การทดสอบกำลังรับน้ำหนักเสาเข็มแบบสถิต (Static Load Test) วัดกำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มได้โดยตรง เพราะให้น้ำหนักจริงแล้ววัดการทรุดตัวจริง หัวใจของงานติดตั้งอยู่ที่ ระบบให้แรงต้าน (Reaction System) ซึ่งต้องออกแบบให้รับแรงได้มากกว่าน้ำหนักทดสอบสูงสุด บทความนี้เทียบทั้งสองระบบสำหรับวิศวกรและผู้รับเหมาที่ต้องวางแผนหน้างาน
Static Load Test ใช้ระบบให้แรงต้านทำไม?
ระบบให้แรงต้าน คือ โครงสร้างที่ทำหน้าที่ยันแจ็คไฮดรอลิกไว้ เพื่อให้แจ็คออกแรงกดหัวเสาเข็มลงได้จริง
Static Load Test ใช้แจ็คไฮดรอลิก (Hydraulic Jack) ดันหัวเสาเข็มลงด้วยน้ำหนักที่กำหนด แต่แจ็คต้องมีแรงต้าน (Reaction Force) จากด้านบนดันกลับ มิฉะนั้นแจ็คจะยกตัวเองขึ้นแทนที่จะกดเข็มลง ระบบให้แรงต้านจึงเป็นตัวยันให้แจ็คถ่ายน้ำหนักลงสู่เสาเข็มทดสอบได้
ระบบให้แรงต้านต้องออกแบบให้รับแรงได้มากกว่าน้ำหนักทดสอบสูงสุดเสมอ น้ำหนักทดสอบสูงสุดมักกำหนดเป็นสัดส่วนของน้ำหนักออกแบบ (Design Load) ตามข้อกำหนดของโครงการ
วิธีให้น้ำหนักแบบสถิตอ้างอิงมาตรฐาน ASTM D1143/D1143M-20e1 และ มยผ. 1251 (กรมโยธาธิการและผังเมือง) ซึ่งกำหนดขั้นตอนการให้น้ำหนักเป็นขั้น การคงน้ำหนัก และการบันทึกการทรุดตัว
ภาพด้านล่างเทียบเส้นทางแรงของทั้งสองระบบ ให้ดูลูกศรส้ม (แรง P จากแจ็ค) ซึ่งดันคานขึ้นและกดเสาเข็มลงพร้อมกัน ฝั่ง Kentledge แรงนี้ถูกต้านด้วยน้ำหนักถ่วง W (ลูกศรน้ำเงิน) ส่วนฝั่ง Reaction Pile ถูกต้านด้วยแรงถอน T ของเสาเข็มยึด (ลูกศรแดง)
Kentledge (กองน้ำหนักถ่วง) ทำงานยังไง ต้องถ่วงเท่าไหร่?
Kentledge คือ ระบบให้แรงต้านด้วยการกองน้ำหนักจริง เช่น แท่งคอนกรีต เหล็ก หรือแผ่นถ่วง ไว้บนแท่นรับ (Platform) ที่วางคร่อมเหนือหัวเสาเข็ม น้ำหนักถ่วงรวมต้องมากกว่าน้ำหนักทดสอบสูงสุดเสมอ
เมื่อแจ็คดันขึ้น น้ำหนักกองถ่วงทั้งหมดทำหน้าที่เป็นแรงต้านดันแจ็คกลับลงมากดเสาเข็มทดสอบ ตัวอย่างเช่น ถ้าทดสอบที่ 200 ตัน ต้องกองน้ำหนักถ่วงมากกว่า 200 ตันขึ้นไป เพื่อเผื่อ Safety Margin ตามที่วิศวกรผู้ออกแบบกำหนด
แท่นรับวางอยู่บนฐานรอง เช่น กองไม้หมอน ซึ่งต้องตั้งบนดินที่รับน้ำหนักได้มั่นคง และวางห่างจากเสาเข็มทดสอบตามระยะที่สเปคโครงการกำหนด เพื่อไม่ให้น้ำหนักแท่นกดดินรอบเสาเข็มทดสอบจนผลคลาดเคลื่อน
ข้อดีของ Kentledge
- ตรงไปตรงมา ไม่ต้องอาศัยเสาเข็มยึดเพิ่ม เหมาะเมื่อไม่มีเสาเข็มรอบ ๆ ให้ใช้เป็นสมอ
- เหมาะกับงานที่ต้องการทดสอบเสาเข็มเดี่ยวโดยไม่รบกวนเข็มข้างเคียง
- แรงต้านที่ได้คงที่และคาดเดาง่าย เพราะเป็นน้ำหนักจริงที่ชั่งได้
ข้อจำกัดของ Kentledge
- ต้องขนย้ายน้ำหนักถ่วงจำนวนมากเข้าหน้างาน ยิ่งน้ำหนักทดสอบสูง ยิ่งเปลืองเวลาและต้นทุนขนส่ง
- ใช้พื้นที่กว้างในการวางแท่นและกองน้ำหนัก
- มีประเด็นเสถียรภาพของแท่นถ่วงหากฐานดินอ่อนหรือกองไม่สมดุล ต้องควบคุมความปลอดภัยอย่างเข้มงวด
- ไม่เหมาะกับน้ำหนักทดสอบสูงมาก เพราะการกองน้ำหนักหลายร้อยตันทำได้ยาก
Reaction Pile (เสาเข็มยึด) ทำงานยังไง ใช้กี่ต้น?
Reaction Pile หรือ Anchor Pile คือ ระบบให้แรงต้านด้วยเสาเข็มยึด โดยทั่วไปใช้ 2–4 ต้นล้อมรอบเสาเข็มทดสอบ และมีคานถ่ายแรงหลัก (Main Beam / Reaction Beam) พาดเชื่อมหัวเสาเข็มยึดเข้าด้วยกัน
เมื่อแจ็คดันขึ้น คานจะถ่ายแรงไปดึงเสาเข็มยึดขึ้นเป็นแรงถอน เสาเข็มยึดที่ต้านแรงถอนไว้จึงกลายเป็นแรงต้านให้แจ็คกดเสาเข็มทดสอบลง จำนวนและกำลังของเสาเข็มยึดต้องออกแบบให้รับแรงถอนรวมได้มากกว่าน้ำหนักทดสอบสูงสุด
เสาเข็มยึดทำงานรับแรงถอน (Tension) ด้วยหลักการเดียวกับการทดสอบแรงถอนเสาเข็ม กำลังต้านแรงถอนมาจากแรงเสียดทานระหว่างผิวเสาเข็มกับดินรอบข้างเป็นหลัก
ข้อดีของ Reaction Pile
- รองรับน้ำหนักทดสอบสูงได้ดีกว่า Kentledge จึงนิยมในงานเสาเข็มเจาะขนาดใหญ่
- ไม่ต้องขนย้ายน้ำหนักถ่วงจำนวนมากเข้าหน้างาน
- ใช้พื้นที่หน้างานน้อยกว่าเมื่อเทียบที่น้ำหนักทดสอบเท่ากัน
ข้อจำกัดของ Reaction Pile
- ต้องมีเสาเข็มยึดที่ออกแบบและติดตั้งเพิ่ม เพิ่มต้นทุนและเวลาหากไม่มีเข็มเดิมให้ใช้
- ระยะห่างระหว่างเสาเข็มยึดกับเสาเข็มทดสอบต้องเพียงพอ เพื่อลดการรบกวนกัน (Interaction) ที่มีผลต่อผลทดสอบ
- การออกแบบคานถ่ายแรงและระบบยึดซับซ้อนกว่า ต้องคำนวณโดยวิศวกรผู้รับผิดชอบ
Kentledge กับ Reaction Pile ต่างกันตรงไหน?
Kentledge กับ Reaction Pile ต่างกันที่แหล่งของแรงต้าน Kentledge ใช้น้ำหนักจริงที่กองไว้ ส่วน Reaction Pile ใช้แรงถอนของเสาเข็มยึด ความต่างนี้มีผลต่อน้ำหนักทดสอบที่ทำได้ พื้นที่ การขนย้าย และประเด็นความปลอดภัย ตามตารางด้านล่าง
← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →
| หัวข้อ | Kentledge (กองน้ำหนักถ่วง) | Reaction Pile (เสาเข็มยึด) |
|---|---|---|
| หลักการสร้างแรงต้าน | น้ำหนักจริงกองบนแท่นรับ | แรงถอนจากเสาเข็มยึด + คานถ่ายแรง |
| เหมาะกับน้ำหนักทดสอบ | ต่ำถึงปานกลาง | ปานกลางถึงสูงมาก |
| พื้นที่หน้างาน | ต้องการพื้นที่กว้าง | ใช้น้อยกว่าที่น้ำหนักเท่ากัน |
| การขนย้าย | ขนน้ำหนักถ่วงจำนวนมาก | ไม่ต้องขนน้ำหนักถ่วง |
| ต้องมีเสาเข็มเพิ่ม | ไม่ต้อง | ต้องมีเสาเข็มยึด 2–4 ต้น |
| ความซับซ้อนการออกแบบ | น้อยกว่า | มากกว่า |
| ประเด็นความปลอดภัยหลัก | เสถียรภาพของแท่นถ่วง | การถ่ายแรงถอนและระยะรบกวน |
Kentledge หรือ Reaction Pile เลือกแบบไหนดี?
เลือก Reaction Pile เมื่อน้ำหนักทดสอบสูงมาก พื้นที่จำกัด หรือมีเสาเข็มเดิมใช้เป็นสมอได้ ส่วน Kentledge เหมาะเมื่อพื้นที่โล่งและน้ำหนักทดสอบไม่มาก การตัดสินใจขึ้นกับ 3 ปัจจัยหลัก คือ น้ำหนักทดสอบ พื้นที่หน้างาน และความพร้อมของเสาเข็มยึด
- น้ำหนักทดสอบ: ถ้าน้ำหนักทดสอบสูงมาก Reaction Pile มักได้เปรียบ เพราะการกองน้ำหนักถ่วงหลายร้อยตันทำได้ยาก
- พื้นที่หน้างาน: พื้นที่จำกัดเอียงไปทาง Reaction Pile ส่วนพื้นที่โล่งและน้ำหนักทดสอบไม่มาก Kentledge ก็สะดวกกว่า
- ความพร้อมของเสาเข็มยึด: ถ้ามีเสาเข็มเดิมที่ใช้เป็นสมอได้ Reaction Pile จะประหยัดกว่า แต่ถ้าไม่มีเลย การกองน้ำหนักอาจคุ้มกว่า
การเลือกระบบและออกแบบรายละเอียดควรให้วิศวกรผู้รับผิดชอบพิจารณาจากเงื่อนไขจริงของโครงการ ไม่ควรกำหนดตายตัวจากบทความ อ่านภาพรวมวิธีทดสอบได้ที่ Static Pile Load Test คืออะไร และหากยังลังเลระหว่างวิธีทดสอบ ดู Dynamic vs Static Load Test เลือกแบบไหนดี
ถ้าเลือก Reaction Pile หน้างานจะมีองค์ประกอบตามภาพ 3 มิติด้านล่าง ให้สังเกตว่าคานอ้างอิง (G) ตั้งขาอยู่นอกแนวเสาเข็มยึด และหน้าตัดด้านหน้าแสดงเสาเข็มยึดที่ถูกดึงขึ้น (ลูกศรแดง) โดยมีดินต้านไว้ (ลูกศรเขียว) กรอบขวาคือเช็คลิสต์ก่อนเลือกและก่อนทดสอบ
ติดตั้งเสร็จแล้ว ทดสอบและอ่านผลอย่างไร?
เมื่อระบบให้แรงต้านพร้อม การทดสอบจะให้น้ำหนักเป็นขั้น (Load Increment) แล้ววัดการทรุดตัวของหัวเสาเข็มที่แต่ละขั้น จากนั้นนำมาเขียนเป็นกราฟ Load-Settlement เพื่อประเมินกำลังรับน้ำหนักตามเกณฑ์ที่กำหนดในสเปค เช่น Davisson Offset
ก่อนเริ่มให้น้ำหนัก หัวเสาเข็มต้องเตรียมให้เรียบและได้ระดับ และตั้งแจ็คให้ตรงแนวแกนเสาเข็ม ดูรายละเอียดในการเตรียมหัวเสาเข็มก่อนทดสอบ
วิธีอ่านผลอย่างละเอียดอยู่ในบทความ Static Load Test อ่านผลยังไง
SPN Soil Engineering ให้บริการทดสอบเสาเข็ม Static Load Test ทั่วประเทศ 77 จังหวัด รายงานรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร ใช้ยื่นขออนุญาตก่อสร้างต่อหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้
Static Load Test ราคาเท่าไหร่ต่อต้น?
Static Load Test อยู่ที่ประมาณ 50,000–150,000+ บาท/ต้น ขึ้นกับน้ำหนักทดสอบและระบบให้แรงต้านที่เลือกใช้ เพราะต้นทุนหลักอยู่ที่การเตรียมระบบให้แรงต้าน ไม่ใช่ตัวการทดสอบ
ราคานี้ยังไม่รวมค่าเดินทางและค่าขนย้ายเครื่องมือ ซึ่งคิดเพิ่มตามระยะทางของหน้างาน ต้องการตัวเลขที่ตรงกับโครงการ ติดต่อขอใบเสนอราคาฟรีภายใน 24 ชั่วโมง
บทความนี้จัดทำเพื่อเป็นความรู้ทางวิศวกรรมภาพรวม การเลือกระบบให้แรงต้าน จำนวนเสาเข็มยึด น้ำหนักถ่วงที่ต้องใช้ ระยะห่างระหว่างเสาเข็มยึดกับเสาเข็มทดสอบ และค่า Safety Margin ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะของโครงการและการคำนวณของวิศวกรผู้รับผิดชอบที่มีใบอนุญาต ไม่ใช่คำแนะนำการออกแบบที่เจาะจงกับโครงการใดโครงการหนึ่ง