(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が所定位置まで打ち込まれた複数の既設杭の頭部に既設フーチングが支持され、この既設フーチングの周囲の地盤が水流の影響により洗掘を受けた水上構造物の補強構造において、
前記既設フーチングの周囲の洗掘を受けた地盤中に環状の地中壁を設けると共に、前記既設フーチングの外周部に増しフーチングを増設して、該増しフーチングを前記環状の地中壁の上端に一体に結合し、前記環状の地中壁の内側で、前記既設フーチング及び増しフーチングと前記洗掘を受けた地盤との間の空間に、中詰め材を充填したことを特徴とする水上構造物の補強構造。
【請求項２】
請求項１記載の水上構造物の補強構造であって、
前記環状の地中壁で囲まれた領域の少なくとも外周下端部の前記増しフーチングの真下の地盤中に、前記複数の既設杭の水平抵抗に有効な範囲を固化改良した地盤改良部を設け、前記環状の地中壁の内側の平面全領域における前記洗掘を受けた地盤の表層部にコンクリートスラブを打設・構築し、前記環状の地中壁の内側で、前記既設フーチング及び増しフーチングと前記コンクリートスラブとの間の空間に、前記中詰め材を充填したことを特徴とする水上構造物の補強構造。
【請求項３】
先端が所定位置まで打ち込まれた複数の既設杭の頭部に既設フーチングが支持され、この既設フーチングの周囲の地盤が水流の影響により洗掘を受けた水上構造物の補強構造において、
前記既設フーチングの周囲の洗掘を受けた地盤中に環状の地中壁を設けると共に、
前記環状の地中壁の内側で前記既設杭の周囲の前記洗掘を受けた地盤中に、先端が所定位置まで達する増設杭を構築し、
前記既設フーチングの外周部に増しフーチングを増設して、該増しフーチングを前記環状の地中壁の上端及び増設杭の頭部に一体に結合し、前記環状の地中壁の内側で、前記既設フーチング及び増しフーチングと前記洗掘を受けた地盤との間の空間に、中詰め材を充填したことを特徴とする水上構造物の補強構造。
【請求項４】
請求項３記載の水上構造物の補強構造であって、
前記環状の地中壁で囲まれた領域の少なくとも外周下端部の前記増しフーチングの真下の地盤中に、前記複数の既設杭の水平抵抗に有効な範囲を固化改良した地盤改良部を設け、前記環状の地中壁の内側の平面全領域における前記洗掘を受けた地盤の表層部にコンクリートスラブを打設・構築し、前記環状の地中壁の内側で、前記既設フーチング及び増しフーチングと前記コンクリートスラブとの間の空間に、前記中詰め材を充填したことを特徴とする水上構造物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川や海中に構築された橋脚等の水上構造物の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や海上に道路や鉄道等の橋脚を構築する場合、複数の杭を地下の支持層まで打ち込み、それら複数の杭の頭部にフーチングを構築し、フーチングの上部に橋脚を立設するのが一般的である。この場合、フーチングは水底地盤中に埋め込んである。
【０００３】
ところで、図１３に示すように、経時的に水流による洗掘の作用を受けて、水底地盤８のレベルが低下してしまい、既設フーチング１１が水底地盤８から露出した状態になることがある。図１３において、１０は橋脚、１２は既設杭である。既設杭１２は、先端１２ａが地下の支持層７まで打ち込まれており、頭部１２ｂで既設フーチング１１を支持している。既設橋脚１０は、この既設フーチング１１の上部に立設されている。
【０００４】
図１３に示すように、既設フーチング１１が水底地盤８から露出した状態になると、支持力不足となるので、その対策が必要となる。
【０００５】
従来の対策工法としては、図１４に示すように、既設フーチング１１の周囲の地盤８に環状の地中壁１６を構築し、その地中壁１６の上端と既設フーチング１１との間を増設コンクリート１７で埋めるようにした所謂「井筒工法」が知られている。
【特許文献１】特開平９−１４３９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記従来の工法は、地中壁１６で既設フーチング１１の周囲を締め切っているので、再洗掘を防止できるものの、耐力増強の点で依然として不足するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮し、水底地盤が洗掘を受けた際の対策として、より耐力増強を図り得る水上構造物の補強構造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】
【０００８】
請求項１の発明は、先端が所定位置まで打ち込まれた複数の既設杭の頭部に既設フーチングが支持され、この既設フーチングの周囲の地盤が水流の影響により洗掘を受けた水上構造物の補強構造において、前記既設フーチングの周囲の洗掘を受けた地盤中に環状の地中壁を設けると共に、前記既設フーチングの外周部に増しフーチングを増設して、該増しフーチングを前記環状の地中壁の上端に一体に結合し、前記環状の地中壁の内側で、前記既設フーチング及び増しフーチングと前記洗掘を受けた地盤との間の空間に、中詰め材を充填したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の水上構造物の補強構造であって、前記環状の地中壁で囲まれた領域の少なくとも外周下端部の前記増しフーチングの真下の地盤中に、前記複数の既設杭の水平抵抗に有効な範囲を固化改良した地盤改良部を設け、前記環状の地中壁の内側の平面全領域における前記洗掘を受けた地盤の表層部にコンクリートスラブを打設・構築し、前記環状の地中壁の内側で、前記既設フーチング及び増しフーチングと前記コンクリートスラブとの間の空間に、前記中詰め材を充填したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、先端が所定位置まで打ち込まれた複数の既設杭の頭部に既設フーチングが支持され、この既設フーチングの周囲の地盤が水流の影響により洗掘を受けた水上構造物の補強構造において、前記既設フーチングの周囲の洗掘を受けた地盤中に環状の地中壁を設けると共に、前記環状の地中壁の内側で前記既設杭の周囲の前記洗掘を受けた地盤中に、先端が所定位置まで達する増設杭を構築し、前記既設フーチングの外周部に増しフーチングを増設して、該増しフーチングを前記環状の地中壁の上端及び増設杭の頭部に一体に結合し、前記環状の地中壁の内側で、前記既設フーチング及び増しフーチングと前記洗掘を受けた地盤との間の空間に、中詰め材を充填したことを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３記載の水上構造物の補強構造であって、前記環状の地中壁で囲まれた領域の少なくとも外周下端部の前記増しフーチングの真下の地盤中に、前記複数の既設杭の水平抵抗に有効な範囲を固化改良した地盤改良部を設け、前記環状の地中壁の内側の平面全領域における前記洗掘を受けた地盤の表層部にコンクリートスラブを打設・構築し、前記環状の地中壁の内側で、前記既設フーチング及び増しフーチングと前記コンクリートスラブとの間の空間に、前記中詰め材を充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、既設フーチングの周囲の洗掘を受けた地盤中に環状の地中壁を設けると共に、既設フーチングの外周部に増しフーチングを増設し、増しフーチングを環状の地中壁の上端に一体に結合した上、さらに、環状の地中壁の内側で、既設フーチング及び増しフーチングと洗掘を受けた地盤との間の空間に、中詰め材を充填したので、慣性力の増加をできるだけ抑えながら、設計地盤面以上の地中壁の剛性アップを図ることができ、より耐力の増強を図ることができる。また、地中壁と増しフーチングで既設フーチングを取り囲んでいるので、再洗掘を防止することができる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、既設フーチングの周囲の洗掘を受けた地盤中に環状の地中壁を設けると共に、既設フーチングの外周部に増しフーチングを増設し、増しフーチングを環状の地中壁の上端に一体に結合した上、さらに、環状の地中壁で囲まれた領域の少なくとも外周下端部の増しフーチングの真下の地盤中に、複数の既設杭の水平抵抗に有効な範囲を固化改良した地盤改良部を設け、環状の地中壁の内側の平面全領域における洗掘を受けた地盤の表層部にコンクリートスラブを打設・構築し、環状の地中壁の内側で、既設フーチング及び増しフーチングとコンクリートスラブとの間の空間に中詰め材を充填したので、地盤改良部を設けたこと、コンクリートスラブを設けたこと、中詰め材を充填したことによる相乗効果を期待することができ、より耐力の増強を図ることができる。また、地中壁と増しフーチングで既設フーチングを取り囲んでいるので、再洗掘を防止することができる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、既設フーチングの周囲の洗掘を受けた地盤中に環状の地中壁を設けると共に、環状の地中壁の内側で既設杭の周囲の洗掘を受けた地盤中に、先端が所定位置まで達する増設杭を構築し、既設フーチングの外周部に増しフーチングを増設して、増しフーチングを環状の地中壁の上端及び増設杭の頭部に一体に結合した上、さらに、環状の地中壁の内側で、既設フーチング及び増しフーチングと洗掘を受けた地盤との間の空間に、中詰め材を充填したので、慣性力の増加をできるだけ抑えながら、設計地盤面以上の地中壁の剛性アップを図ることができ、より耐力の増強を図ることができる。また、地中壁と増しフーチングで既設フーチングを取り囲んでいるので、再洗掘を防止することができる。
【００２７】
請求項４の発明によれば、既設フーチングの周囲の洗掘を受けた地盤中に環状の地中壁を設けると共に、環状の地中壁の内側で既設杭の周囲の洗掘を受けた地盤中に、先端が所定位置まで達する増設杭を構築し、既設フーチングの外周部に増しフーチングを増設して、増しフーチングを環状の地中壁の上端及び増設杭の頭部に一体に結合した上、さらに、環状の地中壁で囲まれた領域の少なくとも外周下端部の増しフーチングの真下の地盤中に、複数の既設杭の水平抵抗に有効な範囲を固化改良した地盤改良部を設け、環状の地中壁の内側の平面全領域における洗掘を受けた地盤の表層部にコンクリートスラブを打設・構築し、環状の地中壁の内側で、既設フーチング及び増しフーチングとコンクリートスラブとの間の空間に中詰め材を充填したので、地盤改良部を設けたこと、コンクリートスラブを設けたこと、中詰め材を充填したことによる相乗効果を期待することができ、より耐力の増強を図ることができる。また、地中壁と増しフーチングで既設フーチングを取り囲んでいるので、再洗掘を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の各実施形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【００３０】
この第１実施形態の補強構造は、河川６を道路や鉄道が横断する部分に設けられた橋脚（水上構造物）１０に適用されている。
【００３１】
補強する前の構造では、図１３に示すように、地下の支持層７まで先端１２ａが到達する複数の既設杭１２の頭部１２ｂに既設フーチング１１が支持され、この既設フーチング１１の上部に既設橋脚１０が立設されている。そして、既設フーチング１１の周囲の地盤８が洗掘９を受けて河床低下を来しており、それにより、既設フーチング１１が水底地盤８から露出してしまっている。
【００３２】
これを補強したのが、図１に示す実施形態の補強構造であり、この補強構造では、既設フーチング１１の周囲の洗掘９を受けた地盤８中に環状の地中壁２０を設けると共に、既設フーチング１１の外周部に増しフーチング２１を増設して、その増しフーチング２１を環状の地中壁２０の上端に一体に結合している。
【００３３】
ここで、環状の地中壁２０は、例えば、四角筒状の鋼矢板壁で構成し、下端を複数の既設杭１２の水平抵抗に有効な範囲の深度まで埋設してあり、この鋼矢板等による地中壁２０の上端を含むように増しフーチング２１を構築することで、増しフーチング２１と地中壁２０の上端とを所定手段により結合して一体化している。
【００３４】
この補強構造によれば、簡単な構造でコストをかけずに耐力を増強することができる。また、増しフーチング２１と環状の地中壁２０で既設フーチング１１を取り囲んでいるので、再洗掘を防止することができる。また、既設フーチング１１及び増しフーチング２１と設計地盤８の表面との間を中空状態（水が自由に存在する状態）に残しておくことにより、慣性力の増加を抑えることができる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
図２は第２実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【００３６】
この第２実施形態の補強構造は、第１実施形態における前記環状の地中壁２０の内側で、既設フーチング１１及び増しフーチング２１と洗掘９を受けた地盤８との間の空間に軽量中詰め材２２を充填したものであり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３７】
この補強構造によれば、既設フーチング１１及び増しフーチング２１と洗掘９を受けた地盤８との間の空間に軽量中詰め材２２を充填しているので、慣性力の増加をできるだけ抑えながら、設計地盤面以上の地中壁の剛性アップを図ることができ、より耐力の増強を図ることができる。それ以外の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００３８】
＜第３実施形態＞
図３は第３実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図、図４は図３のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【００３９】
この第３実施形態の補強構造は、第１実施形態における前記環状の地中壁２０で囲まれた領域の少なくとも外周下端部の増しフーチング２１の真下の地盤８中に、複数の既設杭１２の水平抵抗に有効な範囲を固化改良した地盤改良部２５Ａを設けたものであり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００４０】
ここで、固化改良は、複数の既設杭１２の水平抵抗に有効な範囲の深度まで所定の薬液または固化材を注入すること、または、攪拌混合することで行う。なお、地盤改良部２５Ａを設ける範囲は、深さ方向については、地中壁２０の内側の全深度であっても、一部の深度であってもよい。また、水平方向については、地中壁２０で囲まれた領域の外周部のみであっても、全領域であってもよい。
【００４１】
この補強構造によれば、環状の地中壁２０の少なくとも下端部に地盤改良部２５Ａを設けたので、地中壁２０の下端部を自由端から固定端とすることができる。従って、地中壁２０の剛性を高めることができ、流木等に対する抵抗力を増大させることができる。また、既設杭１２を囲繞するように地盤改良を施せば、既設杭１２の剛性アップも図ることができる。それ以外の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００４２】
＜第４実施形態＞
図５は第４実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【００４３】
この第４実施形態の補強構造は、第１実施形態における前記環状の地中壁２０の内側の平面全領域における前記洗掘９を受けた地盤８の表層部にコンクリートスラブ２５Ｂを打設・構築したものであり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００４４】
コンクリートスラブ２５Ｂは、図５に示すように、該当地盤面をスラブ２５Ｂの厚み相当分だけ先に掘り下げておき、後でその掘り下げた厚み分だけを埋め戻すようにコンクリートを打設して構築してもよいし、該当地盤面の上に積み上げるように構築してもよい。
【００４５】
前者は、地中壁２０の内外の地盤８のレベルを揃えることができるので、地中壁２０にコンクリートスラブ２５Ｂによる側方圧力がかからないようにすることができる。また、後者は、地盤８の表層部の掘り下げが不要であるから、作業負担を減らせる。
【００４６】
また、前者の地盤の掘り下げの代わりに、攪拌混合処理などにより地盤改良を施して、コンクリートスラブ２５Ｂを構築することもできる。
【００４７】
この補強構造によれば、コンクリートスラブ２５Ｂを設けたことにより、地中壁２０の剛性を高めることができ、流木等に対する抵抗力を増大させることができる。それ以外の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００４８】
＜第５実施形態＞
図６は第５実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【００４９】
この第５実施形態の補強構造は、第１〜第４実施形態の特徴を全て組み合わせたものである。即ち、第１実施形態における前記環状の地中壁２０で囲まれた領域の少なくとも外周下端部の増しフーチング２１の真下の地盤８中に、複数の既設杭１２の水平抵抗に有効な範囲を固化改良した地盤改良部２５Ａを設け、環状の地中壁２０の内側の平面全領域における洗掘９を受けた地盤８の表層部にコンクリートスラブ２５Ｂを打設・構築し、環状の地中壁２０の内側で、既設フーチング１１及び増しフーチング２１とコンクリートスラブ２５Ｂとの間の空間に、軽量中詰め材２２を充填している。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００５０】
この補強構造によれば、地盤改良部２５Ａを設けたこと、コンクリートスラブ２５Ｂを設けたこと、軽量中詰め材を充填したことによる相乗効果を期待することができ、より耐力の増強を図ることができる。それ以外の作用効果は第１〜第４実施形態と同様である。
【００５１】
＜第６実施形態＞
図７は第６実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【００５２】
この第６実施形態の補強構造は、第１実施形態における前記環状の地中壁２０の内側で、環状の地中壁２０の内側で既設杭１２の周囲の洗掘９を受けた地盤８中に、先端２４ａが所定位置（支持層７）まで達する増設杭２４を構築し、既設フーチング１１の外周部に増設した増しフーチング２１を、環状の地中壁２０の上端及び増設杭２４の頭部２４ｂに一体に結合したものであり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００５３】
この補強構造によれば、既設杭１２の周囲に増設杭２４を設けているので、第１実施形態の構造より更に耐力を増強させることができる。それ以外の作用効果は第１実施形態と同様である。
【００５４】
＜第７実施形態＞
図８は第７実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【００５５】
この第７実施形態の補強構造は、第６実施形態における前記環状の地中壁２０の内側で、既設フーチング１１及び増しフーチング２１と洗掘９を受けた地盤８との間の空間に軽量中詰め材２２を充填したものであり、その他の構成は第６実施形態と同様である。
【００５６】
この補強構造によれば、既設フーチング１１及び増しフーチング２１と洗掘９を受けた地盤８との間の空間に軽量中詰め材２２を充填しているので、慣性力の増加をできるだけ抑えながら、設計地盤面以上の地中壁の剛性アップを図ることができ、より耐力の増強を図ることができる。それ以外の作用効果は第６実施形態と同様である。
【００５７】
＜第８実施形態＞
図９は第８実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図、図１０は図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【００５８】
この第８実施形態の補強構造は、第６実施形態における前記環状の地中壁２０で囲まれた領域の少なくとも外周下端部の増しフーチング２１の真下の地盤８中に、複数の既設杭１２及び増設杭２４の水平抵抗に有効な範囲を固化改良した地盤改良部２５Ａを設けたものであり、その他の構成は第６実施形態と同様である。
【００５９】
ここで、固化改良は、複数の既設杭１２の水平抵抗に有効な範囲の深度まで所定の薬液または固化材を注入すること、または、攪拌混合することで行う。なお、地盤改良部２５Ａを設ける範囲は、深さ方向については、地中壁２０の内側の全深度であっても、一部の深度であってもよい。また、水平方向については、地中壁２０で囲まれた領域の外周部のみであっても、全領域であってもよい。
【００６０】
この補強構造によれば、環状の地中壁２０の少なくとも下端部に地盤改良部２５Ａを設けたので、地中壁２０の下端部及び増設杭２４の下端部を自由端から固定端とすることができる。従って、地中壁２０及び増設杭２４の剛性を高めることができ、流木等に対する抵抗力を増大させることができる。また、既設杭１２を囲繞するように地盤改良を施せば、既設杭１２の剛性アップも図ることができる。それ以外の作用効果は第６実施形態と同様である。
【００６１】
＜第９実施形態＞
図１１は第９実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【００６２】
この第９実施形態の補強構造は、第６実施形態における前記環状の地中壁２０の内側の平面全領域における前記洗掘９を受けた地盤８の表層部にコンクリートスラブ２５Ｂを打設・構築したものであり、その他の構成は第６実施形態と同様である。
【００６３】
コンクリートスラブ２５Ｂは、図１１に示すように、該当地盤面をスラブ２５Ｂの厚み相当分だけ先に掘り下げておき、後でその掘り下げた厚み分だけを埋め戻すようにコンクリートを打設して構築してもよいし、該当地盤面の上に積み上げるように構築してもよい。
【００６４】
前者は、地中壁２０の内外の地盤８のレベルを揃えることができるので、地中壁２０にコンクリートスラブ２５Ｂによる側方圧力がかからないようにすることができる。また、後者は、地盤８の表層部の掘り下げが不要であるから、作業負担を減らせる。
【００６５】
また、前者の地盤の掘り下げの代わりに、攪拌混合処理により地盤改良を施して、コンクリートスラブ２５Ｂを構築することもできる。
【００６６】
この補強構造によれば、コンクリートスラブ２５Ｂを設けたことにより、地中壁２０の剛性を高めることができ、流木等に対する抵抗力を増大させることができる。それ以外の作用効果は第６実施形態と同様である。
【００６７】
＜第１０実施形態＞
図１２は第１０実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【００６８】
この第１０実施形態の補強構造は、第６〜第９実施形態の特徴を全て組み合わせたものであり、その他の構成は第６実施形態と同様である。即ち、第６実施形態における前記環状の地中壁２０で囲まれた領域の少なくとも外周下端部の増しフーチング２１の真下の地盤８中に、複数の既設杭１２の水平抵抗に有効な範囲を固化改良した地盤改良部２５Ａを設け、環状の地中壁２０の内側の平面全領域における洗掘９を受けた地盤８の表層部にコンクリートスラブ２５Ｂを打設・構築し、環状の地中壁２０の内側で、既設フーチング１１及び増しフーチング２１とコンクリートスラブ２５Ｂとの間の空間に、軽量中詰め材２２を充填している。
【００６９】
この補強構造によれば、地盤改良部２５Ａを設けたこと、コンクリートスラブ２５Ｂを設けたこと、軽量中詰め材を充填したことによる相乗効果を期待することができ、より耐力の増強を図ることができる。それ以外の作用効果は第６〜第９実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図
【図４】図３のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【図９】本発明の第８実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図１１】本発明の第９実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１０実施形態の水上構造物の補強構造を示す断面図である。
【図１３】従来の水上構造物に修復すべき問題が発生した状態を示す断面図である。
【図１４】従来の対策工法の概要を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
６  河川
７  支持層（所定位置）
８  水底地盤
１０  既設橋脚
１１  既設フーチング
１２  既設杭
１２ａ  先端
１２ｂ  頭部
２０  地中壁
２１  増しフーチング
２２  軽量中詰め材（中詰め材）
２４  増設杭
２４ａ  先端
２４ｂ  頭部
２５Ａ  地盤改良部
２５Ｂ  コンクリートスラブ
【図１】
0005147361.tif 000002
【図２】
0005147361.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005147361.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005147361.tif 000008
【図８】
0005147361.tif 000009
【図９】
0005147361.tif 000010
【図１０】
0005147361.tif 000011
【図１１】
0005147361.tif 000012
【図１２】
0005147361.tif 000013
【図１３】
0005147361.tif 000014
【図１４】
0005147361.tif 000015