先週は、継杭の溶接について、紹介しました。
今回は、その検査方法を紹介します。
その試験は、浸透探傷試験(カラーチェック)(JIS Z 2343)です。
これは、材料の非破壊検査法の一種で、一般に行われている方法は、染色浸透探傷法です。
簡単に手順を書きますと、
最初に、溶接部に浸透性のよい赤色の液を吹付けて割れ部分に浸透させます。
その後、一度ふき取り、さらに白色になる現像液を吹付けます。
これに、にじみ出た赤色により欠陥を発見する方法です。
英語では、PI (penetrant inspection) やPT(penetrant testing, 浸透探傷試験)とも呼ばれ、材料表面に開口した傷(クラック)を探し出すことができます。
吸水性の良いものやポーラス(多孔質)なもの以外のほぼ全ての材料に使用できますが、検出できるのは表面の開口している傷のみです。
クラックは大きな応力のかかる場所などに生じる亀裂ですが、クラック端は半径が非常に小さいため応力が集中し、クラックは次第に進展して材料の強度低下や破壊を招きます。
これを事前に発見する「カラーチェック」は、非常に大切な検査です。
浸透探傷検査は、以下に挙げる観察方法・余剰浸透液の除去方法・現像方法の組み合わせでひとつの検査方法となります。
①観察方法による分類: 染色浸透探傷検査と蛍光浸透探傷検査
②余剰浸透液の除去方法による分類: 溶剤除去性浸透探傷検査・水洗性浸透探傷検査・後乳化性浸透探傷検査
③現像方法としては、速乾式現像法・湿式現像法・乾式現像法・無現像法
このような各方法を組み合わせ、例えば、「染色浸透探傷検査・溶剤除去性・速乾式現像法」などとなります。
特に、浸透液の除去に溶剤を使用する染色浸透探傷検査はダイ・チェック (dye check) と呼ばれることもあります。
それでは以下、検査作業手順です。
- 前処理 – 表面の洗浄
- 浸透処理 – 浸透液の塗布、浸透
- 洗浄処理 – 浸透液の除去
- 現像処理
- 観察
- 後処理 – 現像液の除去
まず被検査材料の表面を清浄にし、乾燥させた後、検査用の浸透液(赤色など)を塗布してクラックに染みこませます。
下記写真は、某現場における浸透液塗布状況です↓
(クリック拡大)

塗布にはスプレーのほか刷毛塗りなどの方法もあります。
浸透時間は浸透液の種類や被検査物の材質・温度などにより決めます(一般的に5~10分程度でそれより長い場合もあります)。
適当な浸透時間経過後に、材料表面からいったん浸透液を除去します。
既述したように、これには水洗と溶剤による方法とがあります。
このとき、クラック内にのみ浸透液が残るような、適度な洗浄が必要とされます(たとえば、洗浄液を直接スプレーするのではなく、ウエスに含ませて拭う、等)。
下記写真は、某現場における洗浄液塗布状況です↓
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表面が乾燥したら現像液(白色など)を塗布する。
下記写真は、某現場における現像液塗布状況です↓
(クリック拡大)

これにより、クラック内にしみこんでいた浸透液が材料表面ににじみ出し、指示模様を描く。
下記写真は、某現場における塗布完了状況です↓
(クリック拡大)


所定の時間内に、目視により観察・判定を行ったら、材料表面の浸透液や現像液を除去して終了です。
※利点と制限
他の非破壊検査と同様、材料を破壊せずにクラックの検出を行うことができるため、出荷物の全品検査などに用いることができます。
特に染色浸透探傷は、特別な設備を必要とせず現場で手軽に実施できるという大きな利点があります。
また、磁粉探傷検査や電磁誘導による渦電流検査等の電気/磁気を用いる方法と違い、非金属材料にも一般に適用できる点が優れています。
一方で、いずれの浸透探傷検査法も、表面に露出したクラックしか検出できないという欠点をもちます。
さらに、原理上、液体を吸いこむ性質を持つ多孔質の表面をもつ材料(ある種の金属材料や複合材料、木材・スポンジ・発泡材料など)には適用できません。
材料内部にクラックが存在すると思われる場合には、超音波探傷検査や放射線透過検査といった、別の非破壊検査方法を用いる必要があります。
いずれの試験を選択するかは、現場の状況・材料・工法等を十分に検討し、担当監督員に確認し、決定する必要があります。
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建造物の基礎における「杭工事」は、過去6回ほど記事にしています。
今回は、継杭の溶接工法を紹介します。
継杭とは、必要な杭の長さが、一本の杭では足りない場合に、継手を設けて打設時に連結して打ち込む杭のことをいいます。
先に打ち込む杭が下杭、それに継ぐ杭が上杭と呼ばれます。
例えば、施工杭長が15mという事であれば、上杭C種=7mと下杭A種=8mの2本杭を溶接で連結し施工したりします。
杭の現場継手は、溶接継手と無溶接継手とありますが、今回は溶接継手の半自動溶接という方法を、記述します。
こういった特殊作業には、専用の資格が必要となり、資格を持った技能者が施工に当たります。
継杭溶接の一般的な仕様です。
A.杭の継手の工法は、特記による。
特記がなければ、アーク溶接による溶接継手とする。
B.継手の施工に当たっては、上下杭の軸線を同一線上に合わせる。
C.継手の溶接は、溶接方法に応じた次の技能資格者が行う。
a)手溶接を行う場合は、JIS Z 3801(手溶接技術検定における試験方法及び判定基準)によるA-2H程度、または(社)日本溶接協会規格 WES 8106によるFP-A-2Pの技量を有する者。
b)半自動溶接を行う場合は、JIS Z 3841(半自動溶接技術検定における試験方法及び判定基準) によるSS-2H程度、若しくは(社)日本溶接協会規格 WES 8106によるFP-SS-2P又はFP-SA-2Pの技量を有する者。
c)自動溶接を行う場合は、JIS Z 3841によるSS-2F又はSA-2F以上の技量を有し、自動溶接に 1年以上従事した者。
d)a)又はb)によることが困難な場合は、手溶接にあってはA-2F、半自動溶接にあってはSS-2F又 は、SA-2Fの技量を有し、1又は2と同等以上の能力があると認められる者。
D.溶接施工は、JIS A 7201(遠心力コンクリート杭の施工標準)及び(社)日本溶接協会規格 WES 7601(基礎杭打設時における溶接作業標準)による。
E.溶接部の確認は、JIS A 7201の9.6溶接部の検査による。
F.準備作業
杭継手溶接部における表面の錆・泥土などの溶接に有害な付着物を、ワイヤーブラシ及び布などで除去する。
気温が0℃から-15℃の場合は、溶接部から100㎜以内の部分をプロパンバーナーで36℃以上に余熱してから行う。
G.溶接ワイヤー
溶接ワイヤーは、JISZ3313「軟鋼及び高張力鋼用アーク溶接フラックス入りワイヤー」を使用する。
また、ワイヤー径は、3.2㎜とする。
H.溶接機
溶接機は、半自動溶接機を使用する
I.溶接施工
a)降雨、または強風(10m/S以上)の時は施工しない。
ただし、ある程度の風で溶接部及び溶接工が影響を受けないようにシートで防護処置を行う場合は、責任技術者の承諾を受けて行う。
b)溶接ワイヤーの保持は、適当なアーク長さと角度を保ち、運棒に注意して十分な溶け込みを確認する。
c)溶接は、全周溶接とし、余盛りは3㎜以下とする。
d)溶接完了後は、スラグを取り除く。
J.外観検査
溶接完了後は、目視によって、溶接部に欠陥がないか検査する。
建込みから、溶接までの作業手順です。
A.上杭の建込
①上杭を下杭と同様の手順で、吊り込む。
②下杭・上杭の溶接端板をウエス・ワイヤーブラシで清掃する。
③下杭に建込バンドを取り付ける。
④上杭を下杭に載せる。
⑤上下の杭軸が一直線になるようにして、溶接開先部の食い違い量は2㎜以下、ルートかんかくは4㎜以下に調整する。
⑥溶接開先部を仮止め溶接する。
⑦建込バンドを外す。
B.継手溶接
①開先部の泥や錆をワイヤーブラシで取り除く。
②継手溶接を行う。
下記写真が、某現場における継杭溶接状況です↓
(クリック拡大)



杭工事は、奥が深いので、これからも度々紹介する予定です。
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今回は杭工事です。
紹介するのは、数ある工法のなかの「圧入工法」です。
杭を構築する工法としては、
打撃系
圧入系
掘削系
ハイブリッド系
等があります。
そのなかの「圧入系」とは、油圧による静荷重を用いて、既製杭を地中に押し込む工法です。
それでは、さっそく施工手順を説明します。
今回の圧入工法(プレボーリング併用)は、「オチパイル圧入工法」です。
「越智建設株式会社」さんのホームページを参考にさせていただきました。
材料(PC既製杭 250mm)も搬入されます↓
(クリック拡大)

・杭芯ずれ対策として専用のパイルスケールを使用します。
・使用するオーガー径は、杭径と同径とします。
・オーガーの鉛直性は、掘削開始前に水準器によりチェックします。
・掘削速度は、孔壁の崩壊や孔曲がりが生じないよう、0.4m/sec以下とします。
3.逆回転でオーガーを引き抜きます。
・急激なオーガーの引抜きにより、先端地盤に負圧が発生し、ボイリングを引起す可能性があるため、引抜き速度は掘削速度に準じます。
・杭の鉛直性は施工助手が2方向以上から確認し、最終的には、杭に水準器等を用いてチェックします。
5.油圧で所定の高さまで、杭を圧入します。
(クリック拡大)

・押込み速度は、鉛直性を確保するため、砂質土、粘性土とも0.2m/sec以下とします。
以上で完了です。
他の工法と違い、とても簡易で迅速な施工が可能です。
また、水やセメントを使用しないため、現場がきれいに仕上がります。
それにしても、杭工事はいろいろな工法があり、また年々進化しているのではないでしょうか。
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建築技術者のためのJASS4杭工事Q&A(2005)
杭頭補強筋です。
以前、「パイルスタッド」という記事にて、杭頭と基礎との、あたらしい接合方法を記述しました。
今回は、元来施工されてきた一般的な、杭頭補強を紹介します。
これは、杭頂部を基礎に締結する工法で、パイルキャップにて杭頭を塞ぎ、そこに杭頭補強のための鉄筋かごを組み挿入し、中詰めコンクリートを打設する方法です。
この鉄筋かごを一般的に、杭頭補強筋と称します。
既製コンクリート杭の場合、杭頭と基礎との接合方法は、固定の程度により異なってきます。
①A形(半固定)の場合
基礎内に杭を100mm程度埋め込むことによる半固定的なタイプです。
杭頭部の中詰めコンクリート補強筋は、杭頭切断によって生じるプレストレス減少による張力低下分等を補うものです。
②B形(固定)の場合
基礎フーチング内に杭を杭径長さ分埋め込むタイプです。
このタイプは杭頭切断によって生じるプレストレス減少のための杭頭部の補強ならびにほぼ固定に近い固定度の確保を目的としています。
場所打ちコンクリート杭の場合は、一般に杭頭は、固定とする場合が多く、杭筋の定着長さについては、L1とします。
現在、杭頭を塞ぐパイルキャップと、杭頭補強筋が一緒になった、製品が使われています。
これは簡潔な構造で、技能工の熟練を必要とせず合理的な配筋施工が容易かつ正確にでき、効率性及び経済性にも優れた杭頭補強筋ユニットです。
建物と杭とを強固に結合でき、さらになんといっても、工場生産により配筋精度及び品質が一定しているのが、魅力的です。
杭の径により、杭頭補強の本数、太さ、長さが決められます。
下記写真は、一般的な杭頭補強の納まり図と、規格表です。
規格寸法表は、あくまでも参考値で、設計図書が優先します。(クリック拡大)

下記写真は、実際の底キャップ付杭頭部補強鉄筋の材料と、セッティング状況です。
(クリック拡大)

杭基礎の耐震問題に関連して
場所打ちコンクリート杭のコンクリートに関連する施工指針・同解説第2版
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