ตรวจรอยเชื่อมเสาเข็มสปันและไมโครไพล์ จุดอ่อนของเข็มต่อท่อน

ทำไมรอยเชื่อมคือจุดอ่อนที่สุดของเสาเข็มต่อท่อน?

เสาเข็มสปัน (Spun Pile) และไมโครไพล์ (Micropile) ผลิตเป็นท่อนจากโรงงาน แล้วนำมาต่อกันหน้างานด้วยการเชื่อมแผ่นเหล็กปลาย (End Plate) รอบเส้นรอบวง ตัวเสาเข็มจึงเป็นคอนกรีตอัดแรงที่ควบคุมคุณภาพในโรงงาน แต่ รอยเชื่อมเป็นชิ้นส่วนเดียวที่ผลิตขึ้นหน้างาน กลางแดด กลางฝน ในหลุมแคบ และภายใต้แรงกดดันเรื่องเวลา คุณภาพจึงแปรปรวนมากที่สุดในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมดของเสาเข็ม

ในเชิงกลศาสตร์ รอยต่อไม่ได้รับแค่แรงอัด ระหว่างตอก คลื่นความเค้นจะวิ่งลงไปตามตัวเข็มแล้วสะท้อนกลับขึ้นมาเป็น แรงดึง (Tensile Stress) โดยเฉพาะช่วงที่ปลายเข็มยังอยู่ในชั้นดินอ่อน นอกจากนี้เมื่อเข็มเยื้องแนวหรือดินด้านข้างไม่สม่ำเสมอ รอยต่อยังต้องรับโมเมนต์ดัดด้วย รอยเชื่อมที่ไม่เต็มหน้าตัดจึงมีโอกาสแยกที่รอยต่อก่อนที่ตัวเข็มจะเสียหาย

สิ่งที่อันตรายกว่าคือ ข้อบกพร่องส่วนใหญ่ไม่แสดงผลทันที เสาเข็มยังตอกลงได้ ยังรับน้ำหนักผ่านในวันทดสอบ แต่รอยร้าวเล็ก ๆ หรือรูพรุนที่เปิดทางให้ความชื้นเข้าถึงเนื้อเหล็ก จะกลายเป็นจุดเริ่มของการกัดกร่อนและการวิบัติในอีกหลายปีข้างหน้า

ข้อบกพร่องรอยเชื่อมเสาเข็ม 5 แบบ ที่พบบ่อยหน้างาน

ข้อบกพร่องรอยเชื่อม (Weld Defect) ที่พบในงานต่อเสาเข็มแบ่งได้เป็น 5 กลุ่มหลัก แต่ละกลุ่มมีสาเหตุและวิธีตรวจต่างกัน บางแบบเห็นได้ด้วยสายตา บางแบบซ่อนอยู่ในเนื้อเชื่อมและต้องใช้วิธีไม่ทำลาย (Non-Destructive Testing) จึงจะพบ

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

ชนิดข้อบกพร่อง	ลักษณะที่เห็น	สาเหตุที่พบบ่อย	วิธีตรวจ	ผลต่อเสาเข็ม
เชื่อมไม่เต็มร่อง / หลอมละลายไม่สมบูรณ์ Incomplete Joint Penetration / Incomplete Fusion	สองอาการที่มักพบคู่กัน — เชื่อมไม่เต็มร่อง คือเนื้อเชื่อมไม่ลึกเต็มความหนารอยต่อ แนวเชื่อมเว้าต่ำกว่าผิวแผ่นเหล็ก หรือบางช่วงไม่มีเนื้อเชื่อมเลย ส่วน หลอมละลายไม่สมบูรณ์ คือเนื้อเชื่อมไม่หลอมติดกับเหล็กเดิม เหลือเป็นรอยแยกแนบผิวร่อง	กระแสเชื่อมต่ำเกินไป เดินลวดเร็ว ผิวสัมผัสไม่สะอาด เชื่อมไม่ครบรอบวง 360°	ตรวจด้วยสายตา (VT) ร่วมกับ Weld Gauge วัดขนาดแนวเชื่อม ยืนยันด้วย Ultrasonic (UT) เมื่อสเปกกำหนด	หน้าตัดรับแรงจริงน้อยกว่าที่ออกแบบ เสี่ยงแยกตอนตอกหรือเมื่อรับแรงดึง
รอยกัดขอบ Undercut	ร่องลึกเป็นแนวยาวตามขอบแนวเชื่อม กินเข้าไปในเนื้อเหล็กเดิม	กระแสเชื่อมสูงเกินไป มุมลวดผิด ความเร็วเดินลวดไม่สม่ำเสมอ	ตรวจด้วยสายตา (VT) และวัดความลึกร่องด้วย Weld Gauge	ลดความหนาประสิทธิผลของแผ่นเหล็ก และเป็นจุดรวมความเค้น (Stress Concentration) ที่เริ่มร้าวจากความล้า
รูพรุน Porosity	จุดกลมเล็กกระจายบนผิวแนวเชื่อม หรือโพรงอากาศภายในเนื้อเชื่อม	ความชื้นในลวดเชื่อมหรือผิวเหล็ก สนิม คราบน้ำมัน ลมแรงพัดแก๊สปกคลุมหลุด	VT สำหรับรูที่ผิว, Dye Penetrant (PT) สำหรับรูเปิดผิวขนาดเล็ก, UT สำหรับโพรงภายใน	ลดพื้นที่รับแรง และเปิดทางให้ความชื้นเข้าถึงเนื้อเหล็ก เร่งการกัดกร่อนระยะยาว
สแลกฝังใน Slag Inclusion	ก้อนตะกรันสีเข้มค้างอยู่ในเนื้อเชื่อม มักพบเมื่อเชื่อมหลายชั้น มองไม่เห็นจากผิว	ไม่เคาะสแลกออกก่อนเชื่อมชั้นถัดไป มุมร่องแคบเกินจนลวดเข้าไม่ถึงก้นร่อง	Ultrasonic (UT) เป็นหลัก เพราะเป็นข้อบกพร่องภายในที่ VT มองไม่เห็น	ทำให้แนวเชื่อมเปราะและมีจุดอ่อนซ่อนอยู่ อาจแตกภายใต้แรงกระแทกขณะตอก
รอยร้าว Crack	เส้นแตกบนแนวเชื่อมหรือในบริเวณกระทบร้อน (HAZ) มักเห็นชัดหลังแนวเชื่อมเย็นตัว	เย็นตัวเร็วเกินไปจากฝนหรือน้ำในหลุม ไฮโดรเจนในแนวเชื่อม หรือต่อเข็มเยื้องศูนย์จนเกิดแรงดัด	VT ร่วมกับ Dye Penetrant (PT) หรือ Magnetic Particle (MT)	ร้ายแรงที่สุด ต้องเจียรออกแล้วเชื่อมใหม่ตามที่วิศวกรผู้ควบคุมงานกำหนด ห้ามตอกต่อ

ตรวจรอยเชื่อมเสาเข็มอย่างไร ต้องทำอะไรบ้างในแต่ละช่วง?

การตรวจรอยเชื่อมที่ได้ผลจริงไม่ใช่การเดินไปดูตอนเชื่อมเสร็จแล้ว แต่แบ่งเป็น 3 ช่วง คือ ก่อนเชื่อม ระหว่างเชื่อม และหลังเชื่อม เพราะข้อบกพร่องส่วนใหญ่ป้องกันได้ที่ 2 ช่วงแรก ส่วนช่วงสุดท้ายคือการยืนยันผล

1. ก่อนเชื่อม — ตรวจการประกอบ (Fit-up)

• ผิวแผ่นเหล็กปลายทั้งสองด้านสะอาด ไม่มีดิน คราบน้ำมัน หรือสนิมหลุดร่อน
• ท่อนบนกับท่อนล่างอยู่ในแนวเดียวกัน ตรวจด้วยระดับน้ำ 2 ด้านที่ตั้งฉากกัน
• ระยะห่างระหว่างแผ่นเหล็ก (Root Gap) สม่ำเสมอรอบเส้นรอบวง
• ลวดเชื่อมถูกชนิดและขนาดตามสเปก เก็บในที่แห้ง ไม่มีสนิมหรือความชื้นเกาะ
• ช่างเชื่อมมีคุณสมบัติตามที่โครงการกำหนด และเครื่องเชื่อมตั้งกระแสได้ตามใบกำหนดวิธีเชื่อม

2. ระหว่างเชื่อม — ควบคุมกระบวนการ

• เชื่อมครบรอบเส้นรอบวง 360° ไม่ข้ามช่วงที่เข้าถึงยาก
• เชื่อมเป็นชั้น (Pass) ตามที่กำหนด และเคาะสแลกออกทุกชั้นก่อนเชื่อมชั้นถัดไป
• เชื่อมสลับด้านตรงข้ามกัน เพื่อลดการบิดตัวจากความร้อนสะสมด้านเดียว
• ห้ามราดน้ำเร่งให้เย็น เพราะทำให้เนื้อเชื่อมแข็งเปราะและร้าวได้
• ถ้าฝนตกหรือมีน้ำขังที่หัวเข็ม ต้องคลุมกันน้ำและไล่ความชื้นก่อน

3. หลังเชื่อม — ตรวจและบันทึก

• เคาะสแลกและทำความสะอาดผิวแนวเชื่อมก่อนตรวจทุกครั้ง
• ตรวจด้วยสายตา (VT) ทุกจุดต่อ 100% เป็นด่านแรกเสมอ
• สุ่มตรวจด้วย PT / MT / UT ตามวิธีและอัตราที่สเปกโครงการกำหนด
• ถ่ายภาพพร้อมระบุหมายเลขเสาเข็ม ตำแหน่งรอยต่อ และความลึกของรอยต่อนั้น
• ทาสีกันสนิมหรือหุ้มปูนตามแบบ ก่อนจะตอกจมลงไปในดิน

วิธีและอัตราการสุ่มตรวจไม่ใช่ตัวเลขตายตัวที่ใช้ได้ทุกโครงการ ให้ยึดตามสเปกของผู้ออกแบบและข้อกำหนดของผู้ผลิตเสาเข็มเป็นหลัก หากในแบบไม่ได้ระบุ ควรหารือกับวิศวกรผู้ควบคุมงานก่อนเริ่มตอกต้นแรก

ไมโครไพล์ท่อนละ 1.5 เมตร ต้องระวังอะไรเป็นพิเศษ?

ไมโครไพล์ที่ใช้ในงานต่อเติมบ้านหรือเสริมฐานรากมักเป็นท่อนสั้น 1.50 เมตร เพราะต้องขนเข้าพื้นที่แคบและใช้ปั้นจั่นขนาดเล็ก ผลที่ตามมาคือจำนวนรอยเชื่อมต่อเสาเข็มหนึ่งต้นสูงมาก เช่น ตอกลึก 15 เมตร มีรอยเชื่อมราว 9 จุด ตอกลึก 21 เมตร มีราว 13 จุด เทียบกับเสาเข็มสปันท่อนละ 6 เมตร ที่ความลึกเท่ากันจะมีรอยเชื่อมเพียง 2–3 จุด

นอกจากจำนวนแล้ว เงื่อนไขหน้างานยังยากกว่า ช่างต้องเชื่อมในหลุมแคบที่ยืนเข้าถึงได้ไม่ครบทุกด้าน มุมเชื่อมไม่สม่ำเสมอ และบ่อยครั้งมีน้ำขังที่ก้นหลุมทำให้แนวเชื่อมเย็นตัวเร็วเกินไป ทั้งหมดนี้ทำให้ การควบคุมคุณภาพรอยเชื่อมของไมโครไพล์สำคัญกว่าเสาเข็มชนิดอื่น

รอยเชื่อมมีผลต่อผลทดสอบเสาเข็มอย่างไร?

Seismic Integrity Test (มยผ.1551-51) ส่งคลื่นความเค้นระดับต่ำลงไปตามตัวเข็ม เมื่อคลื่นวิ่งผ่านรอยต่อที่มีการเปลี่ยนแปลงหน้าตัดหรือความหนาแน่น จะสะท้อนกลับบางส่วนและปรากฏเป็นขยักในกราฟความเร็ว ผู้แปลผลต้องรู้ความลึกของรอยต่อล่วงหน้า จึงจะแยกออกว่าขยักนั้นคือรอยต่อปกติหรือรอยแตกจริง

PDA / Dynamic Load Test (มยผ.1252-51, ASTM D4945) วัดแรงและความเร็วที่หัวเข็มระหว่างตอก หากรอยเชื่อมแยกออกจากกันระหว่างการตอก สัญญาณแรงจะลดลงผิดปกติที่ตำแหน่งนั้น และผลวิเคราะห์ CAPWAP จะสะท้อนความไม่ต่อเนื่องของตัวเข็ม

Static Load Test (ASTM D1143) กดน้ำหนักลงบนหัวเข็มเป็นแรงอัดเป็นหลัก รอยเชื่อมที่ไม่สมบูรณ์แต่ยังชนกันสนิทจึงอาจ ผ่าน การทดสอบได้ ทั้งที่ความสามารถรับแรงดึงและแรงดัดต่ำกว่าที่ควรจะเป็น นี่คือเหตุผลว่าทำไมการทดสอบเสาเข็มจึงแทนการควบคุมคุณภาพรอยเชื่อมหน้างานไม่ได้ ทั้งสองอย่างต้องทำคู่กัน

เช็คลิสต์ตรวจรอยเชื่อมหน้างาน 8 ข้อ

1. ผิวแผ่นเหล็กปลายสะอาด แห้ง ไม่มีสนิมหลุดร่อนหรือคราบน้ำมัน
2. ท่อนบน–ท่อนล่างอยู่ในแนวเดียวกัน ตรวจด้วยระดับน้ำ 2 ด้านตั้งฉาก
3. ลวดเชื่อมถูกชนิด เก็บแห้ง และตั้งกระแสเชื่อมตามที่กำหนด
4. เชื่อมครบรอบวง 360° ครบจำนวนชั้นตามสเปก
5. เคาะสแลกออกทุกชั้น และทำความสะอาดผิวก่อนตรวจ
6. ตรวจด้วยสายตา (VT) ทุกจุดต่อ ไม่มีรอยร้าว รูพรุน หรือรอยกัดขอบเกินเกณฑ์
7. สุ่มตรวจด้วย PT / MT / UT ตามอัตราที่สเปกโครงการกำหนด
8. ถ่ายภาพและบันทึกหมายเลขเสาเข็ม ตำแหน่งและความลึกของรอยต่อทุกจุด

เช็คลิสต์นี้ใช้เป็นแนวทางทั่วไป หากโครงการมีข้อกำหนดเฉพาะจากผู้ออกแบบหรือผู้ผลิตเสาเข็ม ให้ยึดเอกสารของโครงการเป็นหลักเสมอ

สรุป

รอยเชื่อมคือชิ้นส่วนเดียวของเสาเข็มต่อท่อนที่ผลิตขึ้นหน้างาน จึงเป็นจุดที่คุณภาพแปรปรวนที่สุดและควบคุมได้ยากที่สุด ข้อบกพร่องที่พบบ่อยมี 5 แบบ คือ เชื่อมไม่เต็มร่อง รอยกัดขอบ รูพรุน สแลกฝังใน และรอยร้าว โดยสองแบบหลังตรวจด้วยสายตาอย่างเดียวไม่พอ

แนวทางที่ใช้ได้จริงคือ ตรวจการประกอบก่อนจุดไฟเชื่อม ควบคุมกระบวนการระหว่างเชื่อม แล้วตรวจด้วยสายตา 100% พร้อมสุ่มตรวจด้วยวิธีไม่ทำลายตามสเปก สำหรับไมโครไพล์ที่มีรอยต่อถี่ ควรใช้ PDA ควบคู่กับการควบคุมคุณภาพรอยเชื่อม แทนการพึ่งผล Seismic Test เพียงอย่างเดียว หากไม่แน่ใจว่าโครงการของคุณควรกำหนดวิธีตรวจแบบใด ปรึกษาทีมวิศวกรของ SPN ได้โดยตรง