(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物をアンカー材により地盤に対してアンカーして該構造物の浮き上がりや転倒を防止するためのグランドアンカー工法に適用されて、前記アンカー材の先端部を地盤に対して定着するためのアンカー材の施工方法であって、
先端部に固化材の流出口を予め設けたケーシングパイプを地盤中に設置し、該ケーシングパイプの先端部に固化材の圧入空間を形成するための上下２段のパッカーを装着して、該圧入空間内に固化材を加圧注入することにより、該固化材を前記流出口から周囲の地盤中に圧入することにより地盤を締め固める締め固め工程を実施した後、
ケーシングパイプ内およびその周囲の地盤中に圧入した固化材が固化する以前に、前記２段のパッカーをいずれも撤去するとともに、ケーシングパイプ内にアンカー材を挿入してその先端部を固化材中に埋没させてケーシングパイプを引き抜くことにより、
前記アンカー材の先端部を、地盤中に圧入して固化させた固化材塊を介して、前記締め固め工程により締め固めた地盤に対して定着することを特徴とするグランドアンカー工法におけるアンカー材の施工方法。
【請求項２】
構造物をアンカー材により地盤に対してアンカーして構造物の浮き上がりや転倒を防止するためのグランドアンカー工法に適用されて、前記アンカー材の先端部を地盤に対して定着するためのアンカー材の施工方法であって、
先端部に固化材の流出口を予め設けたケーシングパイプを地盤中に設置し、該ケーシングパイプの先端部に固化材の圧入空間を形成するための上下２段のパッカーを装着するとともに、前記ケーシングパイプの少なくとも先端部の内周面には前記圧入空間に圧入されて固化する固化材を一体に係合するための係合手段としての突起を予め設けておき、該圧入空間内に固化材を加圧注入することにより、該固化材を前記流出口から周囲の地盤中に圧入することにより地盤を締め固める締め固め工程を実施した後、
ケーシングパイプ内およびその周囲の地盤中に圧入した固化材が固化する以前に、前記上段のパッカーを撤去するとともに、ケーシングパイプ内にアンカー材を挿入してその先端部を固化材中に埋没させることにより、
前記アンカー材の先端部を、ケーシングパイプの先端部の内外に圧入されて固化した固化材塊およびケーシングパイプを介して、前記締め固め工程により締め固めた地盤に対して定着することを特徴とするグランドアンカー工法におけるアンカー材の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の浮き上がりや転倒を防止するためのグランドアンカー工法に係わり、特に構造物を地盤に対してアンカーするためのアンカー材の先端部を地盤に対して強固に定着するための施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、グランドアンカー工法は、主として大規模地震時に想定される地盤の液状化に原因して地盤上に構築した建物等の構造物が浮き上がったり転倒することを防止するためのものであって、図１２（ａ）に示すように地盤１上に構築されている構造物２が地震時に大きな水平力Ｐ１を受けた場合に想定される浮き上がりやその結果としての転倒を防止するべく、（ｂ）に示すように構造物２を地盤１に対してアンカーしてその引き抜き耐力Ｐ２により浮き上がりや転倒を防止することを基本とするものである。
【０００３】
このようなグランドアンカー工法では、構造物２を地盤１に対してアンカーするためのアンカー材としてＰＣ鋼材（ＰＣ鋼棒ないしＰＣ鋼線）が一般に用いられるが、それによる充分な引き抜き耐力を確保するためにはアンカー材を地盤１に対して確実強固に定着する必要があることは当然であり、そのための施工方法として図１３に示すものが広く採用されている。
これは、（ａ）に示すように直径１００ｍｍφ程度のケーシングパイプ３を泥水循環により内部からの排土を行いつつ地中に設置した後、（ｂ）に示すようにケーシングパイプ３内にＰＣ鋼棒等のアンカー材４を挿入し、（ｃ）に示すようにケーシングパイプ３内にセメントモルタル等の固化材５を注入充填して少なくともアンカー材４の先端部（下端部）を固化材５中に埋没せしめ、固化材５が完全に固化する以前に（ｄ）に示すようにケーシングパイプ３を引く抜く、という手順によるものである。
【０００４】
これによれば、固化材５が固化することでアンカー材４の先端部がその固化材５を介して地盤１に対して定着され、アンカー材４に作用する引き抜き力はアンカー材４から固化材５を介してその周囲の地盤１に伝達されて引き抜き耐力が発揮されることになる。
しかし、その場合、アンカー材４の引き抜き耐力は地盤１に対する固化材５の付着力に大きく依存するから、特に地盤強度が充分ではない軟弱地盤に適用するような場合には定着長を充分に確保する必要があり、必然的にアンカー材４やケーシングパイプ３を充分な深度に達するように設置しなければならず、またアンカー材４の所要数が多数となり、そのために工費や工期が嵩むものとなる。
また、ケーシングパイプ３を地盤１中に設置する際には泥水循環により原地盤を多少なりとも乱してしまうことは不可避であるから、それに起因して地盤強度自体が低下して所望の定着力を確保できないことも想定される。
【０００５】
なお、地盤状況によってはケーシングパイプ３を引き抜くことなくそのまま残置して図１３（ｃ）の状態で完成とする場合もあり、その場合にはアンカー材４に作用する引き抜き力は、アンカー材４から固化材５、ケーシングパイプ３を介して地盤１に伝達されることになり、したがって引き抜き耐力は地盤１に対するケーシングパイプ３の付着力に依存することになるが、いずれにしても地盤１が軟弱である場合の事情は上記と同様である。
【０００６】
そのため、特許文献１には地盤に対するアンカー材の定着力を充分に確保し得るものとして、削孔ロッドにより所定深度まで削孔を行ったうえでその周囲地盤中に高圧ジェットを噴射させて拡径を行い、アンカー材としての引張鋼材の先端部を拡径部内に加圧注入したグラウトに対して定着させる、という拡径グランドアンカーの施工方法が提案されている。
【特許文献１】特開平６−２４８６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１に示される工法では、定着部を拡径することによる定着力増強効果は期待できるが、反面、高圧ジェット水の噴射による原地盤の乱れが顕著に生じて拡径部の周囲地盤の強度が大きく低下してしまうことが不可避であるから、結果的に充分な引き抜き耐力増強にはつながらないことも想定され、構造的な信頼性と安全性を充分に確保できない懸念も残る。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、グランドアンカー工法において施工されるアンカー材の地盤に対する定着力を充分に確保することのできる有効適切な施工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、構造物をアンカー材により地盤に対してアンカーして該構造物の浮き上がりや転倒を防止するためのグランドアンカー工法に適用されて、前記アンカー材の先端部を地盤に対して定着するためのアンカー材の施工方法であって、先端部に固化材の流出口を予め設けたケーシングパイプを地盤中に設置し、該ケーシングパイプの先端部に固化材の圧入空間を形成するための上下２段のパッカーを装着して、該圧入空間内に固化材を加圧注入することにより、該固化材を前記流出口から周囲の地盤中に圧入することにより地盤を締め固める締め固め工程を実施した後、ケーシングパイプ内およびその周囲の地盤中に圧入した固化材が固化する以前に、前記２段のパッカーをいずれも撤去するとともに、ケーシングパイプ内にアンカー材を挿入してその先端部を固化材中に埋没させてケーシングパイプを引き抜くことにより、前記アンカー材の先端部を、地盤中に圧入して固化させた固化材塊を介して、前記締め固め工程により締め固めた地盤に対して定着することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、同じく構造物をアンカー材により地盤に対してアンカーして構造物の浮き上がりや転倒を防止するためのグランドアンカー工法に適用されて、前記アンカー材の先端部を地盤に対して定着するためのアンカー材の施工方法であって、先端部に固化材の流出口を予め設けたケーシングパイプを地盤中に設置し、該ケーシングパイプの先端部に固化材の圧入空間を形成するための上下２段のパッカーを装着するとともに、前記ケーシングパイプの少なくとも先端部の内周面には前記圧入空間に圧入されて固化する固化材を一体に係合するための係合手段としての突起を予め設けておき、該圧入空間内に固化材を加圧注入することにより、該固化材を前記流出口から周囲の地盤中に圧入することにより地盤を締め固める締め固め工程を実施した後、ケーシングパイプ内およびその周囲の地盤中に圧入した固化材が固化する以前に、前記上段のパッカーを撤去するとともに、ケーシングパイプ内にアンカー材を挿入してその先端部を固化材中に埋没させることにより、前記アンカー材の先端部を、ケーシングパイプの先端部の内外に圧入されて固化した固化材塊およびケーシングパイプを介して、前記締め固め工程により締め固めた地盤に対して定着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明によれば、アンカー材の先端部を固化材塊を介して地盤に対して確実強固に定着できることはもとより、アンカー材の設置に先立って固化材の圧入により地盤を締め固めることによって定着部の周囲の地盤の密度と強度を自ずと高めることができ、したがってアンカー材の引き抜き耐力を充分に高めることができ、その結果、地盤に対する定着長の削減やアンカー材の所要本数の削減を図ることができる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、上記に加えてケーシングパイプを残置することにより、施工性をより改善できるばかりでなく、地盤に対するケーシングパイプの付着力を引き抜き耐力の一部として引き抜き耐力をより向上させることができる。また、ケーシングパイプの先端部内周面に突起等の係合手段を設けておくことにより、ケーシングパイプとその内部に圧入されて固化する固化材塊とを確実に一体化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態は、基本的には図１３に示した従来のグランドアンカー工法におけるアンカー材４の施工方法と同様に、アンカー材４としてのＰＣ鋼材（ＰＣ鋼棒ないしＰＣ鋼線）の先端部を固化材５を介して地盤１に対して定着するものであるが、その際には固化材５の圧入により定着部の周囲の地盤１に対する締め固め工程を実施することを主眼とするものである。
【００２７】
図１〜図７は本発明の第１実施形態を示すものである。
本第１実施形態においては、図１（一部破断図）に示すようなケーシングパイプ３を用いてまずこのケーシングパイプ３を地盤１中に設置する。このケーシングパイプ３は、その先端部（下端部）から固化材５を周囲の地盤１中に圧入することで地盤１を締め固めるための多数の流出口６が予め形成されていることを除いては、基本的に図１３に示した従来のケーシングパイプ３と同様に構成されて同様に機能するものであり、従来と同様に泥水循環により地盤１中に設置されるものである。
【００２８】
そのケーシングパイプ３を地盤１中に設置した後、図２に示すようにケーシングパイプ３内の先端部に固化材５の圧入空間７を形成するための上下２段のパッカー８（８Ａ、８Ｂ）を装着する。それらパッカー８は、いずれも膨張収縮可能な柔軟な袋体９を主体とする周知のもので、袋体９を小さく折り畳んだ状態でそれらを流出口６の形成位置の上下に位置させて配置した後、注入管１０を通して袋体９に水等の流体を加圧注入することで袋体９を展開膨張させてケーシングパイプ３の内面に押圧保持せしめることにより、それらパッカー８Ａ、８Ｂの間に固化材５を加圧注入するための圧入空間７を形成する。
なお、上段側に装着するパッカー８Ａは袋体９が環状とされていて、その中心部に下段側のパッカー８Ｂの注入管１０と、圧入空間７に対して固化材５を加圧注入するための圧入管１１を挿通させるようになっており、それら上下のパッカー８Ａ、８Ｂと圧入管１１とをケーシングパイプ３内に装着するためには、それらの全体を予め一体に組み付けておいてその全体を一括してケーシングパイプ３内に挿入すれば良い。
【００２９】
次に、図３に示すように上記の圧入管１１を通して圧入空間７内に固化材５を加圧注入する。固化材５としては、圧入時には充分な流動性と適度の粘性を有するとともに最終的には自ずと固化して充分な強度を発現する周知のグラウト材を用いれば良く、たとえばセメントモルタルや地盤改良材としての各種の可塑状ゲル剤（たとえば特開２００３−１０５７４５号公報に開示されている可塑性グラウト等）が好適に採用可能である。
その固化材５を、地上部に設置した適宜の加圧注入手段（図示せず）から適宜の注入圧により圧入空間７に加圧注入すると、図３に示すように固化材５は各流出口６から流出して地盤１中に圧入されていくので、図４に示すように各流出口６から圧入された固化材５どうしが一体に連続するものとなるまで所望量の固化材５を圧入すれば、その体積相当分の土砂が自ずと外方に押圧されていき、そのような固化材５の圧入により周囲の地盤１に対する締め固め効果が得られて地盤１の密度および強度を自ずと高めることができる。
【００３０】
以上の締め固め工程が完了した後、引き続いて固化材５が充分に固化してしまう前にアンカー材４の施工を行う。
すなわち、まず上下のパッカー８の袋体９内から注入管１０を通して流体を排出して袋体９を収縮させ、図５に示すように双方のパッカー８および圧入管１１を撤去する。なお、この際に固化材５が未だ完全な流動性を有していると、地盤１に圧入された固化材５がそのままケーシングパイプ３内に逆流してしまったり、ケーシングパイプ３内を上昇してしまうこともあるので、パッカー８の撤去はそのような逆流が生じない程度の固化が進行したタイミングで行うと良い。
【００３１】
そして、図６に示すように、ケーシングパイプ３内にアンカー材４を挿入し、その先端部をケーシングパイプ３内の先端部に既に注入されている固化材５中に埋没させた後、図７に示すようにケーシングパイプ３を引き抜く。これにより、所定時間経過後にはアンカー材４の先端部の周囲において固化材５が完全に固化して固化材塊１２が形成され、アンカー材４はその固化材塊１２を介して地盤１に対して確実強固に定着されて優れた引き抜き耐力が確保される。
【００３２】
なお、アンカー材４としては適宜のものが採用可能であるが、本実施形態では先端部に螺旋翼１３を形成したＰＣ鋼棒を用いており、その螺旋翼１３を利用して固化がある程度進行した固化材５に対しても容易にねじ込むことができものとなっており、かつ固化材５が固化材塊１２として完全に固化した後にはその固化材塊１２とアンカー材４とが螺旋翼１３によって確実に係合一体化して定着強度の増強にも寄与するものとなっている。
また、本実施形態におけるアンカー材４は、螺旋翼１３を形成している先端部を単なるＰＣ鋼棒からなる本体部に対してジョイント部材１４を介して連結したものとなっているが、そのジョイント部材１４は固化材５がケーシングパイプ３を通して上方に逆流してしまうことを防止するための封止手段を兼用するものとしている。すなわち、そのジョイント部材１４としてはアンカー材４の外側にフランジ状に張り出す形状とされていて、その外径はケーシングパイプ３の内径よりもやや小さい程度とされ、図６に示したようにケーシングパイプ３内にアンカー材４が挿入された時点、および図７に示したようにケーシングパイプ３を抜き取る際には、完全には固化していない固化材５がそのジョイント部材１４により封止されてケーシングパイプ３を通して上方に逆流してしまうことを有効を防止できるものとされている。
【００３３】
以上で説明した本第１実施形態の施工方法によれば、固化材５をケーシングパイプ３の先端部からその周囲の地盤１に圧入して所望体積の固化材塊１２を形成し、その固化材塊１２にアンカー材４の先端部を一体に定着するようにしたので、図１３に示した従来一般の施工方法により単にケーシングパイプ３内に注入充填した固化材５に対してアンカー材４を定着する場合に比較して遙かに引き抜き耐力を高めることができ、その結果、地盤１に対する定着長の削減やアンカー材４の所要本数の削減を図ることができる。
しかも、ケーシングパイプ３の先端部からの地盤１への固化材５の圧入によりアンカー材４の施工に先立って原地盤に対して締め固めを行うので、その締め固め効果により原地盤の密度および強度の増強効果が得られ、それによっても引き抜き耐力の向上を図ることができ、特に軟弱地盤に適用する場合に好適である。
勿論、本実施形態の施工方法は地盤１をいわば静的に締め固めるものであって、特許文献１に示される従来工法のように地盤中に高圧ジェット水を噴射して破壊的な拡径を行うものではないから原地盤を乱すことは少ないし、仮にケーシングパイプ３の設置の際に泥水循環により原地盤が乱されたような場合であってもその後の固化材５の圧入による締め固め工程によりそれを補償して地盤１の密度および強度を回復させることができ、構造的な安全性や信頼性を充分に高めることができる。
【００３４】
次に、図８〜図１１を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
上記第１実施形態では最終的にはケーシングパイプ３を引き抜くものとしたが、本第２実施形態ではケーシングパイプ３を引き抜くことなくそのまま残置してケーシングパイプ３にも引き抜き耐力の一部を負担させるものとしている。そのため、本第２実施形態では、図８に示すようにケーシングパイプ３の外周面に螺旋翼１５を予め形成しておき、その螺旋翼１５を利用してケーシングパイプ３を地盤１中にねじ込むとともに、最終的にはその螺旋翼１５を固化材塊１２に対する係合手段として利用してケーシングパイプ３と固化材塊１２とを螺旋翼１５を介して強固に係合一体化させるものとしている。なお、図８は一部破断図であるので螺旋翼１５の図示も一部省略しているが、螺旋翼１５はケーシングパイプ３の外周面に連続的に形成されているものである。
【００３５】
本第２実施形態では、上記の第１実施形態と同様に、図９に示すように圧入空間７の上下にパッカー８（８Ａ、８Ｂ）を装着して圧入管１１から地盤１中に固化材５を圧入して地盤１に対する締め固めを行った後、図１０に示すようにパッカー８および圧入管１１を撤去し、図１１に示すようにケーシングパイプ３内にアンカー材４を挿入し、ケーシングパイプ３の内外において固化材５が固化して固化材塊１２が形成されれば施工完了となる。なお、図示しているように下段のパッカー８Ｂの袋体９は残置して埋め殺すことで差し支えないが、上段のパッカー８Ａや圧入管１１とともに撤去することでも勿論良い。
【００３６】
本第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、ケーシングパイプ３を残置することでその抜き取り作業が不要であるので施工性に優れ、しかもケーシングパイプ３と固化材塊１２とが螺旋翼１５を介して確実に係合一体化するので引き抜き耐力をより一層増強することが可能である。
【００３７】
なお、本第２実施形態においては、ケーシングパイプ３内において固化した固化材５とケーシングパイプ３とはそれらの付着力により自ずと充分に一体化するが、ケーシングパイプ３の内周面にも突起等の適宜の係合手段を設けておくか、あるいはケーシングパイプ３として係合手段としての内面突起付きの鋼管（たとえば内面に縞鋼板状の凹凸加工を施したもの）を用いることにより、ケーシングパイプ３とその内部の固化材５との一体化強度をより高めることができる。
【００３８】
以上で本発明の第１実施形態および第２実施形態を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものでは勿論なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でたとえば以下に列挙するような様々な変形や応用が可能である。
【００３９】
上記各実施形態ではいずれもケーシングパイプ３の周面に単なる開口（孔）を形成することでそれを流出口６としたが、そこに適宜の逆止弁を設けることも考えられる。
すなわち、上記各実施形態では周囲の地盤１に固化材５を圧入して締め固めを行った後には、その固化材５がケーシングパイプ３内に逆流してしまうことを防止するために固化がある程度進行するまでは圧力を維持する必要があり、したがってパッカー８の撤去はそれまで待機する必要があるが、流出口６に逆流を防止するための逆止弁を設けておけば自ずと圧力が維持されるからパッカー８の撤去を早期に行うことが可能となり、それに伴い、第１実施形態の場合には固化材５が固化し過ぎない早期の段階でケーシングパイプ３を抜き取ることが可能となる。
その逆止弁としては、流出口６の外側に弁体を外方に向かって開くように取り付け、その弁体が固化材５の圧入時には自ずと外方に自由に開かれ、逆流が生じる事態となった際には流出口６が弁体により自ずと塞がれる構成のものが考えられるが、あるいは地上部から開閉操作するシャッタの如き構成の逆止弁を設けておくことも考えられる。
【００４０】
上記各実施形態では、ケーシングパイプ３内に圧入空間７を形成するためのパッカー８として袋体９を膨張収縮させる構成のものを用いたが、それに限るものではなく、ケーシングパイプ３内に容易に装着できかつ容易に撤去できるものであれば適宜の構成のものを任意に採用可能である。なお、第２実施形態において下段側のパッカー８Ｂを撤去せずに埋め殺してしまう場合には、格別のパッカーを用いることに代えて、たとえばモルタルをケーシング底部に直接的に充填して硬化させてしまうことでも良い。
【００４１】
上記各実施形態においてはアンカー材４の先端部に固化材塊１２に対する係合手段としての螺旋翼１３を設けたが、アンカー材４と固化材塊１２とが自ずと充分に係合一体化する場合には係合手段は必ずしも設けることはないし、係合手段を設ける場合にもその形態は上記実施形態のような螺旋翼１３に限らず任意であり、ケーシングパイプ３内へのアンカー材４の挿入の傷害とならないものであればたとえば単なる突起状のものでも良い。さらに螺旋翼を設ける場合にも、上記各実施形態のように一例の連続した螺旋翼１３とすることに限らず要所に断続的に設けるものであっても良い。
【００４２】
上記の第２実施形態においてはケーシングパイプ３の外周面に係合手段としての螺旋翼１５を設けたが、ケーシングパイプ３と地盤１との間で充分な付着力が確保できる場合には係合手段は必須ではないし、係合手段を設ける場合にもケーシングパイプ３の地盤１への設置の傷害とならないものである限りにおいてその形態は螺旋翼１５に限らず任意である。また、上記第１実施形態においてもケーシングパイプ３に第２実施形態と同様に係合手段としての螺旋翼１５を設けておいて、ケーシングパイプ３を設置する際に地盤１中にねじ込んでいき、ケーシングパイプ３を引き抜く際には逆方向に回転させて抜き取ることも考えられる。
【００４３】
上記各実施形態ではアンカー材４としてＰＣ鋼棒を用いたが、アンカー材４は充分な引き抜き耐力を有するものであれば良く、ＰＣ鋼棒に代えてＰＣ鋼線を用いることはもとより、たとえばＰＣ鋼線の先端に螺旋翼１３付きのＰＣ鋼棒を上記のようなジョイント部材１４により連結して用いることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態を示すもので、ケーシングパイプの先端部を示す図（一部破断図）である。
【図２】同、ケーシングパイプ内にパッカーを装着した状態を示す図（一部破断図）である。
【図３】同、固化材の圧入による締め固め工程を開始した状態を示す図（一部破断図）である。
【図４】同、固化材の圧入による締め固め工程を示す図（一部破断図）である。
【図５】同、締め固め工程完了後にパッカーを撤去した状態を示す図（一部破断図）である。
【図６】同、アンカー材の挿入工程を示す図（一部破断図）である。
【図７】同、ケーシングパイプの抜き取り工程を示す図（一部破断図）である。
【図８】本発明の第２実施形態を示すもので、ケーシングパイプの先端部を示す図（一部破断図）である。
【図９】同、固化材の圧入による締め固め工程を示す図（一部破断図）である。
【図１０】同、締め固め工程が完了した状態を示す図（一部破断図）である。
【図１１】同、アンカー材の挿入工程を示す図（一部破断図）である。
【図１２】グランドアンカー工法の概要を示す図である。
【図１３】従来のアンカー材の施工方法の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  地盤
２  構造物
３  ケーシングパイプ
４  アンカー材
５  固化材
６  流出口
７  圧入空間
８（８Ａ、８Ｂ）  パッカー
９  袋体
１０  注入管
１１  圧入管
１２  固化材塊
１３  螺旋翼（係合手段）
１４  ジョイント部材（封止手段）
１５  螺旋翼（係合手段）
【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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