拡底杭及び拡底バケット
【課題】拡底部が低くても拡底率を大きくできるとともに応力集中が発生し難い拡底杭を提供する。
【解決手段】杭の底部となる部分に軸部１０１よりも直径を拡大させた拡底部１０２が形成される拡底杭１００である。
そして、この拡底部１０２は、軸部１０１から下方に向けて朝顔状に広がる漸次拡幅部１０２ｂを有している。
また、この漸次拡幅部１０２ｂは、軸部１０１の側線の下端に上端が接続する中心１０２ｃが杭の外側にある円弧を、杭の軸心を中心に回転させることで形成される。
【解決手段】杭の底部となる部分に軸部１０１よりも直径を拡大させた拡底部１０２が形成される拡底杭１００である。
そして、この拡底部１０２は、軸部１０１から下方に向けて朝顔状に広がる漸次拡幅部１０２ｂを有している。
また、この漸次拡幅部１０２ｂは、軸部１０１の側線の下端に上端が接続する中心１０２ｃが杭の外側にある円弧を、杭の軸心を中心に回転させることで形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭の底部となる部分に軸部よりも拡大させた拡底部が形成される拡底杭と、その拡底杭を構築するための拡底バケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、杭の底部となる部分に軸部よりも拡大させた拡底部が設けられる場所打ちコンクリート杭としての拡底杭が知られている（特許文献１〜３など参照）。
【０００３】
この拡底杭は、地面にスタンドパイプを建て込み、その内側を掘削機によって掘削して軸部となる部分を形成し、その下方に軸部の直径を拡底バケットによって徐々に広げて切削した拡底部となる部分を形成することによって構築する。
【０００４】
この拡底部は、側線が下方に向けて直線的に広がる截頭円錐状の傾斜拡幅部と、その下方に設けられる円柱状の垂直部とによって構成される。
【特許文献１】特開２００４−２６３５６１号公報
【特許文献２】特開２００１−１６４８６７号公報
【特許文献３】特開昭５９−４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した従来の拡底杭では、円柱状の軸部の下端と截頭円錐状の傾斜拡幅部の上端との境界には角部が形成されるので、その角部に応力が集中して局所破壊を起こすおそれがある。
【０００６】
また、従来の建築基礎構造設計基準（日本建築学会）では、傾斜拡幅部の傾斜角度を１２度以内に抑えるように規制されていたため、軸部に対して拡底部の直径を大きくしたい場合は、傾斜拡幅部を高くすることで拡底率（拡底部の径／軸部の径）を大きくしなければならなかった。
【０００７】
しかしながら拡底部が高くなると、地盤を掘削する掘削土量が増加するとともに、使用する拡底バケットも大型になるので、小型の掘削機に取り付けることができなくなり、サブクレーンを使用したり、大型の掘削機に切り替えたりしなければならなくなる。
【０００８】
また、拡底部を形成する地盤は、杭の支持層となる地盤であるため硬い地盤が多く、従来の拡底バケットでは切削が困難な場合があった。
【０００９】
そこで、本発明は、拡底部が低くても拡底率を大きくできるとともに応力集中が発生し難い拡底杭、及び硬い地盤であっても杭の拡底部を容易に形成できる拡底バケット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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の拡底杭は、杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部が形成される拡底杭であって、前記拡底部は、前記軸部から下方に向けて朝顔状に広がる漸次拡幅部を有することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記漸次拡幅部は、前記軸部の側線の下端に上端が接続する中心が杭の外側にある円弧を、杭の軸心を中心に回転させることで形成されるものとすることができる。
【００１２】
また、本発明の拡底バケットは、杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部を形成するための拡底バケットであって、円筒状の本体部と、その本体部の直径を拡大させるように開放可能に形成された拡幅翼部とを備え、該拡幅翼部の側端部は凹状の曲線で形成されるとともに、回転自在のローラビットがその側端部の延設方向に間隔を置いて複数設けられていることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記拡幅翼部の側端部の前記ローラビットとローラビットとの間には、固定ビットが固着されている。
【００１４】
また、前記拡幅翼部よりも下方の前記本体部の下端には突出部が形成されていることが好ましい。ここで、この突出部には、その直径を調整する円環状のスタビライザーを着脱自在に設けることもできる。
【００１５】
さらに、前記拡幅翼部は、下端付近に幅が略一定の等幅部が形成されるとともにそれより上方が先細りする形状に形成されており、その等幅部の側端部に前記ローラビットと板状の切削板刃部とを切替可能に構成することもできる。
【００１６】
また、前記本体部の内部には、アースドリルのケリーバからの力を受ける伝達軸部が前記本体部の上下方向に移動可能に配設されるとともに、その伝達軸部に屈曲自在に連結された連結部材の下端が前記拡幅翼部に接続されており、前記ケリーバ下端と前記伝達軸部との間には減速装置が介在されるように構成することができる。
【００１７】
ここで、前記伝達軸部は、前記本体部の内部に取り付けられたガイド筒にスライド自在に収容されており、そのガイド筒の上端に着脱自在に装着される開度調整プレートの高さによって前記伝達軸部の下方への移動量が設定されるように構成することができる。
【００１８】
さらに、前記伝達軸部は前記本体部の内部に取り付けられたガイド筒にスライド自在に収容されるとともに、前記ガイド筒の周面には軸方向と交差する方向に傾いたスライド溝が形成されており、前記伝達軸部と前記連結部材との連結部を前記スライド溝から突出させてそれをガイドに前記伝達軸部を上下方向に移動させることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成された本発明の拡底杭は、軸部から朝顔状に広がる漸次拡幅部が形成される。
【００２０】
このため、一定の割合で直線的に径が大きくなる従来の拡底杭の形状に比べて、高さが低くても拡底部の径を大きくすることができる。また、朝顔状に広がっていくので形状が急変する個所がなく、応力集中が起き難い。
【００２１】
さらに、中心が杭の外側にある円弧で曲線状に広がる漸次拡幅部を形成すれば、軸部に近い部分で広がる倍率を抑えられるとともに、底部に近づくにつれて拡底率を大幅に増加させることができる。
【００２２】
すなわち、応力集中が起き易い軸部と拡底部との境界付近での変化を極力抑えながらも、短距離で拡底率を大きくできるので、応力集中が起き難いうえに適度に応力を分散させることができる。
【００２３】
また、このように構成された本発明の拡底バケットは、拡幅翼部の側端部に回転自在のローラビットが複数設けられており、このローラビットを地盤に食い込ませて溝状に切削することができ、その溝間に挟まれた地盤が脆くなって切削し易くなる。このため、硬い地盤であっても容易に広げていくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１（ａ）は、本実施の形態の拡底杭１００の構成を説明する説明図である。
【００２６】
まず、構成から説明すると、この拡底杭１００は、地上から所定の直径で円柱状に延設される軸部１０１と、その下方に軸部１０１よりも直径を拡大させて形成される拡底部１０２とから主に構成される。
【００２７】
この拡底杭１００は、地盤を掘削した孔の中に鉄筋などの鋼材を建て込み、コンクリートを打設することによって形成される場所打ちコンクリート杭である。
【００２８】
また、拡底部１０２は、軸部１０１より大きな直径で杭底から円柱状に立ち上がる拡底杭１００の底板としての垂直部１０２ａと、その垂直部１０２ａの上端と軸部１０１の下端を繋ぐ朝顔状の漸次拡幅部１０２ｂとから構成される。
【００２９】
この漸次拡幅部１０２ｂは、図１（ａ）の側面図に示すように、鉛直線状の軸部１０１の側線と垂直部１０２ａの側線とを曲線状に連結する側線を備えており、朝顔の花を伏せたような形状（又は山の裾野のような形状）に形成される。
【００３０】
この漸次拡幅部１０２ｂの曲線状の側線は、杭の外側にある点を中心１０２ｃとする半径Ｒの円弧によって形成されており、漸次拡幅部１０２ｂの直径は、下方にいくに従って増加率が大きくなっている。
【００３１】
ここで、軸部１０１の直径を分母にし、拡底部１０２の直径を分子にすると、杭の拡底率は、垂直部１０２ａの直径を軸部１０１の直径で除した値になり、漸次拡幅部１０２ｂの直径を軸部１０１の直径で除した拡幅倍率は、下方に向かうに従って１から徐々に大きくなり、垂直部１０２ａとの境界で拡底率と等しくなる。
【００３２】
この漸次拡幅部１０２ｂの拡幅倍率の増加は、半径Ｒが小さいと軸部１０１近傍の変化が小さく垂直部１０２ａ近傍で急激に大きくなるようになり、半径Ｒが大きくなるにつれて一定に近い割合で増加するようになる。
【００３３】
他方、図１（ｂ）は、従来の円錐型拡底杭８の構成を説明する側面図である。この円錐型拡底杭８は、円柱状の軸部８１と、拡底部８２とから構成され、拡底部８２は、垂直部８２ａと、截頭円錐状の傾斜拡幅部８２ｂとから構成される。
【００３４】
この傾斜拡幅部８２ｂは、側線が直線状の斜辺となっているため、軸部８１と拡底部８２との境界には、形状が急変する角部８４が形成される。
【００３５】
また、傾斜拡幅部の傾斜角度を１２度とした場合、図１（ａ）に示した本実施の形態の拡底杭１００の拡底部１０２と同じ高さでは、図１（ｂ）の二点鎖線で示した程度の拡底率の小さい拡底部８３にしかならず、拡底率を同じくするためには実線で示した拡底部８２のように傾斜拡幅部８２ｂを高くする必要がある。
【００３６】
図２は、本実施の形態の拡底杭１００の形状効果を確認するためにおこなった解析の解析モデル９を示した図である。
【００３７】
この解析モデル９は、拡底杭１００の断面の軸心より右側の部分を対称軸９３の右側にモデル化したもので、軸部１０１の直径をＤ、拡底部１０２の拡底径をＤＷとして拡底杭モデル９１を作成した。
【００３８】
また、この拡底杭モデル９１の周囲には、３層の地盤モデル９２ａ，９２ｂ，９２ｃを作成し、拡底杭モデル９１の側面との間には周面モデル９１ａを介在させた。
【００３９】
また、地盤モデル９２ａ，９２ｂ，９２ｃの鉛直境界９４は、鉛直方向への移動を拘束し、水平境界９５は水平方向の移動を拘束した。
【００４０】
なお、図２に示した解析モデル９はメッシュ分割の図示が省略されているが、拡底杭モデル９１、周面モデル９１ａ、地盤モデル９２ａ，９２ｂ，９２ｃの内部は、適切な数及び形状のメッシュに分割されている。
【００４１】
このようにして作成した解析モデル９を使用し、拡底杭モデル９１の上端に荷重Ｗを載荷して有限要素法（ＦＥＭ）による解析をおこなった。
【００４２】
図３（ａ）は、このＦＥＭ解析の結果として得られた応力分布を、拡底杭１００の断面の右半分に模式的に示した図である。
【００４３】
この図３（ａ）によれば、漸次拡幅部１０２ｂの曲線状の側面の略中央辺りに幅広く最大応力が発生しており、その部分を中心に同心円状に応力が分散されている状態がわかる。
【００４４】
これに対して図３（ｂ）は、比較のために円錐型拡底杭８をモデル化して解析をおこなった結果の応力分布図であり、この形状では角部８４近傍に応力集中が発生し、局所的な破壊を引き起こすおそれがあることがわかる。
【００４５】
なお、図３（ａ），（ｂ）の応力分布図は、模式図であるため最大応力値を記載していないが、拡底杭１００の最大応力に比べて円錐型拡底杭８の最大応力（応力集中部の応力）は1.2倍以上の値を示した。
【００４６】
また、表１には、押し抜きせん断応力とＦＥＭ解析のせん断応力で耐力が確認できた複数種類の拡底杭１００を例示する。
【００４７】
【表１】
【００４８】
このように構成された本実施の形態の拡底杭１００は、軸部１０１から朝顔状に広がる漸次拡幅部１０２ｂが形成される。
【００４９】
このため、一定の割合で直線的に径が大きくなる従来の円錐型拡底杭８の形状に比べて、高さが低くても拡底部１０２の径を大きくすることができる。また、漸次拡幅部１０２ｂは軸部１０１から朝顔状になだらかに広がっていくので形状が急変する個所がなく、応力集中が起き難い。
【００５０】
さらに、中心１０２ｃが杭の外側にある円弧で曲線状に広がる漸次拡幅部１０２ｂを形成すれば、軸部１０１に近い部分で広がる倍率を抑えられるとともに、底部に近づくにつれて拡底率を大幅に増加させることができる。
【００５１】
すなわち、応力集中が起き易い軸部１０１と拡底部１０２との境界付近での変化を極力抑えながらも、短距離で拡底率を大きくできるので、応力集中が起き難いうえに適度に応力を分散させることができる。
【００５２】
また、拡底部１０２の高さを低くできれば、掘削土量を大幅に削減できるので、工期が短くなるうえに、排土量を少なくすることができる。
【００５３】
さらに、掘削土量が削減できると、掘削時の応力開放による先端地盤のゆるみも低減できるので、支持地盤を良好な状態に保つことができる。
【００５４】
また、拡底部１０２を小さくすることによって拡底杭１００の自重を低減できるので、その分、載荷重量を大きくすることができる。
【００５５】
さらに、側面を曲線状にすることで直線状の場合に比べて周面積が増加するため、周面摩擦力を杭の支持力に算入できる場合は、支持力を増加させることができる。
【実施例１】
【００５６】
以下、前記した実施の形態の拡底杭１００を構築するための拡底バケット１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００５７】
図４は、拡底杭１００を構築する際に使用する実施例１の拡底バケット１の構成を示した斜視図である。
【００５８】
まず、構成から説明すると、実施例１の拡底バケット１は、円筒状の本体部１１と、その本体部１１の直径を拡大させるように開放可能に形成された二枚の拡幅翼部１２，１２とを備えている。
【００５９】
この拡底バケット１は、アースドリル（図示せず）に取り付けられる装置であって、詳細には旋回体、ブーム、ケリーロープ、ケリーバ２などを備えたアースドリルのケリーバ２の下端に、ピンなどを介して着脱自在に取り付けられる。
【００６０】
この拡底バケット１の本体部１１は、図示しない掘削用バケットによって掘削された図９（ａ）に示すような掘削孔６０に挿入できる程度の直径に形成されており、上部に円環状のスタビライザー４が配置されている。
【００６１】
また、拡幅翼部１２，１２は、拡底バケット１を吊り上げた際には閉鎖されて円筒状の本体部１１の側面の一部を形成し、図９（ｂ）に示すように掘削孔６０に挿入されたときに開放されて掘削孔６０の壁面を切削して拡幅する。
【００６２】
この拡幅翼部１２は、図５に示すように下端付近に幅が略一定の等幅部１２ａが形成されるとともに、それより上方は先細りする三角形状の三角状部１２ｂが形成されて、図７に示すように平面視円弧状に形成されている。
【００６３】
この等幅部１２ａは、例えば500mm程度の高さに形成され、この等幅部１２ａによって切削された部分が厚さ500mm程度の拡底杭１００の底板としての垂直部１０２ａとなる。
【００６４】
また、三角状部１２ｂは、直角三角形の斜辺となる側端部が、凹状の曲線になるように中心が外側にある円弧で形成されている。
【００６５】
さらに、この拡幅翼部１２の側端部には、図４に示すように側端部の延設方向に間隔を置いて複数のローラビット１２１，・・・が設けられている。
【００６６】
このローラビット１２１は、図８（ａ）に示すように、算盤の珠状のビット部１２１ａが側端部に固定された軸１２１ｂを中心に回転するように取り付けられている。
【００６７】
また、このローラビット１２１とローラビット１２１との間には、ローラビット１２１よりも側方への突出量の少ない固定ビット１２２が複数固着されている。
【００６８】
すなわち、このローラビット１２１は固定ビット１２２よりも外側に突出しており、ローラビット１２１が掘削壁面６に先に当接して地盤が溝状に切削される。
【００６９】
また、このローラビット１２１は、軸１２１ｂを中心に回転するので、硬い地盤に当接した際には回転することによって過大な応力の発生を抑えることができる。
【００７０】
なお、本体部１１には、拡幅翼部１２，１２を閉じた際にローラビット１２１，・・・や固定ビット１２２，・・・を収容できるような切欠部１１ａが形成されている。
【００７１】
そして、この拡幅翼部１２の下方の内側面には、連結部材１４１の下端が固定されており、その連結部材１４１を介して作用する力によって拡幅翼部１２が開閉する。
【００７２】
すなわち、本体部１１の内部には、図４，５に示すようにアースドリルのケリーバ２の下端が接続される伝達軸部１４が収容されていて、この伝達軸部１４の下端に連結部材１４１の上端がユニバーサルジョイント構造で屈曲自在に連結される。
【００７３】
なお、実施例１では、この伝達軸部１４とケリーバ２の下端との間には、減速装置３が介在されていて、減速装置３の下部と伝達軸部１４の上端が連結フランジ５によって連結されている。また、このフランジ５の上部及び下部は、図１０に示すような補強板５ａ，５ｂによって補強されている。
【００７４】
この減速装置３は、回転によって拡底バケット１に負荷がかかった時点で作動し、拡底バケット１の回転を遅くすることでトルクを増大させる装置である。すなわち、減速装置３の内部で組み合わされるギア数によって減速及びトルクの増大が図れるので、比較的小規模のアースドリルであっても大口径の拡底部１０２を有する拡底杭１００を構築することができるようになる。
【００７５】
また、伝達軸部１４は、上端が開口された筒状のガイド筒１５に収容され、本体部１１の上下方向（軸方向）に移動可能となるように構成されている。
【００７６】
このガイド筒１５の外周面の上部及び下部には、取付板１５１，・・・の一側がそれぞれ溶接などで固着され、取付板１５１，・・・の他側は本体部１１の内側面に固着されている。
【００７７】
また、このガイド筒１５の対向する周面部には、長円状のスライド溝１５２，１５２がガイド筒１５の長手方向に延設されており、そのスライド溝１５２，１５２から伝達軸部１４と連結部材１４１とを連結させる連結部としての連結バー１４２が突出される。
【００７８】
この連結バー１４２は、図６（図５のＡ−Ａ断面）に示すように、円筒管状の伝達軸部１４の下端付近の軸直交方向に貫通させた孔に嵌め込まれた補強管１４ａに挿通される。
【００７９】
この連結バー１４２の両端は、スライド溝１５２，１５２から突出されて、その突出した両端部には円筒状の補強カバー１４２ａ，１４２ａがそれぞれ装着される。
【００８０】
そして、ケリーバ２を図６のＲ方向に回転させると減速装置３を介して伝達軸部１４に回転力が伝達されて伝達軸部１４が回転し、それに伴って回転する連結バー１４２に取り付けられた補強カバー１４２ａ，１４２ａがガイド筒１５を押し動かして回転させ、ガイド筒１５に取り付けられた取付板１５１，・・・を介して伝達された回転力によって本体部１１が回転する。
【００８１】
この補強カバー１４２ａ，１４２ａには、それぞれ反対方向に延設された連結部材１４１，１４１の上端がそれぞれ屈曲自在に固定されている。
【００８２】
また、連結部材１４１の下端は、図５に示すように拡幅翼部１２の内側面に取り付けられた固定部１４１ａに屈曲自在に連結されている。
【００８３】
このように構成された拡底バケット１は、図５の二点鎖線で示すように本体部１１に対して伝達軸部１４が引き上げられた状態のときには、連結バー１４２の補強カバー１４２ａがスライド溝１５２の上端に位置し、連結部材１４１が起立して拡幅翼部１２，１２が閉じられている。
【００８４】
この状態から伝達軸部１４が下方に移動すると、補強カバー１４２ａがスライド溝１５２に沿って下降するとともに、連結部材１４１の上下のユニバーサルジョイントが屈曲することによって連結部材１４１が傾斜して、拡幅翼部１２，１２が側方に押し出されて開くことになる（図５の実線及び破線参照）。
【００８５】
図７は、拡幅翼部１２，１２の動きを説明するために、一方の拡幅翼部１２が開き、他方の拡幅翼部１２が閉じた状態を平面図に示したものであるが、実際にはこのような状態になることはなく、拡幅翼部１２，１２は同時に開閉する。
【００８６】
この図７に示されているように、拡幅翼部１２によって拡幅前の直径と略同程度の幅の環状の拡幅部、言い換えれば３倍近い直径の最大拡底部１２０を形成することができる。
【００８７】
また、本体部１１の内部には、拡幅翼部１２を閉じた際に内部に入り込み過ぎないように、閉翼ストッパ１２５が設けられており、この閉翼ストッパ１２５に拡幅翼部１２の側端部付近の内周面を当接させることで所定の位置に拡幅翼部１２を停止させる。
【００８８】
さらに、拡幅翼部１２の内周面に取り付けられた固定部１４１ａには、屈曲自在に連結部材１４１の下端が連結されることになるが、図７に示すように拡幅翼部１２が開いているときと閉じているときとでは連結部材１４１の延伸方向が変わることになる。
【００８９】
また、本体部１１の下端には、図４，５に示すように拡幅翼部１２，１２よりも下方に突出部１３が形成されている。例えば、3m程度の高さの拡底バケット１に対して200〜600mm程度の高さの突出部１３を設ける。
【００９０】
さらに、この突出部１３には円錐状の蓋部１３１が開閉自在に取り付けられ、図１０に示すようにこの蓋部１３１を開くことによって本体部１１の内部に溜まった掘削土砂を排出する。
【００９１】
次に、実施例１の拡底杭１００の構築方法について説明するとともにその作用について説明する。
【００９２】
まず、アースドリルのケリーバ２の下端に掘削用バケット（図示せず）を取り付けて、図９（ａ）に示すような円筒状の掘削孔６０を構築する。
【００９３】
そして、一旦、掘削用バケットを掘削孔６０から引き上げてケリーバ２から外し、代わりに拡底バケット１をケリーバ２の下端に取り付ける。
【００９４】
この状態で掘削孔６０に拡底バケット１を降下させ、拡底バケット１の下面を掘削孔６０の底部に当接させて図９（ａ）に示した状態にする。
【００９５】
続いてアースドリルを駆動させてケリーバ２を回転させると、減速装置３によって減速して伝達された回転力によって拡底バケット１が回転を始める。この減速装置３を介在させることで、拡底バケット１の回転に対する抵抗力が大きい場合でも小さなケリーバ２のトルクで回転させることができる。
【００９６】
また、この減速装置３は、本体部１１の内部に収容することができるので、拡底バケット１をケリーバ２に取り付けるために必要な高さを低くすることができ、比較的小規模のアースドリルにも取り付けることができる。
【００９７】
このように掘削孔６０の底部に拡底バケット１の下面を当接させた状態では、これ以上拡底バケット１の本体部１１が下がることがない。これに対してケリーバ２の自重などが伝達される伝達軸部１４は、ガイド筒１５に沿って下がることになる。
【００９８】
そして、本体部１１が下降しない状態で伝達軸部１４だけが下がると、その下端に屈曲自在に連結された連結部材１４１の下端が外側に広がって拡幅翼部１２，１２が少し開くことになる。
【００９９】
この拡幅翼部１２，１２の側端部には、複数のローラビット１２１，・・・と固定ビット１２２，・・・が設けられており、図８（ａ）に示すようにローラビット１２１，・・・によって溝状に掘削壁面６が切削されるとともに、その間の地盤が固定ビット１２２，・・・によって掻き削れられる。
【０１００】
すなわち、ローラビット１２１は外側に向けて鋭角形状となっているため、硬い地盤にも食い込み易く、また、食い込ませた地盤が固すぎて抵抗が大きい場合は回転して過大な応力の発生を避けることができるので、ビット部１２１ａが破損したり短期間に磨耗したりすることがほとんど起きない。
【０１０１】
また、ローラビット１２１，・・・によって先行して溝状に地盤を切削することで、その溝間の地盤は上下の拘束力が小さくなって崩れ易くなるので、固定ビット１２２，・・・によって効率的に掻き落とすことができ、固定ビット１２２，・・・に作用する負荷を低減できる。
【０１０２】
そして、掘削壁面６が切削されると、さらに拡幅翼部１２，１２が外側に広がり易くなるので、ケリーバ２の回転に伴って拡底バケット１が回転するとともに徐々に拡幅翼部１２，１２の開度が大きくなって、最終的には図９（ｂ）に示すような円筒形の上に朝顔を伏せたような拡幅掘削孔としての拡底部６０ｂが形成される。
【０１０３】
また、拡幅翼部１２，１２が開き始めると、図９（ｂ）に示すように突出部１３が埋設されたような状態になって地盤に拘束されるようになるので、拡幅時の抵抗が大きくなっても拡底バケット１の下端の位置がずれることがなく、拡幅翼部１２，１２の左右の開度が均等になって正確な位置に正確な形状の拡底部６０ｂを形成することができる。
【０１０４】
このようにして削孔される拡底杭１００の掘削孔６０は、例えば直径900mm程度の軸部６０ａに対して拡底部６０ｂを2000mm程度まで広げることができる。
【０１０５】
一方、この拡幅掘削時に発生した掘削土砂は、回転する拡幅翼部１２，１２によって本体部１１の内部に掻き集められる。
【０１０６】
そして、ケリーバ２を吊り上げると、伝達軸部１４がガイド筒１５に沿って上昇し、その伝達軸部１４に連結された連結部材１４１が起き上がるとともに拡幅翼部１２，１２が閉じていく。
【０１０７】
この状態で更にケリーバ２の吊り上げを続けると、連結バー１４２の補強カバー１４２ａがスライド溝１５２の上端に当接し、本体部１１が持ち上げられることになる。
【０１０８】
このようにして掘削土砂を内部に収容させた拡底バケット１を土捨て場まで移動させ、図１０に示すように蓋部１３１を開放すると、掘削土砂が拡底バケット１から排出される。
【０１０９】
また、このようなローラビット１２１，・・・と固定ビット１２２とによって切削された掘削壁面６は、図８（ａ）に示すように凹凸となる場合があるので、掘削壁面６を面一に形成したい場合は、一旦、拡底バケット１を引き上げてローラビット１２１，・・・が固定された掘削刃を着脱部１２４から外し、代わりに図８（ｂ）に示すような板状の切削板刃部１２３を、着脱部１２４を介して拡幅翼部１２の側端部に固定する。
【０１１０】
そして、再び掘削孔６０に拡底バケット１を挿入してケリーバ２を回転させるとともに拡幅翼部１２，１２を広げ、掘削壁面６に切削板刃部１２３を当接させることで面一のきれいな掘削壁面６を形成することができる。
【０１１１】
このようにして掘削された掘削孔６０には、鉄筋籠を挿入し、コンクリートを打設することによって場所打ちコンクリートからなる拡底杭１００を完成させる。
【実施例２】
【０１１２】
以下、実施例１で説明した拡底バケット１の他の実施例について説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１１３】
図１１は、伝達軸部１４の下降量を調整するためにガイド筒１５の上面に開度調整プレート７を配置した状態を示した図である。
【０１１４】
すなわち、前記実施例１では、連結バー１４２の補強カバー１４２ａをスライド溝１５２の下端に当接させて拡幅翼部１２，１２を最大限まで広げたが、拡底杭によっては拡底部６０ｂを最大拡底部１２０になるまで拡幅する必要がない場合もある。
【０１１５】
そこで、ガイド筒１５の上面に伝達軸部１４の直径より大きな貫通孔を備えた板状の開度調整プレート７を配置して、伝達軸部１４が下がり過ぎないように調整することができる。この伝達軸部１４の移動量は、開度調整プレート７の高さで調整することができ、この高さは一枚当たりの高さや枚数で調整する。
【０１１６】
また、この開度調整プレート７は、半割りにして蝶番で開閉自在に接続しておくことで、伝達軸部１４の側面側から容易に装着させることができる。
【０１１７】
なお、この実施例２では前記実施例１で配置した減速装置３は取り付けずに、ケリーバ２の下端を伝達軸部１４の上端に連結フランジ５によって連結している。
【０１１８】
また、連結フランジ５の下面には補強板５ａ，・・・が取り付けられており、開度調整プレート７に衝突しても変形しないように補強されている。
【０１１９】
そして、伝達軸部１４が所定の位置まで降下すると、この連結フランジ５の下面が開度調整プレート７に当接して、それよりも下方に伝達軸部１４が降下しなくなる。
【０１２０】
このように伝達軸部１４の降下が途中で止まると、拡幅翼部１２，１２も途中まで開いた状態で止まり、所望する拡底部６０ｂの大きさに留めることができる。
【０１２１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【０１２２】
以下、前記した実施例１，２とは別の形態の拡底バケットについて説明する。なお、前記実施例１，２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１２３】
この実施例３では、図１２に示すように、周面に斜めにスライド溝１５２Ａを設けたガイド筒１５Ａを使用する場合について説明する。
【０１２４】
このガイド筒１５Ａは、少なくとも上方が開放された円筒状の管材であって、外周面の上部及び下部に固着された取付板１５１Ａ，１５１Ｂを介して本体部１１Ａの内側面に固定される。
【０１２５】
また、このガイド筒１５Ａの周面には、図１２（ａ），（ｂ）に示すように軸方向と交差する方向に傾いたスライド溝１５２Ａが形成されている。ここで、図１２（ａ）は図１２（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ方向から見た側面図である。
【０１２６】
このスライド溝１５２Ａの両側には、円筒状の補強管１５３，１５３が配設されて補強されている。
【０１２７】
このようなガイド筒１５Ａには、伝達軸部１４の下端に設けられた連結バー１４２の補強カバー１４２ａがスライド溝１５２Ａから突出されるようにして伝達軸部１４が収容される。
【０１２８】
そして、伝達軸部１４が回転しながら上下方向に移動すると、突出した補強カバー１４２ａが向きを変えながら上下に移動することになる。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、補強カバー１４２ａは、スライド溝１５２Ａの上端に当接しているときは図の左側に突出し、下端に当接しているときは紙面垂直方向に突出する。
【０１２９】
このように連結部材１４１に連結させる補強カバー１４２ａが、ガイド筒１５Ａの周囲を回りながら上下に移動するように構成することで、拡幅翼部１２，１２の開閉時に発生するねじれを相殺させることができ、連結部材１４１やユニバーサルジョイントなどに過剰な応力を発生させることなく、滑らかに拡幅翼部１２，１２を開閉させることができる。
【０１３０】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１，２と略同様であるので説明を省略する。
【実施例４】
【０１３１】
以下、前記した実施例１とは別の形態の実施例４について説明する。なお、前記実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１３２】
この実施例４では、本体部１１よりも直径の大きな軸部６０ａが掘削された掘削孔６０に拡底部６０ｂを形成する場合について説明する。
【０１３３】
このように本体部１１よりも直径の大きな掘削孔６０に拡底バケット１を挿入した場合、本体部１１と掘削孔６０の壁面との間に隙間が開くので、図１３に示すように本体部１１の上部と下部にスタビライザー４と下部スタビライザー部１３３とを張り出させて、拡底時に本体部１１が中心位置からずれないようにする。
【０１３４】
すなわち、上部のスタビライザー４は、１／４円弧状のスライド板４ａ，・・・が直径方向に押し出されて本体部１１と掘削孔６０の壁面との間を埋める。また、下部スタビライザー部１３３は、図１４に示すように、本体部１１と同径である胴体部１３２の外周に円環状に配設されて、胴体部１３２と掘削孔６０の壁面との間を埋める。
【０１３５】
このように実施例４の突出部１３Ａは、円筒状の胴体部１３２と、その外周に配設される円環状の下部スタビライザー部１３３と、胴体部１３２の下面を塞ぐ円錐状の蓋部１３１とによって主に構成されている。
【０１３６】
また、この下部スタビライザー部１３３は、例えば１／４円弧状の鋼製函体である円弧部１３３ａ，・・・を４体繋ぎ合わせて形成されるもので、この円弧部１３３ａの周方向端部には直径方向に延設される凸条１３３ｂと凹条１３３ｃがそれぞれ形成されている。
【０１３７】
そして、円弧部１３３ａの凸条１３３ｂ及び凹条１３３ｃを、その両側の円弧部１３３ａ，１３３ａの凹条１３３ｃ及び凸条１３３ｂに差し込み、図１４に示すようにボルト１３３ｅ，・・・によって隣接する円弧部１３３ａ，・・・間を接合する。
【０１３８】
また、この円弧部１３３ａの内周面の略中央には、図１４に示すように凸部１３３ｄが形成されており、この凸部１３３ｄを嵌合させる凹部１３２ａが胴体部１３２の外周面に形成されている（図１３参照）。
【０１３９】
そして、円弧部１３３ａの内周面を胴体部１３２の外周面に当接させることによって凸部１３３ｄを凹部１３２ａに嵌合させ、図１４に示すようにボルト１３４によって両者を接合する。
【０１４０】
このように下部スタビライザー部１３３の外周面が面一に連続して形成されていれば、拡底バケット１を回転させて拡幅翼部１２，１２を開く際に、一時的に偏心した荷重が突出部１３Ａに作用しても、下部スタビライザー部１３３が掘削壁面６に食い込んで拡底バケット１の回転の支障となるようなことが起きない。
【０１４１】
また、下部スタビライザー部１３３は、それ自体が凸条１３３ｂを凹条１３３ｃに差し込むことによって強固に一体化されるとともに、凸部１３３ｄと凹部１３２ａの嵌合によって胴体部１３２とも強固に一体化されている。
【０１４２】
このため、拡底バケット１を回転させたときに胴体部１３２と下部スタビライザー部１３３との間に発生するせん断力や円弧部１３３ａ，・・・間に発生するせん断力に対して、充分に抵抗させることができる。
【０１４３】
このような拡幅翼部１２，１２を開く際に地盤から受ける抵抗は、拡底バケット１の上部に比べて下部の方が大きくなるため、この実施例４では下部スタビライザー部１３３のみを円環状の構成にしたが、これに限定されるものではなく、上部のスタビライザー４も下部スタビライザー部１３３と同様の構成にすることができる。
【０１４４】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【０１４５】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１４６】
例えば、前記実施の形態では、漸次拡幅部１０２の側面は円弧を杭の軸心回りに回転させて朝顔状に形成したが、これに限定されるものではなく、軸部１０１の下端と垂直部１０２ａの上端とが、外周を杭の軸心側に向けた凹状の曲線で連結されていればよい。
【０１４７】
また、拡底杭１００を構築する装置として実施例１乃至４において拡底バケット１の説明をしたが、これに限定されるものではなく、別の機構の拡底バケットや深礎工法などで拡底部１０２が朝顔状に広がる拡底杭１００を構築してもよい。また、前記実施の形態の拡底杭１００は、実施例１乃至４の突出部１３，１３Ａによって形成される部分を示していないが、この部分は、設けても設けなくてもよい。
【０１４８】
さらに、前記実施例１などでは拡幅翼部１２，１２の上方までローラビット１２１，・・・を設けたが、これに限定されるものではなく、ローラビット１２１，・・・を着脱式に構成して、掘削する地盤が軟らかい場合は上方のローラビット１２１，・・・を外すなどして調整をおこなうことができる。
【０１４９】
また、前記実施例１などでは平面視円弧板状の拡幅翼部１２について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば三角状部１２ｂは骨組み構造であってもよい。さらに、本体部１１についても等幅部１２ａ，１２ａ間を塞ぐ部分が円弧板状に形成されていればよく、それよりも上方は骨組み構造にしたり上方に向けて広がる三角形状の部分を省略したりすることができる。
【０１５０】
そして、前記実施例１では、拡底バケット１の内部に減速装置３が収容される構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば減速装置３とスタビライザー４が一体に構成されたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】（ａ）は本発明の最良の実施の形態の拡底杭の概略構成を説明する説明図であって、（ｂ）は従来の円錐型拡底杭の概略構成を説明する説明図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の拡底杭の解析をおこなうための解析モデルの説明図である。
【図３】（ａ）は本発明の最良の実施の形態の拡底杭の応力分布を説明する模式図であって、（ｂ）は従来の円錐型拡底杭の応力分布を説明する模式図である。
【図４】実施例１の拡底バケットの概略構成を説明する斜視図である。
【図５】拡底バケットの構成を説明する側面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】拡幅翼部の拡幅範囲を説明するための説明図である。
【図８】（ａ）はローラビットの掘削形状を説明するための拡大詳細図、（ｂ）は切削板刃部の掘削形状を説明するための拡大詳細図である。
【図９】（ａ）は拡幅前の掘削孔に拡底バケットを配置した状態を示した説明図、（ｂ）は拡幅時の拡底部と拡底バケットの状態を示した説明図である。
【図１０】拡底バケットの排土方法を説明する斜視図である。
【図１１】実施例２の開度調整プレートを配置した拡底バケットの構成を示した断面図である。
【図１２】実施例３のガイド筒の構成を説明する図であって、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線方向から見た側面図である。
【図１３】実施例４の下部スタビライザー部を設けた拡底バケットの概略構成を説明する斜視図である。
【図１４】実施例４の突出部の構成を上から見た平面図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１００ 拡底杭
１０１ 軸部
１０２ 拡底部
１０２ａ 垂直部
１０２ｂ 漸次拡幅部
１０２ｃ 中心
１ 拡底バケット
１１，１１Ａ 本体部
１２ 拡幅翼部
１２ａ 等幅部
１２ｂ 三角状部
１２１ ローラビット
１２２ 固定ビット
１２３ 切削板刃部
１２４ 着脱部
１３，１３Ａ 突出部
１３３ 下部スタビライザー部（スタビライザー）
１４ 伝達軸部
１４２ 連結バー（連結部）
１４２ａ 補強カバー（連結部）
１４１ 連結部材
１５，１５Ａ ガイド筒
１５２，１５２Ａ スライド溝
２ ケリーバ
３ 減速装置
６０ａ 軸部
６０ｂ 拡底部
７ 開度調整プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭の底部となる部分に軸部よりも拡大させた拡底部が形成される拡底杭と、その拡底杭を構築するための拡底バケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、杭の底部となる部分に軸部よりも拡大させた拡底部が設けられる場所打ちコンクリート杭としての拡底杭が知られている（特許文献１〜３など参照）。
【０００３】
この拡底杭は、地面にスタンドパイプを建て込み、その内側を掘削機によって掘削して軸部となる部分を形成し、その下方に軸部の直径を拡底バケットによって徐々に広げて切削した拡底部となる部分を形成することによって構築する。
【０００４】
この拡底部は、側線が下方に向けて直線的に広がる截頭円錐状の傾斜拡幅部と、その下方に設けられる円柱状の垂直部とによって構成される。
【特許文献１】特開２００４−２６３５６１号公報
【特許文献２】特開２００１−１６４８６７号公報
【特許文献３】特開昭５９−４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した従来の拡底杭では、円柱状の軸部の下端と截頭円錐状の傾斜拡幅部の上端との境界には角部が形成されるので、その角部に応力が集中して局所破壊を起こすおそれがある。
【０００６】
また、従来の建築基礎構造設計基準（日本建築学会）では、傾斜拡幅部の傾斜角度を１２度以内に抑えるように規制されていたため、軸部に対して拡底部の直径を大きくしたい場合は、傾斜拡幅部を高くすることで拡底率（拡底部の径／軸部の径）を大きくしなければならなかった。
【０００７】
しかしながら拡底部が高くなると、地盤を掘削する掘削土量が増加するとともに、使用する拡底バケットも大型になるので、小型の掘削機に取り付けることができなくなり、サブクレーンを使用したり、大型の掘削機に切り替えたりしなければならなくなる。
【０００８】
また、拡底部を形成する地盤は、杭の支持層となる地盤であるため硬い地盤が多く、従来の拡底バケットでは切削が困難な場合があった。
【０００９】
そこで、本発明は、拡底部が低くても拡底率を大きくできるとともに応力集中が発生し難い拡底杭、及び硬い地盤であっても杭の拡底部を容易に形成できる拡底バケット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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の拡底杭は、杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部が形成される拡底杭であって、前記拡底部は、前記軸部から下方に向けて朝顔状に広がる漸次拡幅部を有することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記漸次拡幅部は、前記軸部の側線の下端に上端が接続する中心が杭の外側にある円弧を、杭の軸心を中心に回転させることで形成されるものとすることができる。
【００１２】
また、本発明の拡底バケットは、杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部を形成するための拡底バケットであって、円筒状の本体部と、その本体部の直径を拡大させるように開放可能に形成された拡幅翼部とを備え、該拡幅翼部の側端部は凹状の曲線で形成されるとともに、回転自在のローラビットがその側端部の延設方向に間隔を置いて複数設けられていることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記拡幅翼部の側端部の前記ローラビットとローラビットとの間には、固定ビットが固着されている。
【００１４】
また、前記拡幅翼部よりも下方の前記本体部の下端には突出部が形成されていることが好ましい。ここで、この突出部には、その直径を調整する円環状のスタビライザーを着脱自在に設けることもできる。
【００１５】
さらに、前記拡幅翼部は、下端付近に幅が略一定の等幅部が形成されるとともにそれより上方が先細りする形状に形成されており、その等幅部の側端部に前記ローラビットと板状の切削板刃部とを切替可能に構成することもできる。
【００１６】
また、前記本体部の内部には、アースドリルのケリーバからの力を受ける伝達軸部が前記本体部の上下方向に移動可能に配設されるとともに、その伝達軸部に屈曲自在に連結された連結部材の下端が前記拡幅翼部に接続されており、前記ケリーバ下端と前記伝達軸部との間には減速装置が介在されるように構成することができる。
【００１７】
ここで、前記伝達軸部は、前記本体部の内部に取り付けられたガイド筒にスライド自在に収容されており、そのガイド筒の上端に着脱自在に装着される開度調整プレートの高さによって前記伝達軸部の下方への移動量が設定されるように構成することができる。
【００１８】
さらに、前記伝達軸部は前記本体部の内部に取り付けられたガイド筒にスライド自在に収容されるとともに、前記ガイド筒の周面には軸方向と交差する方向に傾いたスライド溝が形成されており、前記伝達軸部と前記連結部材との連結部を前記スライド溝から突出させてそれをガイドに前記伝達軸部を上下方向に移動させることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成された本発明の拡底杭は、軸部から朝顔状に広がる漸次拡幅部が形成される。
【００２０】
このため、一定の割合で直線的に径が大きくなる従来の拡底杭の形状に比べて、高さが低くても拡底部の径を大きくすることができる。また、朝顔状に広がっていくので形状が急変する個所がなく、応力集中が起き難い。
【００２１】
さらに、中心が杭の外側にある円弧で曲線状に広がる漸次拡幅部を形成すれば、軸部に近い部分で広がる倍率を抑えられるとともに、底部に近づくにつれて拡底率を大幅に増加させることができる。
【００２２】
すなわち、応力集中が起き易い軸部と拡底部との境界付近での変化を極力抑えながらも、短距離で拡底率を大きくできるので、応力集中が起き難いうえに適度に応力を分散させることができる。
【００２３】
また、このように構成された本発明の拡底バケットは、拡幅翼部の側端部に回転自在のローラビットが複数設けられており、このローラビットを地盤に食い込ませて溝状に切削することができ、その溝間に挟まれた地盤が脆くなって切削し易くなる。このため、硬い地盤であっても容易に広げていくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１（ａ）は、本実施の形態の拡底杭１００の構成を説明する説明図である。
【００２６】
まず、構成から説明すると、この拡底杭１００は、地上から所定の直径で円柱状に延設される軸部１０１と、その下方に軸部１０１よりも直径を拡大させて形成される拡底部１０２とから主に構成される。
【００２７】
この拡底杭１００は、地盤を掘削した孔の中に鉄筋などの鋼材を建て込み、コンクリートを打設することによって形成される場所打ちコンクリート杭である。
【００２８】
また、拡底部１０２は、軸部１０１より大きな直径で杭底から円柱状に立ち上がる拡底杭１００の底板としての垂直部１０２ａと、その垂直部１０２ａの上端と軸部１０１の下端を繋ぐ朝顔状の漸次拡幅部１０２ｂとから構成される。
【００２９】
この漸次拡幅部１０２ｂは、図１（ａ）の側面図に示すように、鉛直線状の軸部１０１の側線と垂直部１０２ａの側線とを曲線状に連結する側線を備えており、朝顔の花を伏せたような形状（又は山の裾野のような形状）に形成される。
【００３０】
この漸次拡幅部１０２ｂの曲線状の側線は、杭の外側にある点を中心１０２ｃとする半径Ｒの円弧によって形成されており、漸次拡幅部１０２ｂの直径は、下方にいくに従って増加率が大きくなっている。
【００３１】
ここで、軸部１０１の直径を分母にし、拡底部１０２の直径を分子にすると、杭の拡底率は、垂直部１０２ａの直径を軸部１０１の直径で除した値になり、漸次拡幅部１０２ｂの直径を軸部１０１の直径で除した拡幅倍率は、下方に向かうに従って１から徐々に大きくなり、垂直部１０２ａとの境界で拡底率と等しくなる。
【００３２】
この漸次拡幅部１０２ｂの拡幅倍率の増加は、半径Ｒが小さいと軸部１０１近傍の変化が小さく垂直部１０２ａ近傍で急激に大きくなるようになり、半径Ｒが大きくなるにつれて一定に近い割合で増加するようになる。
【００３３】
他方、図１（ｂ）は、従来の円錐型拡底杭８の構成を説明する側面図である。この円錐型拡底杭８は、円柱状の軸部８１と、拡底部８２とから構成され、拡底部８２は、垂直部８２ａと、截頭円錐状の傾斜拡幅部８２ｂとから構成される。
【００３４】
この傾斜拡幅部８２ｂは、側線が直線状の斜辺となっているため、軸部８１と拡底部８２との境界には、形状が急変する角部８４が形成される。
【００３５】
また、傾斜拡幅部の傾斜角度を１２度とした場合、図１（ａ）に示した本実施の形態の拡底杭１００の拡底部１０２と同じ高さでは、図１（ｂ）の二点鎖線で示した程度の拡底率の小さい拡底部８３にしかならず、拡底率を同じくするためには実線で示した拡底部８２のように傾斜拡幅部８２ｂを高くする必要がある。
【００３６】
図２は、本実施の形態の拡底杭１００の形状効果を確認するためにおこなった解析の解析モデル９を示した図である。
【００３７】
この解析モデル９は、拡底杭１００の断面の軸心より右側の部分を対称軸９３の右側にモデル化したもので、軸部１０１の直径をＤ、拡底部１０２の拡底径をＤＷとして拡底杭モデル９１を作成した。
【００３８】
また、この拡底杭モデル９１の周囲には、３層の地盤モデル９２ａ，９２ｂ，９２ｃを作成し、拡底杭モデル９１の側面との間には周面モデル９１ａを介在させた。
【００３９】
また、地盤モデル９２ａ，９２ｂ，９２ｃの鉛直境界９４は、鉛直方向への移動を拘束し、水平境界９５は水平方向の移動を拘束した。
【００４０】
なお、図２に示した解析モデル９はメッシュ分割の図示が省略されているが、拡底杭モデル９１、周面モデル９１ａ、地盤モデル９２ａ，９２ｂ，９２ｃの内部は、適切な数及び形状のメッシュに分割されている。
【００４１】
このようにして作成した解析モデル９を使用し、拡底杭モデル９１の上端に荷重Ｗを載荷して有限要素法（ＦＥＭ）による解析をおこなった。
【００４２】
図３（ａ）は、このＦＥＭ解析の結果として得られた応力分布を、拡底杭１００の断面の右半分に模式的に示した図である。
【００４３】
この図３（ａ）によれば、漸次拡幅部１０２ｂの曲線状の側面の略中央辺りに幅広く最大応力が発生しており、その部分を中心に同心円状に応力が分散されている状態がわかる。
【００４４】
これに対して図３（ｂ）は、比較のために円錐型拡底杭８をモデル化して解析をおこなった結果の応力分布図であり、この形状では角部８４近傍に応力集中が発生し、局所的な破壊を引き起こすおそれがあることがわかる。
【００４５】
なお、図３（ａ），（ｂ）の応力分布図は、模式図であるため最大応力値を記載していないが、拡底杭１００の最大応力に比べて円錐型拡底杭８の最大応力（応力集中部の応力）は1.2倍以上の値を示した。
【００４６】
また、表１には、押し抜きせん断応力とＦＥＭ解析のせん断応力で耐力が確認できた複数種類の拡底杭１００を例示する。
【００４７】
【表１】
【００４８】
このように構成された本実施の形態の拡底杭１００は、軸部１０１から朝顔状に広がる漸次拡幅部１０２ｂが形成される。
【００４９】
このため、一定の割合で直線的に径が大きくなる従来の円錐型拡底杭８の形状に比べて、高さが低くても拡底部１０２の径を大きくすることができる。また、漸次拡幅部１０２ｂは軸部１０１から朝顔状になだらかに広がっていくので形状が急変する個所がなく、応力集中が起き難い。
【００５０】
さらに、中心１０２ｃが杭の外側にある円弧で曲線状に広がる漸次拡幅部１０２ｂを形成すれば、軸部１０１に近い部分で広がる倍率を抑えられるとともに、底部に近づくにつれて拡底率を大幅に増加させることができる。
【００５１】
すなわち、応力集中が起き易い軸部１０１と拡底部１０２との境界付近での変化を極力抑えながらも、短距離で拡底率を大きくできるので、応力集中が起き難いうえに適度に応力を分散させることができる。
【００５２】
また、拡底部１０２の高さを低くできれば、掘削土量を大幅に削減できるので、工期が短くなるうえに、排土量を少なくすることができる。
【００５３】
さらに、掘削土量が削減できると、掘削時の応力開放による先端地盤のゆるみも低減できるので、支持地盤を良好な状態に保つことができる。
【００５４】
また、拡底部１０２を小さくすることによって拡底杭１００の自重を低減できるので、その分、載荷重量を大きくすることができる。
【００５５】
さらに、側面を曲線状にすることで直線状の場合に比べて周面積が増加するため、周面摩擦力を杭の支持力に算入できる場合は、支持力を増加させることができる。
【実施例１】
【００５６】
以下、前記した実施の形態の拡底杭１００を構築するための拡底バケット１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００５７】
図４は、拡底杭１００を構築する際に使用する実施例１の拡底バケット１の構成を示した斜視図である。
【００５８】
まず、構成から説明すると、実施例１の拡底バケット１は、円筒状の本体部１１と、その本体部１１の直径を拡大させるように開放可能に形成された二枚の拡幅翼部１２，１２とを備えている。
【００５９】
この拡底バケット１は、アースドリル（図示せず）に取り付けられる装置であって、詳細には旋回体、ブーム、ケリーロープ、ケリーバ２などを備えたアースドリルのケリーバ２の下端に、ピンなどを介して着脱自在に取り付けられる。
【００６０】
この拡底バケット１の本体部１１は、図示しない掘削用バケットによって掘削された図９（ａ）に示すような掘削孔６０に挿入できる程度の直径に形成されており、上部に円環状のスタビライザー４が配置されている。
【００６１】
また、拡幅翼部１２，１２は、拡底バケット１を吊り上げた際には閉鎖されて円筒状の本体部１１の側面の一部を形成し、図９（ｂ）に示すように掘削孔６０に挿入されたときに開放されて掘削孔６０の壁面を切削して拡幅する。
【００６２】
この拡幅翼部１２は、図５に示すように下端付近に幅が略一定の等幅部１２ａが形成されるとともに、それより上方は先細りする三角形状の三角状部１２ｂが形成されて、図７に示すように平面視円弧状に形成されている。
【００６３】
この等幅部１２ａは、例えば500mm程度の高さに形成され、この等幅部１２ａによって切削された部分が厚さ500mm程度の拡底杭１００の底板としての垂直部１０２ａとなる。
【００６４】
また、三角状部１２ｂは、直角三角形の斜辺となる側端部が、凹状の曲線になるように中心が外側にある円弧で形成されている。
【００６５】
さらに、この拡幅翼部１２の側端部には、図４に示すように側端部の延設方向に間隔を置いて複数のローラビット１２１，・・・が設けられている。
【００６６】
このローラビット１２１は、図８（ａ）に示すように、算盤の珠状のビット部１２１ａが側端部に固定された軸１２１ｂを中心に回転するように取り付けられている。
【００６７】
また、このローラビット１２１とローラビット１２１との間には、ローラビット１２１よりも側方への突出量の少ない固定ビット１２２が複数固着されている。
【００６８】
すなわち、このローラビット１２１は固定ビット１２２よりも外側に突出しており、ローラビット１２１が掘削壁面６に先に当接して地盤が溝状に切削される。
【００６９】
また、このローラビット１２１は、軸１２１ｂを中心に回転するので、硬い地盤に当接した際には回転することによって過大な応力の発生を抑えることができる。
【００７０】
なお、本体部１１には、拡幅翼部１２，１２を閉じた際にローラビット１２１，・・・や固定ビット１２２，・・・を収容できるような切欠部１１ａが形成されている。
【００７１】
そして、この拡幅翼部１２の下方の内側面には、連結部材１４１の下端が固定されており、その連結部材１４１を介して作用する力によって拡幅翼部１２が開閉する。
【００７２】
すなわち、本体部１１の内部には、図４，５に示すようにアースドリルのケリーバ２の下端が接続される伝達軸部１４が収容されていて、この伝達軸部１４の下端に連結部材１４１の上端がユニバーサルジョイント構造で屈曲自在に連結される。
【００７３】
なお、実施例１では、この伝達軸部１４とケリーバ２の下端との間には、減速装置３が介在されていて、減速装置３の下部と伝達軸部１４の上端が連結フランジ５によって連結されている。また、このフランジ５の上部及び下部は、図１０に示すような補強板５ａ，５ｂによって補強されている。
【００７４】
この減速装置３は、回転によって拡底バケット１に負荷がかかった時点で作動し、拡底バケット１の回転を遅くすることでトルクを増大させる装置である。すなわち、減速装置３の内部で組み合わされるギア数によって減速及びトルクの増大が図れるので、比較的小規模のアースドリルであっても大口径の拡底部１０２を有する拡底杭１００を構築することができるようになる。
【００７５】
また、伝達軸部１４は、上端が開口された筒状のガイド筒１５に収容され、本体部１１の上下方向（軸方向）に移動可能となるように構成されている。
【００７６】
このガイド筒１５の外周面の上部及び下部には、取付板１５１，・・・の一側がそれぞれ溶接などで固着され、取付板１５１，・・・の他側は本体部１１の内側面に固着されている。
【００７７】
また、このガイド筒１５の対向する周面部には、長円状のスライド溝１５２，１５２がガイド筒１５の長手方向に延設されており、そのスライド溝１５２，１５２から伝達軸部１４と連結部材１４１とを連結させる連結部としての連結バー１４２が突出される。
【００７８】
この連結バー１４２は、図６（図５のＡ−Ａ断面）に示すように、円筒管状の伝達軸部１４の下端付近の軸直交方向に貫通させた孔に嵌め込まれた補強管１４ａに挿通される。
【００７９】
この連結バー１４２の両端は、スライド溝１５２，１５２から突出されて、その突出した両端部には円筒状の補強カバー１４２ａ，１４２ａがそれぞれ装着される。
【００８０】
そして、ケリーバ２を図６のＲ方向に回転させると減速装置３を介して伝達軸部１４に回転力が伝達されて伝達軸部１４が回転し、それに伴って回転する連結バー１４２に取り付けられた補強カバー１４２ａ，１４２ａがガイド筒１５を押し動かして回転させ、ガイド筒１５に取り付けられた取付板１５１，・・・を介して伝達された回転力によって本体部１１が回転する。
【００８１】
この補強カバー１４２ａ，１４２ａには、それぞれ反対方向に延設された連結部材１４１，１４１の上端がそれぞれ屈曲自在に固定されている。
【００８２】
また、連結部材１４１の下端は、図５に示すように拡幅翼部１２の内側面に取り付けられた固定部１４１ａに屈曲自在に連結されている。
【００８３】
このように構成された拡底バケット１は、図５の二点鎖線で示すように本体部１１に対して伝達軸部１４が引き上げられた状態のときには、連結バー１４２の補強カバー１４２ａがスライド溝１５２の上端に位置し、連結部材１４１が起立して拡幅翼部１２，１２が閉じられている。
【００８４】
この状態から伝達軸部１４が下方に移動すると、補強カバー１４２ａがスライド溝１５２に沿って下降するとともに、連結部材１４１の上下のユニバーサルジョイントが屈曲することによって連結部材１４１が傾斜して、拡幅翼部１２，１２が側方に押し出されて開くことになる（図５の実線及び破線参照）。
【００８５】
図７は、拡幅翼部１２，１２の動きを説明するために、一方の拡幅翼部１２が開き、他方の拡幅翼部１２が閉じた状態を平面図に示したものであるが、実際にはこのような状態になることはなく、拡幅翼部１２，１２は同時に開閉する。
【００８６】
この図７に示されているように、拡幅翼部１２によって拡幅前の直径と略同程度の幅の環状の拡幅部、言い換えれば３倍近い直径の最大拡底部１２０を形成することができる。
【００８７】
また、本体部１１の内部には、拡幅翼部１２を閉じた際に内部に入り込み過ぎないように、閉翼ストッパ１２５が設けられており、この閉翼ストッパ１２５に拡幅翼部１２の側端部付近の内周面を当接させることで所定の位置に拡幅翼部１２を停止させる。
【００８８】
さらに、拡幅翼部１２の内周面に取り付けられた固定部１４１ａには、屈曲自在に連結部材１４１の下端が連結されることになるが、図７に示すように拡幅翼部１２が開いているときと閉じているときとでは連結部材１４１の延伸方向が変わることになる。
【００８９】
また、本体部１１の下端には、図４，５に示すように拡幅翼部１２，１２よりも下方に突出部１３が形成されている。例えば、3m程度の高さの拡底バケット１に対して200〜600mm程度の高さの突出部１３を設ける。
【００９０】
さらに、この突出部１３には円錐状の蓋部１３１が開閉自在に取り付けられ、図１０に示すようにこの蓋部１３１を開くことによって本体部１１の内部に溜まった掘削土砂を排出する。
【００９１】
次に、実施例１の拡底杭１００の構築方法について説明するとともにその作用について説明する。
【００９２】
まず、アースドリルのケリーバ２の下端に掘削用バケット（図示せず）を取り付けて、図９（ａ）に示すような円筒状の掘削孔６０を構築する。
【００９３】
そして、一旦、掘削用バケットを掘削孔６０から引き上げてケリーバ２から外し、代わりに拡底バケット１をケリーバ２の下端に取り付ける。
【００９４】
この状態で掘削孔６０に拡底バケット１を降下させ、拡底バケット１の下面を掘削孔６０の底部に当接させて図９（ａ）に示した状態にする。
【００９５】
続いてアースドリルを駆動させてケリーバ２を回転させると、減速装置３によって減速して伝達された回転力によって拡底バケット１が回転を始める。この減速装置３を介在させることで、拡底バケット１の回転に対する抵抗力が大きい場合でも小さなケリーバ２のトルクで回転させることができる。
【００９６】
また、この減速装置３は、本体部１１の内部に収容することができるので、拡底バケット１をケリーバ２に取り付けるために必要な高さを低くすることができ、比較的小規模のアースドリルにも取り付けることができる。
【００９７】
このように掘削孔６０の底部に拡底バケット１の下面を当接させた状態では、これ以上拡底バケット１の本体部１１が下がることがない。これに対してケリーバ２の自重などが伝達される伝達軸部１４は、ガイド筒１５に沿って下がることになる。
【００９８】
そして、本体部１１が下降しない状態で伝達軸部１４だけが下がると、その下端に屈曲自在に連結された連結部材１４１の下端が外側に広がって拡幅翼部１２，１２が少し開くことになる。
【００９９】
この拡幅翼部１２，１２の側端部には、複数のローラビット１２１，・・・と固定ビット１２２，・・・が設けられており、図８（ａ）に示すようにローラビット１２１，・・・によって溝状に掘削壁面６が切削されるとともに、その間の地盤が固定ビット１２２，・・・によって掻き削れられる。
【０１００】
すなわち、ローラビット１２１は外側に向けて鋭角形状となっているため、硬い地盤にも食い込み易く、また、食い込ませた地盤が固すぎて抵抗が大きい場合は回転して過大な応力の発生を避けることができるので、ビット部１２１ａが破損したり短期間に磨耗したりすることがほとんど起きない。
【０１０１】
また、ローラビット１２１，・・・によって先行して溝状に地盤を切削することで、その溝間の地盤は上下の拘束力が小さくなって崩れ易くなるので、固定ビット１２２，・・・によって効率的に掻き落とすことができ、固定ビット１２２，・・・に作用する負荷を低減できる。
【０１０２】
そして、掘削壁面６が切削されると、さらに拡幅翼部１２，１２が外側に広がり易くなるので、ケリーバ２の回転に伴って拡底バケット１が回転するとともに徐々に拡幅翼部１２，１２の開度が大きくなって、最終的には図９（ｂ）に示すような円筒形の上に朝顔を伏せたような拡幅掘削孔としての拡底部６０ｂが形成される。
【０１０３】
また、拡幅翼部１２，１２が開き始めると、図９（ｂ）に示すように突出部１３が埋設されたような状態になって地盤に拘束されるようになるので、拡幅時の抵抗が大きくなっても拡底バケット１の下端の位置がずれることがなく、拡幅翼部１２，１２の左右の開度が均等になって正確な位置に正確な形状の拡底部６０ｂを形成することができる。
【０１０４】
このようにして削孔される拡底杭１００の掘削孔６０は、例えば直径900mm程度の軸部６０ａに対して拡底部６０ｂを2000mm程度まで広げることができる。
【０１０５】
一方、この拡幅掘削時に発生した掘削土砂は、回転する拡幅翼部１２，１２によって本体部１１の内部に掻き集められる。
【０１０６】
そして、ケリーバ２を吊り上げると、伝達軸部１４がガイド筒１５に沿って上昇し、その伝達軸部１４に連結された連結部材１４１が起き上がるとともに拡幅翼部１２，１２が閉じていく。
【０１０７】
この状態で更にケリーバ２の吊り上げを続けると、連結バー１４２の補強カバー１４２ａがスライド溝１５２の上端に当接し、本体部１１が持ち上げられることになる。
【０１０８】
このようにして掘削土砂を内部に収容させた拡底バケット１を土捨て場まで移動させ、図１０に示すように蓋部１３１を開放すると、掘削土砂が拡底バケット１から排出される。
【０１０９】
また、このようなローラビット１２１，・・・と固定ビット１２２とによって切削された掘削壁面６は、図８（ａ）に示すように凹凸となる場合があるので、掘削壁面６を面一に形成したい場合は、一旦、拡底バケット１を引き上げてローラビット１２１，・・・が固定された掘削刃を着脱部１２４から外し、代わりに図８（ｂ）に示すような板状の切削板刃部１２３を、着脱部１２４を介して拡幅翼部１２の側端部に固定する。
【０１１０】
そして、再び掘削孔６０に拡底バケット１を挿入してケリーバ２を回転させるとともに拡幅翼部１２，１２を広げ、掘削壁面６に切削板刃部１２３を当接させることで面一のきれいな掘削壁面６を形成することができる。
【０１１１】
このようにして掘削された掘削孔６０には、鉄筋籠を挿入し、コンクリートを打設することによって場所打ちコンクリートからなる拡底杭１００を完成させる。
【実施例２】
【０１１２】
以下、実施例１で説明した拡底バケット１の他の実施例について説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１１３】
図１１は、伝達軸部１４の下降量を調整するためにガイド筒１５の上面に開度調整プレート７を配置した状態を示した図である。
【０１１４】
すなわち、前記実施例１では、連結バー１４２の補強カバー１４２ａをスライド溝１５２の下端に当接させて拡幅翼部１２，１２を最大限まで広げたが、拡底杭によっては拡底部６０ｂを最大拡底部１２０になるまで拡幅する必要がない場合もある。
【０１１５】
そこで、ガイド筒１５の上面に伝達軸部１４の直径より大きな貫通孔を備えた板状の開度調整プレート７を配置して、伝達軸部１４が下がり過ぎないように調整することができる。この伝達軸部１４の移動量は、開度調整プレート７の高さで調整することができ、この高さは一枚当たりの高さや枚数で調整する。
【０１１６】
また、この開度調整プレート７は、半割りにして蝶番で開閉自在に接続しておくことで、伝達軸部１４の側面側から容易に装着させることができる。
【０１１７】
なお、この実施例２では前記実施例１で配置した減速装置３は取り付けずに、ケリーバ２の下端を伝達軸部１４の上端に連結フランジ５によって連結している。
【０１１８】
また、連結フランジ５の下面には補強板５ａ，・・・が取り付けられており、開度調整プレート７に衝突しても変形しないように補強されている。
【０１１９】
そして、伝達軸部１４が所定の位置まで降下すると、この連結フランジ５の下面が開度調整プレート７に当接して、それよりも下方に伝達軸部１４が降下しなくなる。
【０１２０】
このように伝達軸部１４の降下が途中で止まると、拡幅翼部１２，１２も途中まで開いた状態で止まり、所望する拡底部６０ｂの大きさに留めることができる。
【０１２１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【０１２２】
以下、前記した実施例１，２とは別の形態の拡底バケットについて説明する。なお、前記実施例１，２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１２３】
この実施例３では、図１２に示すように、周面に斜めにスライド溝１５２Ａを設けたガイド筒１５Ａを使用する場合について説明する。
【０１２４】
このガイド筒１５Ａは、少なくとも上方が開放された円筒状の管材であって、外周面の上部及び下部に固着された取付板１５１Ａ，１５１Ｂを介して本体部１１Ａの内側面に固定される。
【０１２５】
また、このガイド筒１５Ａの周面には、図１２（ａ），（ｂ）に示すように軸方向と交差する方向に傾いたスライド溝１５２Ａが形成されている。ここで、図１２（ａ）は図１２（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ方向から見た側面図である。
【０１２６】
このスライド溝１５２Ａの両側には、円筒状の補強管１５３，１５３が配設されて補強されている。
【０１２７】
このようなガイド筒１５Ａには、伝達軸部１４の下端に設けられた連結バー１４２の補強カバー１４２ａがスライド溝１５２Ａから突出されるようにして伝達軸部１４が収容される。
【０１２８】
そして、伝達軸部１４が回転しながら上下方向に移動すると、突出した補強カバー１４２ａが向きを変えながら上下に移動することになる。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、補強カバー１４２ａは、スライド溝１５２Ａの上端に当接しているときは図の左側に突出し、下端に当接しているときは紙面垂直方向に突出する。
【０１２９】
このように連結部材１４１に連結させる補強カバー１４２ａが、ガイド筒１５Ａの周囲を回りながら上下に移動するように構成することで、拡幅翼部１２，１２の開閉時に発生するねじれを相殺させることができ、連結部材１４１やユニバーサルジョイントなどに過剰な応力を発生させることなく、滑らかに拡幅翼部１２，１２を開閉させることができる。
【０１３０】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１，２と略同様であるので説明を省略する。
【実施例４】
【０１３１】
以下、前記した実施例１とは別の形態の実施例４について説明する。なお、前記実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１３２】
この実施例４では、本体部１１よりも直径の大きな軸部６０ａが掘削された掘削孔６０に拡底部６０ｂを形成する場合について説明する。
【０１３３】
このように本体部１１よりも直径の大きな掘削孔６０に拡底バケット１を挿入した場合、本体部１１と掘削孔６０の壁面との間に隙間が開くので、図１３に示すように本体部１１の上部と下部にスタビライザー４と下部スタビライザー部１３３とを張り出させて、拡底時に本体部１１が中心位置からずれないようにする。
【０１３４】
すなわち、上部のスタビライザー４は、１／４円弧状のスライド板４ａ，・・・が直径方向に押し出されて本体部１１と掘削孔６０の壁面との間を埋める。また、下部スタビライザー部１３３は、図１４に示すように、本体部１１と同径である胴体部１３２の外周に円環状に配設されて、胴体部１３２と掘削孔６０の壁面との間を埋める。
【０１３５】
このように実施例４の突出部１３Ａは、円筒状の胴体部１３２と、その外周に配設される円環状の下部スタビライザー部１３３と、胴体部１３２の下面を塞ぐ円錐状の蓋部１３１とによって主に構成されている。
【０１３６】
また、この下部スタビライザー部１３３は、例えば１／４円弧状の鋼製函体である円弧部１３３ａ，・・・を４体繋ぎ合わせて形成されるもので、この円弧部１３３ａの周方向端部には直径方向に延設される凸条１３３ｂと凹条１３３ｃがそれぞれ形成されている。
【０１３７】
そして、円弧部１３３ａの凸条１３３ｂ及び凹条１３３ｃを、その両側の円弧部１３３ａ，１３３ａの凹条１３３ｃ及び凸条１３３ｂに差し込み、図１４に示すようにボルト１３３ｅ，・・・によって隣接する円弧部１３３ａ，・・・間を接合する。
【０１３８】
また、この円弧部１３３ａの内周面の略中央には、図１４に示すように凸部１３３ｄが形成されており、この凸部１３３ｄを嵌合させる凹部１３２ａが胴体部１３２の外周面に形成されている（図１３参照）。
【０１３９】
そして、円弧部１３３ａの内周面を胴体部１３２の外周面に当接させることによって凸部１３３ｄを凹部１３２ａに嵌合させ、図１４に示すようにボルト１３４によって両者を接合する。
【０１４０】
このように下部スタビライザー部１３３の外周面が面一に連続して形成されていれば、拡底バケット１を回転させて拡幅翼部１２，１２を開く際に、一時的に偏心した荷重が突出部１３Ａに作用しても、下部スタビライザー部１３３が掘削壁面６に食い込んで拡底バケット１の回転の支障となるようなことが起きない。
【０１４１】
また、下部スタビライザー部１３３は、それ自体が凸条１３３ｂを凹条１３３ｃに差し込むことによって強固に一体化されるとともに、凸部１３３ｄと凹部１３２ａの嵌合によって胴体部１３２とも強固に一体化されている。
【０１４２】
このため、拡底バケット１を回転させたときに胴体部１３２と下部スタビライザー部１３３との間に発生するせん断力や円弧部１３３ａ，・・・間に発生するせん断力に対して、充分に抵抗させることができる。
【０１４３】
このような拡幅翼部１２，１２を開く際に地盤から受ける抵抗は、拡底バケット１の上部に比べて下部の方が大きくなるため、この実施例４では下部スタビライザー部１３３のみを円環状の構成にしたが、これに限定されるものではなく、上部のスタビライザー４も下部スタビライザー部１３３と同様の構成にすることができる。
【０１４４】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【０１４５】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１４６】
例えば、前記実施の形態では、漸次拡幅部１０２の側面は円弧を杭の軸心回りに回転させて朝顔状に形成したが、これに限定されるものではなく、軸部１０１の下端と垂直部１０２ａの上端とが、外周を杭の軸心側に向けた凹状の曲線で連結されていればよい。
【０１４７】
また、拡底杭１００を構築する装置として実施例１乃至４において拡底バケット１の説明をしたが、これに限定されるものではなく、別の機構の拡底バケットや深礎工法などで拡底部１０２が朝顔状に広がる拡底杭１００を構築してもよい。また、前記実施の形態の拡底杭１００は、実施例１乃至４の突出部１３，１３Ａによって形成される部分を示していないが、この部分は、設けても設けなくてもよい。
【０１４８】
さらに、前記実施例１などでは拡幅翼部１２，１２の上方までローラビット１２１，・・・を設けたが、これに限定されるものではなく、ローラビット１２１，・・・を着脱式に構成して、掘削する地盤が軟らかい場合は上方のローラビット１２１，・・・を外すなどして調整をおこなうことができる。
【０１４９】
また、前記実施例１などでは平面視円弧板状の拡幅翼部１２について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば三角状部１２ｂは骨組み構造であってもよい。さらに、本体部１１についても等幅部１２ａ，１２ａ間を塞ぐ部分が円弧板状に形成されていればよく、それよりも上方は骨組み構造にしたり上方に向けて広がる三角形状の部分を省略したりすることができる。
【０１５０】
そして、前記実施例１では、拡底バケット１の内部に減速装置３が収容される構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば減速装置３とスタビライザー４が一体に構成されたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】（ａ）は本発明の最良の実施の形態の拡底杭の概略構成を説明する説明図であって、（ｂ）は従来の円錐型拡底杭の概略構成を説明する説明図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の拡底杭の解析をおこなうための解析モデルの説明図である。
【図３】（ａ）は本発明の最良の実施の形態の拡底杭の応力分布を説明する模式図であって、（ｂ）は従来の円錐型拡底杭の応力分布を説明する模式図である。
【図４】実施例１の拡底バケットの概略構成を説明する斜視図である。
【図５】拡底バケットの構成を説明する側面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】拡幅翼部の拡幅範囲を説明するための説明図である。
【図８】（ａ）はローラビットの掘削形状を説明するための拡大詳細図、（ｂ）は切削板刃部の掘削形状を説明するための拡大詳細図である。
【図９】（ａ）は拡幅前の掘削孔に拡底バケットを配置した状態を示した説明図、（ｂ）は拡幅時の拡底部と拡底バケットの状態を示した説明図である。
【図１０】拡底バケットの排土方法を説明する斜視図である。
【図１１】実施例２の開度調整プレートを配置した拡底バケットの構成を示した断面図である。
【図１２】実施例３のガイド筒の構成を説明する図であって、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線方向から見た側面図である。
【図１３】実施例４の下部スタビライザー部を設けた拡底バケットの概略構成を説明する斜視図である。
【図１４】実施例４の突出部の構成を上から見た平面図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１００ 拡底杭
１０１ 軸部
１０２ 拡底部
１０２ａ 垂直部
１０２ｂ 漸次拡幅部
１０２ｃ 中心
１ 拡底バケット
１１，１１Ａ 本体部
１２ 拡幅翼部
１２ａ 等幅部
１２ｂ 三角状部
１２１ ローラビット
１２２ 固定ビット
１２３ 切削板刃部
１２４ 着脱部
１３，１３Ａ 突出部
１３３ 下部スタビライザー部（スタビライザー）
１４ 伝達軸部
１４２ 連結バー（連結部）
１４２ａ 補強カバー（連結部）
１４１ 連結部材
１５，１５Ａ ガイド筒
１５２，１５２Ａ スライド溝
２ ケリーバ
３ 減速装置
６０ａ 軸部
６０ｂ 拡底部
７ 開度調整プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部が形成される拡底杭であって、
前記拡底部は、前記軸部から下方に向けて朝顔状に広がる漸次拡幅部を有することを特徴とする拡底杭。
【請求項２】
前記漸次拡幅部は、前記軸部の側線の下端に上端が接続する中心が杭の外側にある円弧を、杭の軸心を中心に回転させることで形成されることを特徴とする請求項１に記載の拡底杭。
【請求項３】
杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部を形成するための拡底バケットであって、
円筒状の本体部と、その本体部の直径を拡大させるように開放可能に形成された拡幅翼部とを備え、該拡幅翼部の側端部は凹状の曲線で形成されるとともに、回転自在のローラビットがその側端部の延設方向に間隔を置いて複数設けられていることを特徴とする拡底バケット。
【請求項１】
杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部が形成される拡底杭であって、
前記拡底部は、前記軸部から下方に向けて朝顔状に広がる漸次拡幅部を有することを特徴とする拡底杭。
【請求項２】
前記漸次拡幅部は、前記軸部の側線の下端に上端が接続する中心が杭の外側にある円弧を、杭の軸心を中心に回転させることで形成されることを特徴とする請求項１に記載の拡底杭。
【請求項３】
杭の底部となる部分に軸部よりも直径を拡大させた拡底部を形成するための拡底バケットであって、
円筒状の本体部と、その本体部の直径を拡大させるように開放可能に形成された拡幅翼部とを備え、該拡幅翼部の側端部は凹状の曲線で形成されるとともに、回転自在のローラビットがその側端部の延設方向に間隔を置いて複数設けられていることを特徴とする拡底バケット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２４０２７０（Ｐ２００８−２４０２７０Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７９０４１（Ｐ２００７−７９０４１）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（５９５０６７４４２）システム計測株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（５９５０６７４４２）システム計測株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
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