งานทดสอบเสาเข็ม

เนื่องจากการขั้นตอนการทำฐานรากของอาคาร ต้องคำนึงถึงความมั่นคงแข็งแรงเป็นสำคัญ ซึ่งแต่ละพื้นที่ก่อสร้างมีลักษณะของชั้นดินที่มีความแตกต่างกัน และการควบคุมคุณภาพในการก่อสร้างหน้างาน ก็มักมีปัจจัยที่แตกต่างกันไป ส่งผลถึงคุณภาพในการทำเข็มเจาะหรือเข็มตอกได้ ดังนั้นการทดสอบเสาเข็ม จึงมีความจำเป็นมาก ซึ่งมีทั้งการทดสอบความสมบูรณ์ของเสาเข็ม และการประเมินการรับน้ำหนักของเสาเข็ม ที่เพื่อช่วยประเมินความเสียหายเบื้องต้นของเสาเข็มที่ติดตั้งลึกลงไปในชั้นดินที่เรามองไม่เห็น จะทำให้ทราบได้ว่าเสาเข็มเกิดความบกพร่อง ทำให้สามารถแก้ไขได้ทันท่วงที สามารถประหยัดค่าใช้จ่ายในการแก้ไขงานทีหลัง  ซึ่งการทดสอบนี้สามารถทำได้รวดเร็ว และราคาไม่แพง

การทดสอบความความสมบูรณ์ของเสาเข็มโดยวิธี seismic integrity test (low strain impact integrity test) ตามมาตรฐาน ASTM D 5882-07 มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบว่า เสาเข็มที่ทำการติดตั้งด้วยวิธีการตอกหรือเจาะมีความสมบูรณ์ต่อเนื่องของเนื้อคอนกรีตตามมาตรฐานการก่อสร้างหรือไม่ ซึ่งทำให้ทราบได้ว่าเสาเข็มเกิดความบกพร่อง เช่น หัก คอด ร้าว หรือมีสภาพสมบูรณ์ การทดสอบนี้เป็นการทดสอบที่สะดวก และรวดเร็ว เสียค่าใช้จ่ายต่ำ 

               เครื่องมือทดสอบ

การเตรียมการทดสอบ

1.ทำการขุดเปิดหน้าดินจนกระทั่งพบหัวเข็ม

2.ทำการสกัดเนื้อคอนกรีตส่วนที่เสียบนหัวเสาเข็มที่จะทำการทดสอบ จนถึงเนื้อคอนกรีตที่ดี

3.ทำการขัดและทำความสะอาดผิวหัวเสาเข็มคอนกรีตที่จะทดการทดสอบด้วยน้ำสะอาดจนมั่นใจว่าปราศจากเศษเนื้อปูนหรือดินก่อนทำการทดสอบ

4.ทำการติดตั้ง เซ็นเซอร์ตรวจวัดความเร่ง (Accelerometer sensor) บนเนื้อคอนกรีตที่ดีบนหัวเสาเข็มโดยใช้ดินน้ำมันยึดให้แน่น

รูปการติดตั้งเซ็นเซอร์และการทดสอบความสมบูรณ์ของเสาเข็ม

วิธีการทดสอบ

1. ทำการเคาะหัวเสาเข็มด้วยค้อนไปตามตำแหน่งที่ครอบคลุมหัวเสาเข็มทดสอบทั้งหน้าตัด
2. ทำการตรวจสอบค่าสัญญาณที่เกิดขึ้น และทดสอบจนกระทั้งได้สัญญาณที่ดีที่สามารถนำไปวิเคราะห์ได้
3. เก็บบันทึกข้อมูลเบื้องต้นด้วยเครื่อง SIT
4. นำข้อมูลที่บันทึกแล้วมาวิเคราะห์ด้วยโปรแกรม SIT V.7.99 เพื่อวิเคราะห์หาสภาพความสมบูรณ์ที่ถูกต้องของเสาเข็ม

รายงานแสดงผลการทดสอบแนบประกอบด้วย

1. สภาพความสมบูรณ์ของเสาเข็มทดสอบ (Pile Integrity Condition) ในขณะทำการทดสอบ
2. กราฟสภาพความสมบูรณ์ของเสาเข็ม
3. สรุปผลการทดสอบแนบพร้อมใบประกอบวิชาชีพทางวิศวกรรมโยธา ประเภทวุฒิวิศวกรโยธา

ขอบข่ายและลักษณะการเตรียมงาน

1. เสาเข็มทดสอบต้องมีอายุไม่น้อยกว่า 7-14 วันนับจากวันตอกเสาเสร็จสิ้น
2. ผู้ว่าจ้างเป็นผู้จัดเตรียมสภาพหัวเสาเข็มให้อยู่ในสภาพเนื้อคอนกรีตที่ดีทั้งหน้าตัดก่อนทำการทดสอบ

การทดสอบวิธีนี้เป็นการทดสอบเพื่อประเมินการรับน้ำหนักของเสาเข็ม โดยเป็นการทดสอบแบบวิธี Restrike โดยใช้การวัดค่าแรง ( Force ) และความเร็ว ( Velocity ) จากสัญญาณสะท้อนคลื่นความเค้น  ( Stress Wave ) ขณะที่มีการกระแทกของลูกตุ้มเหล็กกระแทก แล้วประเมินกำลังรับน้ำหนักด้วยวิธี Case Method และด้วยโปรแกรม Case Pile Wave Analysis Program Continuous Method ( CAPWAP ) โดยใช้มาตรฐานการทดสอบ ASTM D 4945-96

เครื่องมือและอุปกรณ์ทดสอบ

1. Pile Driving Analyzer เครื่องประมวนผลการทดสอบ ขนาด 155 * 320 * 385 มม. น้ำหนักขนาด 8 กก. สามารถใช้ได้ทั้งไฟฟ้ากระแสตรง และกระแสสลับ หน่วยความจำหลักขนาด 350 MB
2. Strain Transducers และ Accelerometer Sensors ติดยึดแน่นกับพื้นผิวข้างเสาเข็มทดสอบด้านละ 1 ชุด ตรงข้ามกัน
3. Accelerometer Sensors ติดยึดแน่นกับพื้นผิวข้างเสาเข็มทดสอบด้าน 1 ตัว ตรงข้ามกัน
4. แหล่งกำเนิดคลื่น ใช้ตุ้มเหล็กน้ำหนักขนาด 5.0 ตัน หรือตามความเหมาะสม เป็นต้นกำเนิดคลื่นความเค้นอัด
5. ปั้นจั่นโครง ใช้ปั้นจั่นโครง ยกตุ้มน้ำหนักกระแทกลงบนเสาเข็มทดสอบ
6. สว่านเจาะคอนกรีต เจาะทะลุเนื้อคอนกรีตเพื่อยึด Strain Transducers และ Accelerometer Sensors ให้แนบกับพื้นผิวด้านข้างของคอนกรีต

วิธีการทดสอบ

                การทดสอบเสาเข็มทำการขุดเปิดหัวเสาเข็มให้ได้ระดับความลึกประมาณ 0.60 เมตร กรณีหัวเสาเข็มทดสอบอยู่ต่ำกว่าระดับดิน สภาพเนื้อคอนกรีตตั้งแต่ระดับหัวเสาเข็มถึงระดับหัวเสาเข็มที่ขุดเปิดต้องมีสภาพเนื้อคอนกรีตที่ดี จากนั้นทำการติดตั้งตัวสัญญาณคือ Strain Transducers และ Accelerometer Transducers 2 ด้านตรงข้ามกัน อย่างละ 1 ชุด ที่ผิวด้านข้างของเสาเข็มที่มีความเรียบเสมอกันทั้งผิว พร้อมปรับ Calibrate เครื่องมือทดสอบ การทดสอบ การทดสอบใช้ปั้นจั่นโครง หรือรถตอกเสาเข็ม ยกตุ้มเหล็กน้ำหนักขนาด 4.0 – 5.0 หรือตามเหมาะสม กระแทกลงบนหัวเสาเข็มทดสอบ ระยะยกทิ้งตุ้มทดสอบสูงประมาณ 0.30 เมตร เพื่อปรับศูนย์กลางทิ้งตุ้มน้ำหนัก จากนั้นทำการยกทดสอบพฤติกรรมของเสาเข็มทดสอบระยะประมาณ 0.30 – 0.50 เมตร หรือตามความเหมาะสมของแต่ละหน้างานทดสอบ ทดสอบประมาณ 2 – 3 ครั้ง/ต้น โดยปล่อยกระแทกอิสระลงบนหัวเสาเข็มซึ่งปูรองด้วยหมวกครอบหัวเสาเข็ม เพื่อลดแรงกระแทกจากตุ้มน้ำหนักป้องกันความเสียหายของเนื้อคอนกรีต

ผลการทดสอบ

                เก็บสัญญาณที่เกิดขึ้นขณะทำการทดสอบในภาคสนามด้วยเครื่องมือ Pile Driving Analyzer Equipment ด้วยโปรแกรม PDA ตรวจสอบความถูกต้องของสัญญาณที่เกิดขึ้น นำสัญญาณที่ได้ทำการวิเคราะห์ด้วยโปรแกรม CAPWAP เพื่อคำนวณค่ากำลังรับน้ำหนักบรรทุกของเสาเข็มที่ถูกต้องต่อไป

รายงานแสดงผลการทดสอบแนบประกอบด้วย

1. ค่ากำลังรับน้ำหนักบรรทุกสูงสุด (Ultimate Load Capacity) ของเสาเข็มทดสอบ (แสดงค่า Skin Friction + End Bearing)
2. เส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักบรรทุกทดสอบกับค่าความทรุดของเสาเข็มทดสอบ (Load – Settlement Curve)
3. สภาพความสมบูรณ์ของเสาเข็มทดสอบ (Pile Integrity Condition) ในขณะทำการทดสอบ
4. สรุปผลการทดสอบแนบพร้อมใบประกอบวิชาชีพทางวิศวกรรมโยธา ประเภทวุฒิวิศวกรโยธา

เครื่องมือทดสอบนี้เป็นลิขสิทธิ์ของ PILE DYNAMICS INC., 4535 RENAISSANCE PARKWAY, CLEVELAND, OHIO 44128 U.S.A

ขอบข่ายและลักษณะการเตรียมงาน

1. เสาเข็มทดสอบต้องมีอายุไม่น้อยกว่า 14 วันนับจากวันตอกเสา เสร็จสิ้นกรณีทดสอบเข็มในสนาม

      แบบ Restrike Test

2. ผู้ว่าจ้างเป็นผู้จัดเตรียมสภาพหัวเสาเข็มให้อยู่ในสภาพเนื้อคอนกรีตที่ดีทั้งหน้าตัดก่อนทำการทดสอบ
3. ผู้ว่าจ้างเป็นผู้จัดเตรียมทางเข้าออกให้สะดวกและแข็งแรงสำหรับรถใหญ่ที่จะเข้าไปติดตั้งเครื่องมือทดสอบ

     และจัดเตรียมไฟฟ้าใช้สำหรับทำการติดตั้งและทดสอบ

4. ผู้ว่าจ้างเป็นผู้จัดเตรียมขุดเปิดเสาเข็มทดสอบโดยรอบกว้างประมาณ 0.60 เมตร จากศูนย์กลางเสาเข็มทดสอบ

     กรณีเสาเข็มต่ำกว่าระดับดินปัจจุบัน บริเวณทดสอบควรแห้งสะอาด

5. ผู้รับจ้างเป็นผู้จัดเตรียมปั้นจั่นใช้ในการยกตุ้มเหล็ก กระแทกลงบนหัวเสาเข็มในขณะทำการทดสอบ
6. บริษัทฯ จะถือว่าการทดสอบเสร็จสิ้น เมื่อกรณีใดกรณีหนึ่งต่อไปนี้เกิดขึ้น

–  ค่าทรุดตัวในแต่ละครั้งเกินกว่า 12 มิลลิเมตร

–  สภาพหัวเสาเข็มทดสอบ หรือ PILE CAP เสียหาย

–  ได้ค่าน้ำหนักบรรทุกทดสอบสูงสุดตามที่กำหนดให้ ก่อนทำการทดสอบ

รูปการติดตั้งเซ็นเซอร์และการทดสอบ DYNAMIC LOAD TEST

วิศวกรผู้ออกแบบได้กำหนดให้ทำการทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกทดสอบของเสาเข็ม โดยทดสอบตามมาตรฐาน หัวข้อ “STANDARD LOADING PROCEDURE” MODIFIED ASTM D 1143 – 81 มีน้ำหนักทดสอบสูงสุด (ULTIMATE LOAD) คิดเป็น 250% ของน้ำหนักบรรทุกออกแบบปลอดภัย (SAFETY LOAD) การทดสอบใช้แม่แรงไฮโดรลิคเป็นเครื่องมือเพิ่มน้ำหนักโดยดันกับโครงเหล็กที่ถูกยึดตรึงแน่นกับเสาสมอจำนวน 4 – 6 ต้น พร้อมเหล็กเสริมพิเศษ / ชุดทดสอบดังรายละเอียดดังต่อไปนี้

เครื่องมือและอุปกรณ์ทดสอบ

1. แรงปฎิกิริยา :  ใช้คานเหล็กรูปตัวไอ วางประสานเหนือหัวเสาเข็มทดสอบยึดตึงแน่นเพื่อ

   ทำปฎิกิริยากับเสาเข็มสมอ 4 – 6 ต้น พร้อมเหล็กเสริมพิเศษในสมอ

2. แม่แรงไฮดรอลิก :  ใช้แม่แรงไฮดรอลิก ขนาด 200 / 500 ตัน ปรับเทียบความถูกต้องขนาด

   พร้อม Pressure Gauge จำนวน 1 ชุด วางบนหัวเสาเข็มทดสอบเพื่อเพิ่ม 

   น้ำหนักทดสอบดันกับคานเหล็กปฎิกิริยา ผ่านการทดสอบความถูกต้องจาก

   จุฬาลงกรณ์ มหาวิทยาลัย ภาควิชาวิศวกรรมโยธา

3. บอลแบริ่ง :  สอดบอลแบริ่งไว้ระหว่างแม่แรงไฮดรอลิก และคานเหล็กปฎิกิริยาให้เกิด

   แรงแนวดิ่ง

4. ไตอัลเกจ :  ใช้ไตอัลเกจ จำนวน 4 ตัว ยี่ห้อ Mitsutoyo วางทำมุมกัน 90 องศา บนกระจกใสและยึดไว้ด้วยขาแม่เหล็ก ซึ่งวางบนคานอ้างอิงไดอัลเกจมีความยาวก้านวัด 50 มม. และมีค่าความละเอียด 0.01 มม.
5. คานอ้างอิง :  ใช้คานเหล็กรูปร่างนำขนาด 100 x 50 x 5.0 มม. ยาว 2.0 เมตร จำนวน 2 ตัว วางเป็นฐานรองรับซึ่งตอกในดินมีคานแน่นพอพอประมาณปลายด้านหนึ่งยึดแน่น ส่วนอีกปลายปล่อยอิสระ
6. กล้องระดับ :  ใช้กล้องระดับตรวจสอบความสัมพันธ์ของการเคลื่อนที่ของหัวเสาเข็มทดสอบ และคานอ้างอิง โดยอ่านค่าจากไม้โปรแทรกเตอร์ที่ติดไว้ตามเป้าต่าง

วิธีการทดสอบ

                ดำเนินการทดสอบตามมาตรฐาน Modified ASTM D 1143 – 81 หัวข้อ “Standard Loading Procedure” การเพิ่มและการลดน้ำหนักทดสอบให้กระทำเป็นเปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักบรรทุกการออกแบบตามขั้นตอนดังต่อไปนี้

รอบที่ 1 :  0% —– 25% —– 50% —– 75% —– 100% ( * ) —- 50% —- 0% ( *** )

รอบที่ 2 :  0% —– 25% —– 50% —– 75% —– 100% —– 125% —– 150% —– 175%

   200% —– 225% —– 250% ( ** ) —- 200% —- 150% —- 100% —- 50% —- 0% (***)

1. ในแต่ละขั้นตอนของการเพิ่มน้ำหนักบรรทุกในรอบที่ 1 และ 2 ให้รักษาน้ำหนักไว้ 1 ชั่วโมง โดยมีอัตราการทรุดตัวไม่มากกว่า 0.25 มม. / ชม. มิฉะนั้นต้องรักษาน้ำหนักทดสอบต่อไปอีก 1 ชั่วโมง จึงทำการเพิ่มน้ำหนักบรรทุกทดสอบขั้นต่อไปได้
2. รักษาน้ำหนักบรรทุกทดสอบสูงสุดในรอบที่ 1 มีเครื่องหมาย ( ** ) เป็นเวลา 12 ชั่วโมง และรอบที่ 2 มีเครื่องหมาย ( ** ) ไว้เป็นเวลา 24 ชั่วโมง
3. ลดน้ำหนักบรรทุกทดสอบในรอบที่ 1 ทุกๆ 1 ชั่วโมง จนเป็นศูนย์มีเครื่องหมาย ( *** ) และรักษาน้ำหนักทดสอบจนกระทั่งอัตราการคืนตัวคงที่ แต่ทั้งนี้ไม่เกินกว่า 12 ชั่วโมง
4. จดบันทึกข้อมูลการทรุดตัวในรอบที่ 1 และ รอบที่ 2 ที่เวลา 1 , 5 , 10 , 15 , 30 , 40 , 60 นาที และทุกๆ 1 ชั่วโมง หลังจาก 12 ชั่วโมง ทดสอบจดบันทึกทุก 2 ชั่วโมง

ผลการทดสอบ

รายงานผลการทดสอบประกอบด้วย

1. ตารางแสดงข้อมูลการทดสอบ เช่น เวลา น้ำหนักบรรทุก การทรุดตัว และอื่นๆ
2. กราฟแสดงความสัมพันธ์ของน้ำหนักบรรทุก – การทรุดตัว และน้ำหนักบรรทุก – การคืนตัว
3. สรุปผลการทดสอบแนบพร้อมใบประกอบวิชาชีพทางวิศวกรรมโยธา

ขอบข่ายและลักษณะการเตรียมงาน

1. ผู้ว่าจ้างเป็นผู้เจาะ / ตอก เสาเข็มทดสอบ ให้ได้อายุมากกว่า 28.0 หรือ 14.0 วัน ก่อนทำการทดสอบ และเตรียมพื้นที่หน้าตัดบริเวณหัวเสาเข็มทดสอบให้มีลักษณะเป็นเนื้อคอนกรีตที่ดี และมีความเรียบเท่ากันทั้งหน้าตัด มีความแข็งแรงพอที่จะทำการทดสอบ และระดับ PILE TOP อยู่สูงไม่เกิน 10.0 เซนติเมตร จากระดับผิวดิน (กรณีหัวเสาเข็มทดสอบเสียหาย ต้องตัดหรือทำ PILE CAP ครอบหัวเสาเข็มทดสอบไว้)
2. ผู้ว่าจ้างเป็นผู้จัดเตรียมเสาเข็มสมอ ให้ได้อายุมากกว่า 28.0 / 14.0 วัน ก่อนทำการทดสอบจำนวน 4 – 6 ต้น (ตามรายการคำนวณแรงเสียดทาน) พร้อมเหล็กเสริมพิเศษในเสาเข็มให้สามารถรับแรงดึงมากว่า 1 / 4 หรือ 1 / 6 เท่าของน้ำหนักบรรทุกสูงสุดที่ต้องการทดสอบ
3. ผู้ว่าจ้างเป็นผู้จัดเตรียมทางเข้า – ออก ให้สะดวกและแข็งแรงสำหรับรถใหญ่ที่จะเข้าไปติดตั้งเครื่องมือทดสอบและจัดเตรียมไฟฟ้าใช้สำหรับเชื่อมและแสงสว่างตลอดระยะเวลาที่ทำการติดตั้งและทดสอบ
4. ผู้ว่าจ้างเป็นผู้จัดเตรียมบริเวณทดสอบให้แห้งสะอาด และปราศจากแรงสั่นสะเทือนใดๆ
5. ผู้ว่าจ้างเป็นผู้จัดเตรียมไฟฟ้า และนำประปาตามความจำเป็น
6. บริษัทฯ จะถือว่าการทดสอบเสร็จสิ้นเมื่อกรณีใดกรณีหนึ่งต่อไปนี้เกิดขึ้น

• สภาพหัวเสาเข็ม หรือ Pile Cap เสียหายเหล็กสมอขาด หรือสมอถอนตัวขึ้น
• ค่าทรุดตัวของหัวเสาเข็มทดสอบเพิ่มขึ้นโดยไม่มีการเพิ่มน้ำหนัก
• ได้ค่าน้ำหนักบรรทุกทดสอบสูงสุดที่กำหนดให้ ก่อนการทดสอบ

รูปการติดตั้งการทดสอบ STATIC LOAD TEST