SPT คืออะไร?

Standard Penetration Test (SPT) ตามมาตรฐาน ASTM D1586 เป็นการทดสอบกำลังรับแรงของดินในสนาม โดย:

  1. ใช้ Split Spoon Sampler เส้นผ่านศูนย์กลางนอก 50.8 มม.
  2. ตอกด้วย ลูกตุ้มน้ำหนัก 63.5 kg ตกจากความสูง 76 ซม.
  3. นับจำนวนครั้งที่ตอกให้ Sampler จมลง 30 ซม. (แบ่งเป็น 3 ช่วง ช่วงละ 15 ซม.)
  4. N-Value = จำนวนครั้งตอกในช่วง 15 ซม. ที่ 2 และ 3 (ละทิ้ง 15 ซม. แรกซึ่งเป็น Seating)
📚 หลักการพื้นฐาน

ยิ่ง N-Value สูง = ดินยิ่งแน่น/แข็ง = รับน้ำหนักได้ดี / ค่า N-Value ใช้ได้ทั้งดินทราย (Granular Soil) และดินเหนียว (Cohesive Soil) แต่การตีความต่างกัน

เครื่องเจาะสำรวจดินแบบ Rotary Wash Boring ของ SPN ตั้งขาสามเสาพร้อมรอกและกว้านสำหรับยกตุ้มตอก SPT ในงานเจาะสำรวจดินภายในพื้นที่โครงการ มีก้านเจาะ กระบอกตัวอย่าง ถังตกตะกอนน้ำโคลนและปั๊มน้ำวางประกอบอยู่หน้างาน
ชุดเครื่องเจาะสำรวจดินของ SPN ที่ใช้ทดสอบ SPT ในสนาม — ขาสามเสาและกว้านทำหน้าที่ยกตุ้มเหล็ก 63.5 กก. ให้ตกอิสระจากความสูง 76 ซม. ตามมาตรฐาน ASTM D1586 ส่วนถังตกตะกอนและปั๊มใช้หมุนเวียนน้ำโคลนเพื่อรักษาเสถียรภาพผนังหลุมเจาะ ซึ่งเป็นปัจจัยที่มีผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของค่า N

การจำแนกดินตามค่า N-Value

ตารางด้านล่างเป็นเกณฑ์จำแนกความแน่น/ความแข็งของดินที่ใช้กันทั่วไป (Terzaghi & Peck) — ส่วนเกณฑ์การจำแนกชั้นดินตามกฎหมายไทย อ่านเพิ่มเติมได้ที่ การจำแนกประเภทชั้นดินด้วยค่า SPT ตามกฎหมาย

แผนภาพลำดับการตอกกระบอกผ่าซีก (Split-Barrel Sampler) ในการทดสอบ SPT ตาม ASTM D1586 แสดงตุ้มเหล็ก 63.5 กก. ยกตก 76 ซม. ตอกกระบอกลง 3 ช่วง ช่วงละ 15 ซม. (First ถึง Third Increment) โดยค่า N คือจำนวนครั้งตอกช่วง 30 ซม. สุดท้าย พร้อมหมายเหตุการปรับแก้พลังงานอ้างอิง 60% ตาม ASTM D4633
ลำดับการตอกกระบอกผ่าซีกในการทดสอบ SPT — Sequence of driving split-barrel sampler during the Standard Penetration Test (modified after FHWA, 2002b)
ค่า SPT N-Value กับความแข็ง/ความแน่นของดิน ดินเหนียว — ความแข็ง (Consistency) อ่อน ปานกลาง แข็ง (Stiff) แข็งมาก / ดินดาน (Hard, N > 30) ทราย — ความแน่น (Relative Density) หลวม มาก หลวม แน่นปานกลาง แน่น (Dense) แน่นมาก 0 4 8 10 30 50 ค่า SPT N-Value (จำนวนครั้งตอกต่อระยะจม 30 ซม.) ดินเหนียวอ่อนมากจำแนกด้วยกำลังรับแรงเฉือน Su < 12.5 kPa (ไม่จำแนกด้วยค่า N) N ยิ่งสูง ดินยิ่งแข็ง/แน่น — ชั้นทรายแน่นถึงแน่นมาก (N > 30–50) คือชั้นรับปลายเสาเข็มที่นิยมใช้
ช่วงค่า SPT N-Value กับการจำแนกชั้นดิน — ดินเหนียว: อ่อน N ≤ 4 · แข็งปานกลาง 4–8 · แข็ง 8–30 · ดินดาน N > 30 | ดินทราย: หลวมมาก 0–4 · หลวม 5–10 · แน่นปานกลาง 11–30 · แน่น 31–50 · แน่นมาก > 50 (ส่วนดินเหนียวอ่อนมากจำแนกด้วย Su < 12.5 kPa)

ดินทราย (Granular Soil / Sand)

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

N-Valueความหนาแน่นสัมพัทธ์คุณสมบัติมุมเสียดทาน φ
0-4Very Looseหลวมมาก ทรุดง่าย< 30°
4-10Looseหลวม รับน้ำหนักน้อย30-35°
10-30Medium Denseแน่นปานกลาง รับน้ำหนักได้35-40°
30-50Denseแน่น รับน้ำหนักดี40-45°
> 50Very Denseแน่นมาก เหมาะรองรับเสาเข็ม> 45°

ดินเหนียว (Cohesive Soil / Clay)

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

N-Valueความเหนียวสัมพัทธ์คุณสมบัติSu (kPa)
< 2Very Softอ่อนมาก บีบได้ด้วยนิ้ว< 12.5
2-4Softอ่อน (Bangkok Clay)12.5-25.0
4-8Medium Stiffค่อนข้างแข็ง25.0-50.0
8-15Stiffแข็ง50.0-100.0
15-30Very Stiffแข็งมาก ขูดด้วยเล็บไม่ได้100.0-200.0
> 30Hardแข็งเหมือนหิน> 200.0
⚠️ ข้อระวังสำหรับดินเหนียว

การใช้ N-Value ในดินเหนียวมีข้อจำกัดมาก เพราะค่าผันแปรสูงตามอัตราการตอก ความชื้น และวิธีเก็บตัวอย่าง แนะนำให้ใช้ Unconfined Compression Test หรือ Vane Shear Test ในการประเมิน Su ของดินเหนียวอ่อน แทนการใช้ N เพียงอย่างเดียว

ภาพตัดชั้นดิน (Soil Profile) จากงานเจาะสำรวจจริง 5 หลุม BH-1 ถึง BH-5 ความลึก 15 เมตร แสดงค่า SPT-N รายชั้นข้างแต่ละหลุม ตั้งแต่ N เท่ากับ 2 ในชั้นดินเหนียวอ่อนถึงปานกลาง จนถึง N เท่ากับ 57 และ 90 ต่อ 7 นิ้ว ในชั้นทรายแน่นมาก พร้อมระดับน้ำใต้ดิน 2.00 ถึง 2.50 เมตร และ Legend จำแนกชั้นดินเหนียวและชั้นทราย
ภาพตัดชั้นดินจากงานเจาะสำรวจจริงของ SPN 5 หลุม — ตัวเลขข้างแต่ละหลุมคือค่า SPT-N (blow/ft) รายชั้น จะเห็นว่าค่า N ต่ำ (2–6) เกาะกลุ่มอยู่ในชั้นดินเหนียวอ่อนถึงแข็งปานกลาง ส่วนค่า N สูง (30–57 จนถึง 50/2″ และ 90/7″) อยู่ในชั้นทรายแน่นถึงแน่นมาก การอ่านค่า N ควบคู่กับคำอธิบายชั้นดินแบบนี้ช่วยตรวจสอบว่าค่าที่ได้สมเหตุสมผลหรือไม่

ค่า N ที่ "ดิบ" vs ค่า N ที่ "ปรับแล้ว"

ปัญหา: N-Value ดิบไม่สามารถเปรียบเทียบกันได้

เพราะค่า N ที่วัดได้ในสนามขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย:

  • Hammer Efficiency — ลูกตุ้มแต่ละแบบมีประสิทธิภาพต่างกัน (Donut Hammer 45%, Safety Hammer 60%, Automatic 90%+)
  • Overburden Pressure — ความลึกที่วัดส่งผลต่อค่า N
  • Borehole Diameter — ขนาดหลุมเจาะกระทบเล็กน้อย
  • Rod Length — ความยาวก้านส่งผลต่อพลังงานที่ส่งถึงตัว Sampler
  • Sampler Type — มี Liner หรือไม่

การปรับค่า: N60 และ N1-60

N60 = ค่า N ที่ปรับเป็น 60% Hammer Efficiency

N60 = N × (ER/60) × CB × CS × CR

ER  = Hammer Efficiency (45-90%)
CB  = Borehole Diameter Correction
CS  = Sampler Correction (1.0 ถ้ามี liner, 1.2 ถ้าไม่มี)
CR  = Rod Length Correction (0.75 ถ้าก้าน < 4m, 1.0 ถ้า > 10m)

N1-60 = ปรับเพิ่ม Overburden Pressure (ใช้สำหรับดินทราย)

(N1)60 = N60 × CN

CN = √(Pa/σ'v)  (Liao & Whitman 1986)
Pa = 100 kPa (Atmospheric pressure)
σ'v = Effective Vertical Stress at the depth
💡 ใช้ค่าไหนเมื่อไหร่?

N60 ใช้สำหรับประเมินดินเหนียว, การคำนวณ Bearing Capacity, การประเมิน Liquefaction Susceptibility / (N1)60 ใช้สำหรับประเมิน Relative Density ของดินทราย, มุมเสียดทาน, การคำนวณ Settlement ของดินทราย

การใช้ค่า N ในการออกแบบ

1. ประเมินค่ามุมเสียดทาน (φ) ของดินทราย

Peck, Hanson, Thornburn (1974):

φ' ≈ 27.1 + 0.3 × (N1)60 - 0.00054 × (N1)60²    (เป็นองศา)

2. ประเมินค่า Undrained Shear Strength (Su) ของดินเหนียว

Hara et al. (1974):

Su ≈ 29 × N60^0.72    (kPa)

หรือใช้กฎประมาณ: Su (kPa) ≈ 6.7 × N สำหรับ Bangkok Clay

3. ประเมิน Elastic Modulus (Es) ของดินทราย

Es ≈ 500 × (N60 + 15)    (kPa) — ทรายสะอาด, Bowles (1996)
Es ≈ 320 × (N60 + 15)    (kPa) — ทรายปนดินเหนียว, Bowles (1996)

4. ประเมินกำลังรับน้ำหนักของฐานรากเสาเข็ม

Meyerhof (1976) สำหรับเสาเข็มในดินทราย:

qp (ปลายเสาเข็ม) = 40 × N60 × (Lb/D) ≤ 400 × N60   (kPa)
fs (ผิวเสาเข็ม)   = 2 × N60   (เสาเข็มตอก) / 1 × N60 (เสาเข็มเจาะ)   (kPa)

Lb = ความลึกที่ฝังในชั้นรับน้ำหนัก
D  = เส้นผ่านศูนย์กลางเสาเข็ม

หมายเหตุ: qp มี ค่าเพดานสูงสุด 400 × N60 kPa — เมื่อ Lb/D มากพอค่าจะคงที่ ไม่เพิ่มตามความลึกที่ฝังอีก และ fs = 2 × N60 ใช้กับเสาเข็มตอก (Displacement Pile) ส่วนเสาเข็มเจาะ (Bored Pile) ใช้ประมาณ 1 × N60

ค่าที่คำนวณได้ต้องหารด้วย Factor of Safety และตรวจสอบกับเกณฑ์กฎหมายควบคุมอาคารด้วย — ดูรายละเอียดที่ กำลังรับน้ำหนักปลอดภัยของเสาเข็มตามกฎกระทรวง และ สรุปกฎกระทรวงฐานรากปี 2566

ข้อจำกัดของ SPT ที่ต้องระวัง

1. ค่าผันแปรสูง

ค่า N ของจุดเดียวกัน เจาะคนละครั้งอาจต่างกัน 20-50% เพราะ:

  • ทักษะของทีมงานเจาะ
  • การรักษาความสะอาดของหลุม
  • คุณภาพของอุปกรณ์
  • การแปลผลของคนนับ

2. ไม่เหมาะกับดินบางประเภท

  • ดินกรวด/หิน: N-Value พุ่งสูงผิดปกติ เพราะติดเศษหิน — ควรใช้ Rock Coring
  • ดินเหนียวอ่อนมาก: N = 0 หลายเมตร ไม่บอกอะไรได้ — ควรใช้ Vane Shear
  • ทรายละเอียด/ทรายปนตะกอนทรายที่อิ่มตัวด้วยน้ำ: ค่า N อาจเพี้ยนจากแรงดันน้ำในโพรงดิน (Pore Pressure) ขณะตอก — ทรายละเอียดแน่นอาจให้ค่าสูงเกินจริง
ทีมงาน SPN ทดสอบ Field Vane Shear หลุม FV-1 ริมตลิ่งแม่น้ำ เจ้าหน้าที่หมุนก้านทดสอบเพื่อวัดกำลังรับแรงเฉือนแบบไม่ระบายน้ำของดินเหนียวอ่อน อีกคนบันทึกค่าที่อ่านได้ในสนาม พร้อมป้ายไวท์บอร์ดระบุชื่อโครงการและวันที่ทดสอบ
งาน Field Vane Shear ของ SPN ริมตลิ่งแม่น้ำ — ในชั้นดินเหนียวอ่อนที่ SPT ให้ค่า N = 0 ติดต่อกันหลายเมตร การทดสอบ Vane Shear จะวัดค่า Su ได้โดยตรงในสนาม จึงใช้เสริมจุดที่ค่า N แยกความแตกต่างของดินไม่ได้

3. ความลึกที่จำกัด

เมื่อก้านยาว 30+ ม. พลังงานสูญเสียระหว่างส่งผ่านก้านมากขึ้น ทำให้ค่า N ที่วัดได้สูงกว่าความต้านทานจริงของดิน — ส่วนค่าปรับแก้ความยาวก้าน (Rod Length Correction, CR < 1.0) ใช้ลดค่า N กรณีก้านสั้นกว่า ~10 ม. ตามตาราง Skempton (1986) ข้างต้น เพราะก้านสั้นสะท้อนคลื่นพลังงานกลับเร็ว

4. ไม่ได้ตัวอย่างที่สมบูรณ์

Split Spoon Sampler รบกวนตัวอย่างมาก ทำให้ Lab Test เช่น Unconfined Compression อาจได้ผลต่ำกว่าจริง ในงานที่ต้องการความแม่นยำ ใช้ Thin-Walled Tube (Shelby Tube) สำหรับเก็บตัวอย่าง Undisturbed (เปรียบเทียบวิธีเก็บทั้งสองแบบที่ ตัวอย่างดิน SS กับ ST ต่างกันอย่างไร)

เปรียบเทียบ SPT กับการทดสอบอื่น

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

การทดสอบเหมาะกับข้อดีข้อจำกัด
SPTดินทุกประเภท ยกเว้นกรวดราคาถูก เก็บตัวอย่างได้ค่าผันแปรสูง
CPTดินเหนียว ทรายข้อมูลต่อเนื่อง แม่นยำผ่านชั้นกรวดไม่ได้
Vane Shearดินเหนียวอ่อนวัด Su ตรงเฉพาะดินเหนียวอ่อน
Plate Bearingดินผิว/Subgradeวัด Bearing ตรงเฉพาะชั้นบน
Pressuremeterทุกประเภทแม่นยำสูงราคาแพง

แนวทางปฏิบัติที่ดี (Best Practices)

  1. ใช้ค่า N60 หรือ (N1)60 เสมอ ในการคำนวณ ไม่ใช้ค่า N ดิบ
  2. ตรวจสอบ Hammer Efficiency ของบริษัทที่จ้างทำ — ควรมีการวัด/รายงาน Energy Ratio (ER) ตาม ASTM D4633 เพื่อใช้ปรับค่าเป็น N60 ได้ถูกต้อง
  3. เก็บตัวอย่างเสริม เช่น Shelby Tube สำหรับดินเหนียว ทำ Lab Test เพื่อยืนยัน
  4. ใช้ N-Value ร่วมกับวิธีอื่น เช่น CPT หรือ Vane Shear ในจุดสำคัญ
  5. ระวัง Anomalous Data — ค่าที่ผิดปกติเด้งสูงเป็นบางจุด อาจเป็น Local Boulder
  6. เปรียบเทียบกับ Boring Log เสมอ ตรวจสอบว่าค่า N สอดคล้องกับลักษณะดินที่บันทึก

ตัวอย่างการแปลผลใน Bangkok Clay

โครงการในกรุงเทพชั้นใน ลึก 0-25 ม. ค่า N ทั่วไป:

  • 0-2 ม.: N = 5-10 (Weathered Crust)
  • 2-15 ม.: N = 0-4 (Soft Bangkok Clay) → ออกแบบ ใช้ Su = 15-25 kPa
  • 15-21 ม.: N = 5-15 (Medium to Stiff Clay) → Su = 50-100 kPa
  • 21-25 ม.: N = 30-50+ (1st Sand Layer) → ชั้นรองรับเสาเข็ม
Boring Log จริงหลุม BH-1 เขตราชเทวี กรุงเทพมหานคร ความลึก 30.45 เมตร ระดับน้ำใต้ดิน 0.50 เมตร แสดงกราฟค่า SPT-N เทียบความลึกคู่กับค่า Su จากการทดสอบ UC และ Field Vane ตั้งแต่ชั้นดินเหนียวอ่อนถึงแข็งปานกลาง Su ประมาณ 1 ถึง 3 ตันต่อตารางเมตร ที่ความลึก 0 ถึง 14 เมตร ชั้นดินเหนียวแข็งมาก N เท่ากับ 17 ถึง 18 ที่ 14 ถึง 18.5 เมตร ชั้นทรายปนดินเหนียวแน่น N เท่ากับ 27 ถึง 43 และชั้น Hard Clay N เท่ากับ 40 ถึง 75 ที่ความลึกมากกว่า 21 เมตร
Boring Log จริงจากงานเจาะสำรวจดินของ SPN — หลุม BH-1 เขตราชเทวี กรุงเทพฯ (ลึก 30.45 ม. · GWL 0.50 ม.) เป็นตัวอย่างโปรไฟล์ Bangkok Clay ที่ค่า N แทบไม่มีความหมายในชั้นดินเหนียวอ่อน 0–14 ม. (ใช้ Su จาก UC และ FV แทน) แล้วค่อยไต่ขึ้นเป็น N = 17–18 ในชั้น Very Stiff Clay และ N = 40–75 ในชั้นแข็งที่ระดับปลายเสาเข็ม อ่านวิธีอ่านทุกคอลัมน์ได้ที่ คู่มืออ่าน Boring Log

วิศวกรจะใช้ข้อมูลเหล่านี้ออกแบบเสาเข็มยาว 21-25 ม. โดยปลายเสาเข็มแตะชั้นทรายแน่น และคำนวณ Skin Friction ของชั้นดินอ่อนด้วย อ่านเพิ่มเติมเรื่องลักษณะชั้นดินกรุงเทพฯ ได้ที่ ชั้นดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯ กับงานฐานราก

สรุป

SPT N-Value เป็นเครื่องมือที่ ทรงพลังและประหยัด สำหรับงานวิศวกรรมปฐพี แต่ต้องใช้ด้วยความเข้าใจในข้อจำกัด การปรับค่าเป็น N60 หรือ (N1)60 เป็นสิ่งจำเป็น ไม่ใช่ทางเลือก

สำหรับโครงการที่ต้องการความแม่นยำสูง ใช้ SPT ร่วมกับการทดสอบอื่น เช่น CPT, Vane Shear, หรือ Lab Test จะให้ผลที่น่าเชื่อถือกว่าการใช้ N-Value เพียงอย่างเดียว

SPN Soil Engineering ใช้อุปกรณ์ SPT ที่ ผ่านการสอบเทียบ Hammer Efficiency และทีมงานได้รับการฝึกตามมาตรฐาน ASTM D1586 พร้อมเสนอบริการทดสอบเสริม CPT, Vane Shear, Lab Test เพื่อให้ได้ข้อมูลที่ครบถ้วนสำหรับการออกแบบของวิศวกร