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 Transducers อย่างน้อย 2 ตัว ติดตั้งตรงข้ามกันที่หัวเสาเข็ม: วัดความเครียดเพื่อคำนวณ Force (เสาเข็มขนาดใหญ่อาจใช้ 4 ตัว)
  • Accelerometers อย่างน้อย 2 ตัว ติดตั้งตรงข้ามกัน: วัดความเร่ง แล้ว Integrate เป็น Velocity และ Displacement
  • Pile Driving Analyzer (PDA): เครื่องบันทึกและประมวลผลสัญญาณ
  • Drop Weight: ตุ้มน้ำหนักประมาณ 1-2% ของกำลังรับน้ำหนักประลัย (Ultimate Capacity) ที่ต้องการพิสูจน์ เช่น พิสูจน์ 250 ตัน ใช้ตุ้ม 2.5-5 ตัน

เช็คคุณภาพสัญญาณก่อนเชื่อผล

ก่อนอ่านค่าใด ๆ ในรายงาน ต้องตรวจก่อนว่า สัญญาณที่วัดได้มีคุณภาพพอ เพราะถ้าสัญญาณไม่ดี ค่า RMX, EMX ที่คำนวณออกมาจะเชื่อถือไม่ได้ทั้งหมด มาตรฐาน มยผ. 1252-51 (ข้อ 4.5) ให้ตัวอย่างสัญญาณที่ควรใช้และไม่ควรใช้ไว้ชัดเจน:

ตัวอย่างสัญญาณ PDA ที่ควรใช้และไม่ควรใช้ตาม มยผ.1252-51 — สัญญาณความเครียดและความเร็วสอดคล้องกัน สัญญาณสมมาตร เทียบกับสัญญาณรบกวน (Noise) และสัญญาณ Drift
ตัวอย่างสัญญาณที่ควรใช้ (ก, ข) และไม่ควรใช้ (ค, ง) — ที่มา: รูปที่ 7 มยผ. 1252-51 มาตรฐานการรับน้ำหนักของเสาเข็มด้วยวิธีพลศาสตร์ กรมโยธาธิการและผังเมือง
  • ก) สัญญาณที่ดี: กราฟความเครียด (Force) และความเร็ว (Velocity) มี Peak ตรงกัน (Peaks match) ช่วงต้นคลื่น
  • ข) สัญญาณที่ดี: สัญญาณจากมาตรวัดคู่เดียวกัน (ติดตั้งคนละฝั่งของเสาเข็ม) ต้องคล้ายกันและสมมาตร
  • ค) ไม่ควรใช้: มีสัญญาณรบกวน (Noise) แทรกมาก — มักเกิดจากเซ็นเซอร์หลวมหรือสายสัญญาณมีปัญหา
  • ง) ไม่ควรใช้: Peak ไม่ตรงกัน หรือสัญญาณไม่กลับสู่ศูนย์ (Drift) — มักเกิดจากการตอกเยื้องศูนย์หรือเซ็นเซอร์เสีย

ถ้าเจอสัญญาณแบบ ค) หรือ ง) ในรายงาน วิศวกรภาคสนามต้องแก้การติดตั้งเซ็นเซอร์หรือปรับตำแหน่งตอกแล้วทดสอบซ้ำ ไม่ควรนำ Blow นั้นมาวิเคราะห์ต่อ

ค่าหลัก 8 ตัวที่ต้องเข้าใจ

1. EMX (Maximum Transferred Energy)

หน่วย: kN·m (kJ)

คือพลังงานสูงสุดที่ ส่งผ่านจากค้อนลงเสาเข็มจริง ในแต่ละครั้งกระแทก สำหรับตุ้มปล่อยอิสระ (Drop Hammer) ค่า Energy Transfer Ratio (EMX ÷ พลังงานตุ้ม) ที่ดีมักอยู่ราว 50-70% ถ้าต่ำกว่า 30% แสดงว่าระบบสูญเสียพลังงานมาก อาจเกิดจาก Cushion เก่า หรือการตอกที่ไม่ตรงแกน

2. FMX (Maximum Force)

หน่วย: kN หรือ ตัน

คือแรงสูงสุดที่หัวเสาเข็ม ต้อง มากพอที่จะระดมแรงต้านทาน (Mobilize) ของดิน ให้ถึงระดับที่ต้องการพิสูจน์ ส่วนการเช็คว่าเสาเข็มทนแรงกระแทกได้โดยไม่แตก ให้ดูจากหน่วยแรง CSX (= แรงหารพื้นที่หน้าตัด) เทียบกับกำลังวัสดุ ไม่ใช่ดูจาก FMX โดยตรง

3. DMX (Maximum Displacement)

หน่วย: มม.

คือระยะเคลื่อนที่สูงสุดของหัวเสาเข็มในแต่ละครั้งกระแทก รวมการหดตัวคืน (Elastic Rebound) ด้วย ส่วนการจมลงถาวร (Set) ดูจากค่า DFN (Final Displacement) ซึ่งควรใกล้เคียงกับ Set ที่วัดจริงหน้างาน

4. RMX (Maximum Mobilized Capacity)

หน่วย: kN หรือ ตัน

คือ กำลังรับน้ำหนักที่ใช้งานจริงในการตอก เป็นค่าสำคัญที่สุด ใช้เปรียบเทียบกับ Design Capacity ของเสาเข็ม:

ค่า RMX ที่แสดงหน้างานคำนวณแบบเรียลไทม์ด้วย Case Method ซึ่งเป็นค่าประมาณเบื้องต้น — ค่าที่ใช้สรุปผลจริงต้องผ่านการยืนยันด้วย CAPWAP Analysis ในขั้นวิเคราะห์อีกครั้ง

RMX vs Design Capacityการตีความ
RMX ≥ 2.5 × Design✅ ผ่านเกณฑ์กฎกระทรวงฐานราก 2566 (FS = 2.5)
RMX < 2.5 × Design❌ ไม่ผ่านเกณฑ์วิธีพลศาสตร์ — หาสาเหตุ และพิจารณาทำ Static Load Test ยืนยัน

หมายเหตุ: เกณฑ์ FS = 2.5 ยึดตามกฎกระทรวงฐานราก 2566 ที่ให้ใช้ค่าจากวิธีพลศาสตร์ (Dynamic Load Test) ได้ไม่เกิน 40% ของแรงต้านทานสูงสุด

5. RAU / RA2 (Automatic Case Method Capacities)

คือกำลังรับน้ำหนักจาก Case Method แบบอัตโนมัติที่ ไม่ขึ้นกับค่า Damping Factor (J) — RAU เหมาะกับเสาเข็มที่แรงเสียดทานข้างน้อย (End Bearing เด่น) ส่วน RA2 เหมาะกับแรงเสียดทานน้อยถึงปานกลาง วิศวกรใช้เป็นค่าตรวจสอบเทียบกับ RMX เมื่อยังไม่แน่ใจสภาพดิน

6. Shaft / Toe Resistance (จาก CAPWAP)

การแยกกำลังรับน้ำหนัก ข้างเสา (Shaft Friction) ออกจาก ปลายเสา (End Bearing) ไม่ได้อ่านตรงจากค่าหน้างาน แต่ได้จากการวิเคราะห์ CAPWAP โดยความสัมพันธ์คือ Ru (กำลังรวม) = Rshaft + Rtoe สำคัญมากสำหรับเสาเข็มที่อาศัย 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 = 260 ตัน, CSX = 12 MPa

การวิเคราะห์

  • RMX = 260 ตัน vs Design = 100 ตัน → FS = 2.6 ✅ ผ่านเกณฑ์ FS = 2.5 ตามกฎกระทรวงฐานราก 2566
  • EMX = 18 kJ จากตุ้ม 5 ตัน ยกสูง 1 ม. (พลังงาน ≈ 49 kJ) → Energy Transfer Ratio = 18/49 ≈ 37% ✅ ยอมรับได้ (เกินเกณฑ์ขั้นต่ำ 30% แต่ถ้าต่ำกว่านี้ควรตรวจ Cushion และแนวการตอก)
  • 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
ตัวอย่างผล CAPWAP Analysis จริง — กราฟ Force Measured/Computed, Force/Velocity, Load-Displacement จำลอง Static และการกระจาย Shaft Resistance ตลอดความยาวเสาเข็ม
ตัวอย่างผล CAPWAP จากโครงการจริงของ SPN — ซ้ายบน: Force Measured เทียบ Computed (Signal Matching) · ขวาบน: Force/Velocity · ซ้ายล่าง: Load-Displacement จำลองเทียบ Static Test · ขวาล่าง: การกระจายแรงเสียดทานข้างเสาตลอดความยาว

บทความนี้สรุป CAPWAP ไว้เพียงภาพรวม — อ่านเจาะลึกหลักการ Signal Matching ผลลัพธ์ที่ได้ และการเปรียบเทียบ CAPWAP vs Case Method vs Static Load Test ได้ที่ CAPWAP คืออะไร? ทำไมผลทดสอบ PDA ต้องวิเคราะห์ CAPWAP

เกณฑ์ผ่าน/ไม่ผ่าน ตามมาตรฐาน

เกณฑ์ตามกฎกระทรวงฐานราก 2566 (+ มยผ. 1252-51)

  • RMX ≥ 2.5 × Design Working Load: ✅ ผ่าน — กฎกระทรวงฐานราก 2566 ข้อ 24 ให้ใช้ค่าจาก Dynamic Load Test ได้ไม่เกิน 40% ของแรงต้านทานสูงสุด เทียบเท่า FS = 2.5
  • RMX < 2.5 × Design Working Load: ❌ ไม่ผ่านเกณฑ์วิธีพลศาสตร์ — หาสาเหตุ และพิจารณาทำ Static Load Test ยืนยัน (วิธีสถิตยศาสตร์ใช้ค่าได้ถึง 50%)
  • ค่าจากวิธีพลศาสตร์ต้องเป็นค่าที่ สอบเทียบ (Calibrate) กับผลทดสอบวิธีสถิตยศาสตร์ แล้ว
  • จำนวนต้นที่ทดสอบ: กฎกระทรวงไม่ได้กำหนดตายตัว แนวปฏิบัติที่พบบ่อยคือ ~1% ของจำนวนเสาเข็มทั้งหมด และอย่างน้อย 1 ต้น โดยเสาเข็มที่เลือกต้องเป็นตัวแทนของทั้งโครงการ — อ่านหลักคิดที่ ต้องทดสอบเสาเข็มกี่ต้น?
  • CSX, TSX ในขอบเขตปลอดภัย: ✅ เสาเข็มไม่เสียหาย

อ่านที่มาของเกณฑ์ 40/50/40 แบบละเอียดได้ที่ เสาเข็มรับน้ำหนักได้เท่าไหร่ตามกฎหมาย? เกณฑ์ 40/50/40 กฎกระทรวงฐานราก 2566

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 เกณฑ์ผ่านตามกฎกระทรวงฐานราก 2566 คือ RMX ≥ 2.5 × Design Working Load (FS = 2.5)

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