PDA Test คืออะไร และทำงานยังไง?

PDA Test (Pile Driving Analyzer Test) ตามมาตรฐาน ASTM D4945 เป็นวิธีทดสอบเสาเข็มแบบ Dynamic โดยใช้น้ำหนักตกกระแทกหัวเสาเข็ม แล้ววัด แรง (Force) และ ความเร่ง (Acceleration) ที่หัวเสาเข็มด้วยเซ็นเซอร์

อุปกรณ์หลัก

  • Strain Gauges 2 คู่: วัด Force ที่หัวเสาเข็ม
  • Accelerometers 2 คู่: วัด Velocity และ Displacement
  • Pile Driving Analyzer (PDA): เครื่องบันทึกและประมวลผลสัญญาณ
  • Drop Weight: ค้อนน้ำหนัก 2-10% ของ Required Capacity

ค่าหลัก 8 ตัวที่ต้องเข้าใจ

1. EMX (Maximum Transferred Energy)

หน่วย: kN·m (kJ)

คือพลังงานสูงสุดที่ ส่งผ่านจากค้อนลงเสาเข็มจริง ในแต่ละครั้งกระแทก ค่า EMX ที่ดีควรอยู่ที่ 50-70% ของพลังงานทั้งหมดของค้อน ถ้าต่ำกว่า 30% แสดงว่าระบบสูญเสียพลังงานมาก อาจเกิดจาก Cushion เก่า หรือการตอกที่ไม่ตรงแกน

2. FMX (Maximum Force)

หน่วย: kN หรือ ตัน

คือแรงสูงสุดที่หัวเสาเข็ม ใช้เช็คว่า เสาเข็มทนแรงกระแทกได้โดยไม่แตก ค่า FMX ไม่ควรเกิน 80% ของ Compressive Strength ของวัสดุเสาเข็ม ถ้าเกินอาจทำให้เสาเข็มแตก

3. DMX (Maximum Displacement)

หน่วย: มม.

คือระยะเคลื่อนที่สูงสุดของหัวเสาเข็มในแต่ละครั้งกระแทก ค่านี้บอก Set (การจมลงถาวร) ที่คาดได้

4. RMX (Maximum Mobilized Capacity)

หน่วย: kN หรือ ตัน

คือ กำลังรับน้ำหนักที่ใช้งานจริงในการตอก เป็นค่าสำคัญที่สุด ใช้เปรียบเทียบกับ Design Capacity ของเสาเข็ม:

RMX vs Design Capacityการตีความ
RMX > 2.0 × Design✅ ผ่าน FOS = 2.0
RMX = 1.5-2.0 × Design⚠️ ผ่านแบบขั้นต่ำ ต้องระวัง
RMX < 1.5 × Design❌ ไม่ผ่าน ต้องพิจารณาทำ Static Load Test เพิ่ม

5. RAU (Mobilized Shaft Resistance)

คือกำลังรับน้ำหนัก เฉพาะข้างเสาเข็ม (Skin Friction) แยกออกจากปลายเสาเข็ม

6. RBC (Mobilized Toe Resistance)

คือกำลังรับน้ำหนัก เฉพาะปลายเสาเข็ม (End Bearing) สำคัญสำหรับเสาเข็มที่อาศัย End Bearing เป็นหลัก

7. CSX (Maximum Compressive Stress)

หน่วย: MPa หรือ ksc

คือหน่วยแรงอัดสูงสุดในวัสดุเสาเข็ม ค่านี้ไม่ควรเกิน 0.85 × fc สำหรับเสาเข็มคอนกรีต หรือ 0.9 × fy สำหรับเสาเข็มเหล็ก

8. TSX (Maximum Tensile Stress)

คือหน่วยแรงดึงสูงสุด สำคัญสำหรับเสาเข็มยาวที่อาจเกิด Tension Wave ระหว่างตอก

ตัวอย่างการอ่านรายงาน PDA

📋 ตัวอย่างผลทดสอบ

เสาเข็มเจาะ Ø60 ซม. ยาว 24 ม. Design Load = 100 ตัน · ผลทดสอบ: EMX = 18 kJ, FMX = 280 ตัน, DMX = 12 มม., RMX = 220 ตัน, CSX = 12 MPa

การวิเคราะห์

  • RMX = 220 ตัน vs Design = 100 ตัน → FOS = 2.2 ✅ ผ่านเกณฑ์
  • EMX = 18 kJ จากค้อน 5 ตันสูง 1 ม. → Energy transfer = 18/49 = 37% ✅ ปกติ
  • CSX = 12 MPa vs 0.85 × 30 MPa = 25.5 MPa → ✅ เสาเข็มไม่เสียหาย
  • FMX = 280 ตัน → กระจายแรงดี ไม่กระจุก
  • DMX = 12 มม. → Set ที่คาดได้ ใกล้เคียงค่าที่วัดจริง

สรุป: ผ่านเกณฑ์ Pile ใช้งานได้ตาม Design

CAPWAP Analysis — การวิเคราะห์เชิงลึก

หลังจากได้สัญญาณ PDA แล้ว ใช้โปรแกรม CAPWAP (CAse Pile Wave Analysis Program) วิเคราะห์เพิ่มเติม เพื่อ:

  • แยกกำลังรับน้ำหนัก ข้างเสา (Shaft) และ ปลายเสา (Toe) ออกจากกัน
  • คำนวณ Load-Settlement Curve เปรียบเทียบกับ Static Load Test
  • ประเมิน คุณภาพของเสาเข็ม ตลอดความยาว ตรวจหา Defect
  • ปรับค่า Damping และ Quake ให้ตรงกับสภาพดินจริง

เกณฑ์ผ่าน/ไม่ผ่าน ตามมาตรฐาน

1. มาตรฐานทั่วไป (ASTM D4945 + Pile Code)

  • RMX ≥ 2.0 × Design Working Load: ✅ ผ่าน
  • RMX = 1.5-2.0 × Design Working Load: ⚠️ ทำ Static Load Test ยืนยัน
  • RMX < 1.5 × Design Working Load: ❌ ไม่ผ่าน
  • CSX, TSX ในขอบเขตปลอดภัย: ✅ เสาเข็มไม่เสียหาย

2. มาตรฐานไทย (มยผ. 1551-51, วสท.)

  • FOS สำหรับ Dynamic Test = 2.5 (สูงกว่า Static Test = 2.0 เพราะ Dynamic ไม่แม่นเท่า)
  • ทดสอบอย่างน้อย 1% ของจำนวนเสาเข็มทั้งหมด หรือ 5 ต้นต่อโครงการ
  • เสาเข็มที่เลือกทดสอบต้องเป็นตัวแทนของ Pile Population

เมื่อ PDA ไม่ผ่าน ต้องทำยังไง?

ขั้นตอนแก้ไข

  1. ตรวจสอบสาเหตุ: เสาเข็มสั้นไป? Damping ไม่เหมาะ? อุปกรณ์มีปัญหา? เซ็นเซอร์ติดตั้งผิด?
  2. ทำ CAPWAP Analysis วิเคราะห์เชิงลึกอีกครั้ง
  3. เพิ่มจำนวนกระแทก: บางครั้ง Pile ต้องการ Set-up Time เพื่อให้ Skin Friction กลับคืน
  4. ทำ Static Load Test: เป็นวิธีที่แม่นยำที่สุด ใช้ยืนยันผล PDA
  5. เปลี่ยน Design: ถ้ายืนยันแล้วไม่ผ่าน อาจต้องเพิ่มจำนวนเสาเข็ม หรือเพิ่มความลึก

ข้อจำกัดของ PDA Test

⚠️ สิ่งที่ต้องระวัง

PDA Test เป็น Dynamic Test ที่ Mobilize Capacity ไม่ครบ 100% เหมือน Static Test ดังนั้นค่า RMX อาจ ต่ำกว่ากำลังรับน้ำหนักจริง 10-30% โดยเฉพาะในดินเหนียวที่มี Damping สูง

  • ดินเหนียวอ่อน (Soft Clay): Damping สูง ค่า RMX อาจต่ำกว่าจริงมาก
  • Set-up Effect: Skin Friction เพิ่มขึ้นกับเวลาในดินเหนียว ทดสอบเร็วเกินไปได้ค่าต่ำ
  • Relaxation: ในดินทรายแน่น Skin Friction อาจลดลงกับเวลา ทดสอบช้าเกินไปได้ค่าต่ำ
  • เสาเข็มเจาะ: ผลแม่นยำน้อยกว่าเสาเข็มตอก เพราะมี Soil Disturbance

สรุป

การอ่านผล PDA Test ต้องเข้าใจค่าหลายตัว RMX คือค่าหลักที่บอก Pile Capacity, CSX/TSX บอกความสมบูรณ์ของเสาเข็ม, EMX บอกประสิทธิภาพการตอก เกณฑ์ผ่านคือ RMX ≥ 2.0 × Design Working Load

SPN Soil Engineering ให้บริการทดสอบ PDA Test ตามมาตรฐาน ASTM D4945 พร้อม CAPWAP Analysis และวิศวกรผู้เชี่ยวชาญในการตีความผล ติดต่อเพื่อปรึกษาโครงการของคุณ