架台を移動可能に搭載する枠体からなり、前記枠体に移動用ローラを備えるとともに砂杭造成用中空管の位置決めを行うための支持枠を設けたものとすることができる。
【００１５】
本発明の砂杭造成用中空管の伸縮装置によれば、フランジ部穴部へのくさび状連結具の挿入、引き抜きによる砂杭造成用中空管の連結、分離、砂杭造成用中空管の移動、及び砂杭造成用中空管の格納などの砂杭造成用中空管の一連の伸縮作業が容易に行われる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、各作業工程を遠隔操作する自動操作装置を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の砂杭造成用中空管の伸縮装置である。
【００１７】
本発明によれば、砂杭造成用中空管の連結、分離、砂杭造成用中空管の移動、格納などの伸縮作業の全作業を遠隔から自動的に操作することができ、作業の自動化、省人化、さらに高所作業を必要とせず作業の安全性の向上が図られる。
【００１８】
上記砂杭造成用中空管の伸縮装置を砂杭打設船に搭載することで、高さ制限のある沿岸海域での地盤改良工事においても、砂杭造成用中空管の伸縮が短時間で容易に行うことができるようになり、工事の安全性確保、期間短縮や低コスト化が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、砂杭造成用中空管の連結、分離、移動、格納作業を自動化することにより、砂杭造成用中空管の伸縮が極めて容易に短時間で可能となり、従来の手作業を解放して作業時間、労力、作業費用を節減することができる。また、高所作業を必要とせず、さらに遠隔自動操作を採用することで大幅な省人化、安全性向上を図ることができ、工事期間の短縮や費用の低減を実現する優れた効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、実施形態の砂杭造成用中空管１００を示す一部を省略した側面図、図２はフランジ部側面の部分拡大図、図３はフランジ部の底面図、図４は上下２本の砂杭造成用中空管１００をフランジ部で合わせ、各々の半穴部を対応させフランジ部側面に等間隔に穴部を形成したフランジ部側面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。
【００２２】
砂杭造成用中空管１００は、本体部が直径８００〜１０００ｍｍ、長さ１０ｍ程度の鋼製中空管１０１からなり、中空管１０１の両端部に厚み２１０ｍｍ程度、鍔幅１２０ｍｍ程度の鋼製フランジ部１０２が溶接されている。
【００２３】
図に示すように、フランジ部１０２には、断面がそのフランジ側面の端部から中空管１０１の軸方向内方に幅広部１１０ａ，１１１ａを有し、かつフランジ部の中心方向に幅狭になる所定角度の傾斜１１０ｂ，１１１ｂを有しフランジ全厚みに渡り開口された半穴部１１０，１１１をフランジ部１０２外周上の等間隔に、断面形状の異なる半穴部１１０と１１１を交互に設けている。この半穴部１１０，１１１は他方のフランジ部１０２の対称位置にも同一形状の半穴部１１０、１１１が設けられている。
【００２４】
この砂杭造成用中空管１００の２本をフランジ部１０２の半穴部１１０，１１１を位置合わせした上で上下に合わせることで、図４に示すように２枚のフランジ部の半穴部１１０，１１１によって断面外側で幅広となりフランジ接続部分で幅狭となる中空管軸方向に上下対称形状の、いわゆる略Ｈ字形状であり、かつ深さ方向に所定傾斜角度で幅狭となる垂状の穴部１２０，１２１をフランジ部側面の周上に等間隔で交互に形成することができる。
【００２５】
この穴部はフランジ部１２０周上において全て同一形状のものでもよいが、図に示すように形状の異なる穴部１２０，１２１を周方向で交互に形成したものが、後述するように上下フランジ間の締め付け均一性を確保し、両者の連結を堅固なものとし緩みを防止できることから好ましい。
【００２６】
図６は上記穴部１２０に挿入されるくさび状連結具１（以下、くさび状連結具を単にくさびという）を示し、（ａ）は背面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は上面図であり、図７は形状の異なるくさび２の背面図である。
【００２７】
くさび１，２は、上下２枚のフランジ部１０２，１０２によって形成された穴部１２０，１２１に対して挿入され、上下の砂杭造成用中空管１００，１００同士を強固に連結するものであるので、くさび１，２と穴部１２０，１２１とが相関し確実に合体する必要がある。
【００２８】
従って、くさび１，２は前記穴部１２０，１２１に対して容易に挿入、引き抜きができ、かつ一定の押し込み力で挿入後は両者の傾斜面同士に摩擦抵抗が発生して砂杭造成用中空管同士の連結を堅固なものとするため、穴部１２０，１２１の内面形状に対応する断面形状と側面の傾斜を有することが重要となる。
【００２９】
図６に示すように、くさび１は穴部１２０に対応する断面が略Ｈ字形形状で、横断面が台形状を有するくさび状体であり、穴部１２０の側面傾斜１１０ｂに対応する傾斜面１１を外周部に有し、これによりくさび１を穴部１２０に対して所定の押し込み力で挿入することで穴部の傾斜面１１０ｂとくさびの傾斜面１１との間に摩擦抵抗が発生し上下のフランジ部１０２，１０２の間を締め付け、上下の砂杭造成用中空管１００，１００の連結を強固なものとすることができる。
【００３０】
図７に示すくさび２は、形状、大きさがくさび１と異なるもので、穴部１２１に対応する断面と側面傾斜を有し、上記くさび１と同様の締め付け効果を発揮する。
【００３１】
この摩擦抵抗により砂杭打設作業中にフランジ部１０２の締め付けが振動や衝撃によって緩んだり、くさび１，２が穴部１２０，１２１から脱落するのを防止し、また砂杭造成用中空管１００の短縮時にはくさび１，２を簡単に引き抜くことができ砂杭造成用中空管の分離が容易に可能となる。
【００３２】
また、図のように、形状の異なる穴部１２０，１２１をフランジ部１０２周上で交互に設け、それに対応するくさび１，２を用いることで、くさびによる締め付け力の分布をフランジ部１０２周上でより均一化することができ、打設作業による振動や衝撃に対して緩み防止の効果を向上することができる。
【００３３】
くさび１，２には、このくさびを把持するための把持部が設けられ、穴部１２０，１２１への挿入、引き抜き作業を容易にすることができる。
【００３４】
くさび１，２は、図６，７に示すように、くさび背面から開孔された施錠孔１２，２２が設けられ、この施錠孔１２，２２の前面側には該施錠孔より径大の空間部からなる旋錠部１３，２３を備えている。
【００３５】
旋錠孔１２の場合は、断面が略楕円形の貫通孔１４と、その前面側に設けられた貫通孔１４の楕円長径とほぼ同径の円形断面を有する空間部からなる施錠部１３を有し、この施錠孔１２に対しては、施錠部１３に係合してくさび１，２を把持するための径大の保持部を端部に有する前記施錠孔１２の貫通孔１４に挿通可能なロッドからなる後述する保持具３１が用いられる。施錠孔２２の場合も同様にして行われる。
【００３６】
この把持部としては、上記以外にくさび背面から外方に突出する突起体やこの突起体に把持用の孔を設けたものなども使用でき、特に限定されるものではなく、これらの把持部に対応する把持用工具を共に使用すればよい。
【００３７】
また、図８に示すように、くさび１，２の挿入後のズレや抜け落ち防止のための落下防止装置、例えばバネと鋼球を用いた抜け防止装置１５を用いることができ、この場合はフランジ部１０２に落下防止装置１５を装着しておき、くさび１，２の上下面にバネにより押し付けられる鋼球を受けて支持するための凹状支持部１０３を設けておけばよい。
【００３８】
図９は、フランジ部１０２周上の穴部１２０，１２１に対してくさび１，２を挿入、引き抜く作業を行い、上下２本の砂杭造成用中空管１００，１００を連結或いは分離する伸縮作業に使用されるくさび着脱装置３の構成概略を示す。
【００３９】
図に示す通り、くさび着脱装置３は、くさび１，２を保持する保持具３１と、前記保持具３１をシリンダーロッド３６の先端に備えて軸方向に移動させる油圧シリンダー３３と、シリンダーロッド３６と共に保持具３１を回転アーム３８で回動させることで保持具３１へのくさび１，２の装着或いは切り離しを行う回転油圧シリンダー３２とで構成され、ベース板３７に配置されている。
【００４０】
なお、油圧シリンダー３３に代えて空気圧シリンダーや電動シリンダーなども使用できるが、くさび１，２の押し込み力や引き抜き力を確保する点で油圧シリンダーの使用が好ましく、また回転油圧シリンダー３２以外にも回転空気圧シリンダーや回転電動シリンダーなどを使用することもできる。
【００４１】
くさび１，２を保持する保持具３１は、くさび１，２の断面略楕円形を有する施錠孔１２，２２内に挿通され、旋錠部１３，２３においてくさび１，２を保持するための係合部３４を先端に有し、油圧シリンダー３３のシリンダーロッド３６の先端部に設けられている。この保持具３１は、シリンダーロッド３６の先端部に対して着脱自在になされるものであってもよい。
【００４２】
図１０は、前記保持具３１の先端部を示し、保持具３１の施錠孔１２への挿入前は係合部３４の楕円長径方向が上下に配置され（実線で示す）略楕円断面を有する貫通孔１４を挿通して施錠孔１２への挿入を可能とし、挿入後は回転油圧シリンダー３２によって保持具３１が９０°回転（一点鎖線で示す）されることで係合部３４がくさびの施錠部１３に係止されくさび１を保持するものであり、回転油圧シリンダー３２の回転により係合部３４の角度を９０°回動し係合部３４を施錠部１３に着脱し、くさび１を保持具３１に装着又は切り離すことができる。
【００４３】
図１１は、保持具３１が施錠孔１２に挿入され、その係合部３４がくさびの施錠部１３に係止されくさび１を保持した状態を示すもので、保持具３１によってくさび１を確実に保持することができる。
【００４４】
上記くさび着脱装置３は、油圧シリンダー３３の駆動によりくさび１，２をフランジ部に対して移動させ、砂杭造成用中空管１００の連結時はくさび１，２を穴部１２０，１２１に所定の押し込み力で挿入し、また分離時にはくさび１，２を穴部１２０，１２１から容易に引き抜くことで、砂杭造成用中空管１００の伸縮を行うことができる。
【００４５】
図１２〜図１４は、くさび着脱装置３によるくさび１，２の穴部１２０，１２１への挿入動作を模式的に説明するものである。図１２はくさび１の穴部への挿入前の状態を示すもので、くさび１の施錠孔１２に保持具３１が挿入され、回転油圧シリンダー３２に接続された回転アーム３８がシリンダーロッド３６を約９０°回転させて保持具３１先端の係合部３４を施錠部１３に係止しくさび１を保持する。
【００４６】
次に、図１３に示すように、油圧シリンダー３３の駆動でシリンダーロッド３６が押し出されくさび１を保持した状態で保持具３１がフランジ部１０２の穴部１２０内に前進し、シリンダー圧力による所定の押し込み力でくさび１を穴部１２０に挿入する。挿入作業が完了すると、回転油圧シリンダー３２の回転アーム３８がシリンダーロッド３６を約９０°逆転させてくさび１の施錠部１３から保持具３１の係合部３４が引き抜き可能な状態にする。
【００４７】
そして、図１４に示すように、油圧シリンダー３３のシリンダーロッド３６を後退させくさび１から係合部３４を切り離し保持具３１をくさび着脱装置３のシリンダー側に格納し、連結作業が終了する。
【００４８】
この連結作業をフランジ部１０２周上の各穴部１２０，１２１に対して行うことで上下の砂杭造成用中空管１００の連結が完了する。
【００４９】
砂杭造成用中空管１００を短縮する場合は、上記と逆の手順で砂杭造成用中空管１００のフランジ部１０２からくさび１，２を引き抜き分離作業を行えばよい。
【００５０】
［砂杭造成用中空管の伸縮装置の第１の実施形態］
図１５〜図２７は、前記くさび着脱装置３を複数有する第１の実施形態の砂杭造成用中空管の伸縮装置１０の構成を説明する概略図である。
【００５１】
砂杭造成用中空管の伸縮装置１０は、２本の砂杭造成用中空管１００をそのフランジ部１０２において連結或いは分離する作業を行う砂杭造成用中空管の連結装置２０と、この連結装置２０と共に砂杭造成用中空管１００を移動させる移動レール８と、砂杭造成用中空管１００を格納する格納装置９とからなり、砂杭造成用中空管１００の一連の伸縮作業を行う装置であり、通常は台船２００上に設置され使用される。
【００５２】
砂杭造成用中空管の連結装置２０は、複数のくさび着脱装置３を備える一対のくさび位置調整架台４と前記くさび位置調整架台４を回動可能に搭載するくさび移動架台５とからなるくさび連結架台５０と、砂杭造成用中空管１００を保持するための砂杭造成用中空管の保持架台６と、該連結装置２０の本体枠となり連結装置２０全体を前後方向に移動させる移動架台７と、砂杭造成用中空管１００の位置決めや打設時の振れ防止をするための支持枠７５とから構成されている。
【００５３】
くさび位置調整架台４は、図１５に示すように、砂杭造成用中空管１００が中央部を挿通できるように半円形状の開口部４５を設け、扇形状の半環状をなす一対の架台４１上に、それぞれ４個のくさび着脱装置３がフランジ部１０２の穴部１２０に対応し水平位置を調節し、くさび１を環状の中心に向け４５°間隔で所定位置に固定されている。架台４１の底面側には、後述するくさび移動架台５のレール５３に嵌合する嵌合部４２が周方向に設けられ、また架台４１の周縁部にはくさび移動架台５上に設けたくさび位置調整シリンダー５７に連結される位置調整板４３が外方に突出し設けられている。
【００５４】
図の場合、フランジ部１０２の８個所の各穴部１２０に対応するように合計８個のくさび着脱装置３が配置されているが、必ずしも全穴部１２０に対してくさび着脱装置３を対応させ配置する必要はなく、適宜増減し配置してもよい。
【００５５】
図１６に示すくさび移動架台５は、砂杭造成用中空管１００が中央部を挿通できる半円形状の開口部５６を設け、架台枠５５に設けられた矩形のプレート５６上に半環状の環状レール５３と支持枠５２とを備えた一対の架台５１からなり、前記環状レール５３と支持枠５２とは架台５の一体化時には両端部が接続し円環状に形成され前記くさび位置調整架台４を回動可能にする。
【００５６】
架台５１には、前記架台４１を環状レール５３上で回動させるための位置調整板４３に連結される位置調整シリンダー５７が支持枠５２の外方に設置され、また架台５１を左右方向に移動させ、架台５１，５１を一体化又は分割状態にするための架台の移動手段としての移動用シリンダー（図示せず）を備え、架台枠５５の底面側にその移動用ローラ５４を複数備えている。
【００５７】
くさび位置調整架台４は、その底面側に設けた嵌合部４２両側の突出部４２ａが環状レール５３内に嵌合し、支持枠５２上に架台４１が支持されレール５３上を回動可能にして、図１７に示すようにくさび移動架台５に組み込まれ、くさび着脱架台５０を構成する。
【００５８】
そして、くさび着脱架台５０の移動手段としての移動シリンダー（図示せず）により一対のくさび着脱架台５０が中央部に向かって左右方向を移動し、図１８に示すように砂杭造成用中空管１００を挟み一体化し固定される。次いで、位置調整シリンダー５７の駆動により位置調整板４３を介してくさび移動架台４が回動され、各くさび着脱装置３が砂杭造成用中空管１００の各穴部１２０に位置合わせされ、フランジ部１０２の穴部１２０に対するくさび１の着脱が行われ、砂杭造成用中空管１００の連結、分離作業が行われる。
【００５９】
図１９に示す砂杭造成用中空管１００を保持するための砂杭造成用中空管の保持架台６は、砂杭造成用中空管１００が中央部を挿通できる谷状の開口部６３を有し、架台枠６２に設けられた一対の略矩形の架台６１からなり、架台６１を左右方向に移動させ、架台６１，６１を一体化又は分割状態にする架台の移動手段としての移動シリンダー（図示せず）を備え、架台枠６２の底面側に移動用ローラ６６を複数有している。そして、前記谷状開口部６３の谷底部には、砂杭造成用中空管１００を両側から挟持する保持回転プレート６４が備えられている。
【００６０】
前記保持回転プレート６４は、砂杭造成用中空管１００を保持した状態で回動できるように、谷底部において左右方向に移動可能に形成され、図に示す回転用シリンダー６５が連結具６７を介してプレート６４に連結され回動可能にされている。
【００６１】
この保持回転プレート６４は、図２０に示すように、上下の砂杭造成用中空管１００を連結する際、下側の砂杭造成用中空管１００のフランジ部１０２底面側を保持するとともに回動させ、上下のフランジ部１０２の半穴部１１０をそれぞれ一致させるものである。
【００６２】
上記一対のくさび着脱架台５０及び砂杭造成用中空管の保持架台６を一体化し固定する際には、例えば、図２１に示すような、一方の架台５１ａに設けたクランプ装置により、その鉤状フック４８をシリンダー４７で駆動させ他方の架台５１ｂに設けた係止部４９にフック４８を係止させることで左右の架台を固定することができる（図２１は、くさび着脱架台５０の場合を示すが、砂杭造成用中空管の保持架台６の場合も同様に行える）。
【００６３】
図２２に示す移動架台７は、砂杭造成用中空管の連結装置２０の本体枠となるもので、前記くさび着脱架台５０を搭載して連結装置２０の全体を前後方向に移動させる架台であり、図に示すように、Ｈ形鋼材により形成した枠体７１と移動レール８上を移動するための枠体７１の底面側の固定された複数のローラ７２とからなり、架台７の下方には砂杭造成用中空管１００の打設中に砂杭造成用中空管１００を支持し位置ずれや振れなどを防止する支持枠７５が設けられている。
【００６４】
図２３に示す支持枠７５は、砂杭造成用中空管１００の左右方向から挟持する支持体７６と前後方向から挟持する支持体７７を有し、固定枠７９ａに沿って移動枠７９ｂが支持体７６と共に左右方向に移動し、砂杭造成用中空管１００を支持するようになっている。
【００６５】
上記くさび着脱架台５０と、砂杭造成用中空管の保持架台６，移動架台７及び支持枠７５とが組み込まれ図２４に示す砂杭造成用中空管の連結装置２０が組み立てられる。
【００６６】
移動レール８は、図２５に示すように、連結装置２０を搭載して砂杭造成用中空管１００の連結位置と格納位置の間を移動させるもので、連結装置２０を乗せて前後方向に移動させる２本の移動レール８１と、レール８１内に内蔵された複数（図では６個所）の油圧シリンダー８２を備えている。該油圧シリンダー８２のロッド先端部にはレール８１の上面８１ａと同一面を形成する平板８３が取り付けられており、かつ該平板８３がレール８１と同一面を形成するための開口部８４がレール上面８１ａに開口されている。また、レール８１の終端側、すなわちリーダー２０１側のレール８１端部には連結装置２０を連結位置に位置決めするための車止め８５が備えられている。
【００６７】
砂杭造成用中空管１００の打設時は、図２６の図２５のＡ部拡大図に示すように、連結装置２０が砂杭造成用中空管１００を中央に位置する連結位置に配置され、枠体７１のローラ７２が平板８３上に搭載されて開口部８４を通してレール８１内部に格納され、枠体７１がレール８１上に直に搭載されることで連結装置２０が固定され、すなわち移動架台７は打設時の固定装置としても使用される。また、連結装置２０の移動時には、ロッド先端の平板８３がレール上面８１ａと同一面を形成するように連結装置２０を押し上げ、ローラ７２がレール８１上に乗った状態にし連結装置２０を前後方向に移動自在にする。なお、連結装置２０の移動は、連結装置２０の前方の台船２０１上に設けられた移動用のウインチ２０２により行われる。
【００６８】
砂杭造成用中空管の格納装置９は、図２７に示すように、砂杭造成用中空管の連結装置２０により分離された砂杭造成用中空管１００をやぐら９１内に格納するもので、台船２００前方の移動レール８の一端側の砂杭造成用中空管１００の格納位置に立設された４本の支柱により形成されたやぐら９１と、やぐら９１の上方に設けた砂杭造成用中空管１００を吊り上げるための吊り滑車９２と、台船２００上の吊り上げ用ウインチ９３とからなり、分離された下側の砂杭造成用中空管１００ｂをワイヤロープ９４を用いて吊り上げやぐら９１内に格納する。
【００６９】
次ぎに、砂杭造成用中空管の連結装置２０及び格納装置９による砂杭造成用中空管１００の分離、格納の操作ステップについて図２８〜図３１に示す伸縮装置１０の概略図を用いて説明する。
【００７０】
図２８は砂杭造成用中空管１００の打設作業終了時、図２９は同分離作業時、図３０は連結装置２０の移動時、図３１は砂杭造成用中空管１００の格納時を示すものである。
【００７１】
ステップ−１：打設作業終了後、砂杭造成用中空管１００をリーダー２０１により吊り上げ海中から引き上げる。（図２８）
ステップ−２：砂杭造成用中空管の保持架台６を砂杭造成用中空管１００の軸心方向に移動して一体化した後、固定用クランプ（図２１参照）で左右の架台を固定する。（図２９（ｂ））
ステップ−３：下側の砂杭造成用中空管１００ｂのフランジ部１０２を保持架台６上に載せ架台の保持回転プレート６４で保持する（図２９（ｂ））
ステップ−４：連結装置２０を砂杭造成用中空管１００の軸心方向に移動して一体化し、固定用クランプ（図２１参照）で左右の架台を固定する。（図２９（ｃ））
ステップ−５：左右のくさび位置調整架台４を位置調整シリンダー５３で回動し、各くさび着脱装置３とフランジ部１０２のくさび位置とを一致させる。（図２９（ｃ）参照）
ステップ−６：くさび着脱装置３の保持具３１でくさびを保持し、全てのくさびを抜き取り上下の砂杭造成用中空管１００ａ，ｂを分離する。（図２９（ｃ）参照）
ステップ−７：分離した上側の砂杭造成用中空管１００ａをリーダー２０１により吊り上げる。（図２９（ａ）矢印）
ステップ−８：移動レール８１内の油圧シリンダー８２で連結装置２０を押し上げ、シリンダーロッドの平板８４とレール上面８１ａとを同一面とし、連結装置２０の移動用ローラ７２をレール上面８１ａに乗せる。（図２９（ａ）、図２６参照）
ステップ−９：下側の砂杭造成用中空管１００ｂを保持架台６で保持した状態で、連結装置２０をウインチ２０２で台船２００の前方に牽引し、やぐら９１中央の格納位置まで移動させる。（図３０（ａ））
ステップ−１０：連結装置２０の固定用クランプを解除し（図２１）、連結装置２０を外側に移動する。（図３０（ｃ））
ステップ−１１：砂杭造成用中空管１００ｂの上部に吊り上げ用ワイヤロープ６４をセットした後、砂杭造成用中空管保持架台６の固定用クランプを解除し（図２１）、砂杭造成用中空管保持架台６を外側に移動する。（図３１（ｂ））
ステップ−１２：吊り上げ用ウインチ９３でワイヤロープ６４を巻き上げ砂杭造成用中空管１００ｂをやぐら９１の最上部まで吊り上げる。（図３１（ａ））
ステップ−１３：砂杭造成用中空管１００ｂをやぐら９１内に格納し、固縛する。（図３１）
【００７２】
砂杭造成用中空管１００を連結し伸長する場合は、上記手順とは逆の操作ステップで実施することができる。
【００７３】
上記の砂杭造成用中空管の連結装置２０による砂杭造成用中空管１００の連結、分離そして格納の作業は、各作業工程を遠隔操作する自動操作装置を備えることが好ましく、この遠隔自動操作によりくさび連結時の連結装置２０周辺ややぐら９１内に作業者が立ち入ることを最小限に抑えて砂杭造成用中空管の伸縮作業を安全に実施することができるようになる。
【００７４】
これにより、砂杭造成用中空管の連結、分離の全作業を手作業から自動作業にすることができ、作業の省人化、さらに遠隔自動操作化することで作業の安全性を向上し、作業コストの低減に寄与することができる。
【００７５】
［砂杭造成用中空管の伸縮装置の第２の実施形態］
図３２〜図３９は、上記くさび着脱装置３を複数有する第２の実施形態の砂杭造成用中空管の伸縮装置７０を示す概略図である。
【００７６】
砂杭造成用中空管の伸縮装置７０は、くさび着脱装置３を配置した第１移動架台１０４と、この第１移動架台を搭載し移動させる第２移動架台１０５と、プラットフォーム１０６上に配置された移動装置１６１とからなる砂杭造成用中空管の連結装置６０を有し、さらに砂杭造成用中空管１００を保持し移動させる架台である中空管保持移動装置１０７、やぐら１９１を備えて前記連結装置６０と中空管保持移動装置１０７及び分離された砂杭造成用中空管１００を格納する格納装置１０９と、これらの移動レール、ローラ、油圧シリンダー等の移動手段とから構成されている。
【００７７】
くさび着脱装置３は、図に示すように、一対の第１移動架台１０４上に搭載され、各くさび着脱装置３がフランジ部１０２の穴部１２０，１２１に対応する位置にそれぞれ高さを調節する支持台１４１上に配置され使用される。また、保持具３１に保持されるくさび１，２を設置しておくくさび用支持台１４２をそれぞれ備えている。
【００７８】
図３２に示すように、連結装置６０は、作業用プラットフォーム１０６に固定されたローラ装置１６３と、このローラ１６３に挟持された第２移動架台１０５に接続された移動レール１６２とからなる移動装置１６１によって移動可能な第２移動架台１０５を備えている。この第２移動架台１０５は、第１移動架台１０４をフランジ部１０２を囲む位置に移動させるものである。
【００７９】
第１移動架台１０４は、架台が備える移動レール１４３に設けたローラ１４４と第２移動架台１０５に設けたローラ１５２とによって移動レール１４３を挟持することで第２移動架台１０５に装着され、このローラ１４４，１５２と移動レール１４３及び第２移動架台１０５に設けた油圧シリンダー１５３とからなる移動装置１５１によって第２移動架台１０５に支持されて第２移動架台１０５からの繰り出しを可能にする一対の架台からなり、第１移動架台１０４が第２移動架台１０５上に配置され一対の架台の一体化と分割化を可能にしている。
【００８０】
図３３〜図３５に示すように、第１移動架台１０４は、くさび着脱装置３を複数配置するもので、くさび１，２の着脱作業時は各着脱装置３がそれぞれの穴部１２０，１２１に対応するようにフランジ部１０２の周囲で移動装置１５１によって一対の架台１０４が中央部に移動して一体化し、非作業時は両側に移動して分割状態となり第２移動架台１０５の移動装置１６１によってフランジ部１０２から後退し格納できるようになっている。
【００８１】
図３３は未作業時の分割状態の第１移動架台１０４が第２移動架台１０５側に格納された状態を示し、作業プラットフォーム１０６上ではメンテナンス等の作業が行われる。
【００８２】
図３４は第１移動架台１０４が分割状態でフランジ部１０２を囲む位置に第２移動架台１０５から移動装置１６１によって繰り出された状態を示し、図３５は第１移動架台１０４が移動装置１５１によって移動レール１４３上を中央部に移動されて一体化し各くさび着脱装置３（図では８個）がフランジ部１０２のそれぞれの穴部１２０，１２１に対応する位置に配置されるものである。
【００８３】
この移動装置１５１，１６１の移動は、移動架台１０４，１０５とプラットフォーム１０６に設けたレール１４３，１６２とローラ１４４，１５２，１６３の組み合わせと、移動用の油圧シリンダー１５３（移動装置１６１の油圧シリンダーは図示せず）により行われる。
【００８４】
また、砂杭造成用中空管の伸縮装置７０は、図３６の概略図に示すような、砂杭造成用中空管１００の上下部分を保持して所定の連結位置に移動し、また分離された砂杭造成用中空管１００を格納するため移動させる架台である中空管保持移動装置１０７を備えている。
【００８５】
中空管保持移動装置１０７は、それぞれローラ１７２を備えた移動架台１７１と移動レール１７３からなり、移動レール１７３に装着された移動架台１７１が繰り出されるものである。そして、移動架台１７１の先端部に備えた油圧ジャッキ装置１７４により砂杭造成用中空管１００を両側から保持して指定位置に繰り出したり格納するもので、同時に油圧ジャッキ装置１７４は上下のフランジ部間に５０ｍｍ程度の隙間を設けるように砂杭造成用中空管１００を持ち上げ連結、分離作業を行いやすくしている。
【００８６】
図３６（ａ）は移動架台１７１を移動レール１７３内に格納した状態、（ｂ）は砂杭造成用中空管１００を保持して移動架台１７１をフランジ部１０２の連結位置に繰り出した状態、（ｃ）は（ｂ）の断面図であり油圧ジャッキ装置１７４により砂杭造成用中空管１００を保持し、移動レール１７３から移動架台１７１を繰り出し、砂杭造成用中空管１００を連結位置で支持した状態を示している。
【００８７】
この中空管保持移動装置１０７も、上記第１，２移動架台１０４，１０５と同様のローラ１７２と移動レール１７３とによって移動架台１７１を支持し、移動用の油圧シリンダー１７５により移動架台１７１の移動が行われる。
【００８８】
図３７〜図３９は、砂杭造成用中空管の伸縮装置７０のメンテナンス用足場を兼ねて設けた作業プラットフォーム１０６を上下に有するやぐら１９１に、上記砂杭造成用中空管の連結装置６０をそのくさび着脱装置３が砂杭造成用中空管１００の上下フランジ部１０２に対応する高さに２組配置し格納したやぐら構造物からなる格納装置１０９を備えた伸縮装置７０の概略図である。
【００８９】
図３８に示すように、砂杭造成用中空管１００の連結、分離作業時は、やぐら１９１から第２移動架台１０５をフランジ部１０２に対応する位置に繰り出し、その上で分割状態にある第１移動架台１０４を一体化することでそれぞれのくさび着脱装置３がフランジ部１０２の各穴部１２０，１２１に対応し、その保持具３１に保持したくさび１，２を穴部１２０，１２１に挿入又は引き抜くもので、この間中空管保持移動装置１０７が砂杭造成用中空管１００の上下２ヶ所を４点で保持し、砂杭造成用中空管１００の伸縮作業を行うものである。
【００９０】
図では中空管保持移動装置１０７は上下２ヶ所で砂杭造成用中空管１００を保持するものであるが、保持中の砂杭造成用中空管１００の安定性向上や位置決めを容易にするために、中間部にも中空管保持移動装置１０７を設けてもよい。
【００９１】
伸縮作業時以外は、図３９に示すように、第１移動架台１０４を分割状態にして第２移動架台１０５を後退させ、やぐら１９１内に連結装置６０の全体を格納することができ、砂杭打設作業の障害とならず、また分離した砂杭造成用中空管１００を保持した状態で格納することもできる。
【００９２】
砂杭造成用中空管の格納装置１０９は連結装置６０を２組保有するもので、上下２ヶ所のフランジ部で同時に、又は連続して一連の連結、分離作業を実施することができ、伸縮作業の効率を向上し作業時間を短縮し、また装置のコンパクト化が図られる。
【００９３】
この砂杭造成用中空管の伸縮装置７０においても、砂杭造成用中空管の連結装置６０やその移動及び格納装置１０９が、各作業工程を遠隔操作する自動操作装置を備えることが好ましく、遠隔自動操作により連結装置６０周辺ややぐら１９１内に作業者が立ち入ることなく伸縮作業をより安全に効率よく実施することができるようになる。
【００９４】
上記した砂杭造成用中空管の伸縮装置１０，７０は、砂杭打設船に搭載し打設作業に使用することで高さ制限のある沿岸海域での地盤改良工事においても、砂杭造成用中空管の伸縮作業が短時間で容易に行うことができるようになり、工事の安全性向上、工期短縮や低コスト化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、砂杭打設船における砂杭造成用中空管やドレーン材などの打設作業に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】実施形態の砂杭造成用中空管の側面図である。
【図２】同上のフランジ部の一部拡大側面図である。
【図３】フランジ部の底面概略図である。
【図４】実施形態のフランジ部に形成された穴部を示す拡大側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】実施形態のくさびの背面図、側面図及び上面図である。
【図７】他のくさびの例を示す背面図である。
【図８】くさび落下防止装置の概略図である。
【図９】くさび着脱装置の概略を示す側面図及び平面図である。
【図１０】くさび保持具の先端部を示す側面図及び正面図である。
【図１１】保持状態を示すくさび正面図である。
【図１２】くさび着脱装置の動作を示す概略図である（挿入前）。
【図１３】同上（挿入時）。
【図１４】同上（挿入完了後）。
【図１５】第１の実施形態の伸縮装置に係るくさび位置調整架台を示す平面図及び側面図である。
【図１６】くさび移動架台を示す平面図及び側面図である。
【図１７】くさび着脱架台を示す平面図及び側面図である。
【図１８】同上の一体化時を示す平面図である。
【図１９】砂杭造成用中空管保持架台を示す平面図及び側面図である。
【図２０】同上の一体化時を示す平面図及び側面図である。
【図２１】左右の架台を固定するクランプ装置の概略図である。
【図２２】移動架台の平面図及び側面図である。
【図２３】砂杭造成用中空管の支持枠を示す平面図及び側面図である。
【図２４】砂杭造成用中空管の連結装置を示す側面図である。
【図２５】移動レールを示す平面図及び側面図である。
【図２６】図２５のＡ部拡大図である。
【図２７】砂杭造成用中空管格納装置を示す側面図である。
【図２８】伸縮装置の打設作業終了時の側面図及び平面図である。
【図２９】同上の分離作業時の側面図及び平面図である。
【図３０】同上の移動時の側面図及び平面図である。
【図３１】砂杭造成用中空管の格納時の側面図及び平面図である。
【図３２】第２の実施形態の伸縮装置に係る連結装置の概略を示す側面図である。
【図３３】同上の移動状態を示す平面概略図である（格納時）。
【図３４】同上（繰り出し時）。
【図３５】同上（着脱作業時）。
【図３６】中空管保持移動装置の移動状態を示す平面、および側面概略図である。
【図３７】第２の実施形態の伸縮装置の概略側面図である。
【図３８】同上（連結、分離作業時）。
【図３９】同上（格納時）。
【符号の説明】
【００９７】
１，２……くさび
３……くさび着脱装置
４……くさび位置調整架台
５……くさび移動架台
６……砂杭造成用中空管保持架台
７……移動架台（枠体）
８……移動レール
９，１０９……砂杭造成用中空管の格納装置
１０，７０……砂杭造成用中空管の伸縮装置
１２，２２……施錠孔
１３，２３……施錠部
２０，６０……砂杭造成用中空管の連結装置
３１……保持具
３２……回転油圧シリンダー
３３……油圧シリンダー
３４……係合部
５０……くさび着脱架台
７５……支持枠
９１，１９１……やぐら
１００……砂杭造成用中空管
１０２……フランジ部
１１０，１１１……半穴部
１２０，１２１……穴部
１１０ａ，１１１ａ……半穴部幅広部
１１０ｂ，１１１ｂ……半穴部内面の傾斜
２００……台船
【図１】
2004308410.tif 000003
【図２】
2004308410.tif 000004
【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】
2004308410.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2004308410.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2004308410.tif 000014
【図１３】
2004308410.tif 000015
【図１４】
2004308410.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2004308410.tif 000018
【図１７】
2004308410.tif 000019
【図１８】
2004308410.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2004308410.tif 000024
【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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