Fundamental of Sonic Integrity Testing for Bored Pile ... · Fundamental of Sonic Integrity Testing for Bored Pile Foundations ... แบบไม ทําลาย (Nondestructive

28

หลักเกณฑการทดสอบเสาเข็มเจาะดวยวิธี โซนิก อินเทก’กริที เทสติ้ง Fundamental of Sonic Integrity Testing for Bored Pile Foundations

ณรงค ทัศนนิพันธ

กรรมการผูจัดการ บริษัท ซีฟโก จํากัด

26/10 ถนนรามอินทรา 109 แขวงบางชัน เขตคลองสามวา กทม. 10510 โทรศัพท 0-2919-0090, โทรสาร 0-2518-3088, E-mail; [email protected]

บทคัดยอ: เสาเข็มเจาะเปนโครงสรางพิเศษชนิดหนึ่งที่กอสรางโดยตรงในชั้นดิน ซ่ึงขั้นตอนในระหวางกอสรางหลายขั้นตอนไมสามารตรวจสอบโดยตรงดวยสายตาเหมือนโครงสรางอ่ืนๆที่กอสรางเหนือระดับชั้นดินได จึงไดมีการนําวิธีการทดสอบแบบไมทําลาย (Nondestructive tests) มาประยุกตใชทดสอบกับงานเสาเข็มเจาะอยางแพรหลาย เน่ืองจากราคาคาทดสอบมีราคาไมแพง สามารถทําการทดสอบไดรวดเร็ว และข้ันตอนการทดสอบไมเปนอุปสรรคตอการทํางานกอสรางในขั้นตอนอ่ืนๆของโครงการ วิธีการทดสอบแบบไมทําลายมีหลายแบบ วิธีที่ไดรับความนิยมแพรหลาย คือ การทดสอบแบบ โซนิก อินเทก’ กริที เทสติ้ง (Sonic integrity testing) ซ่ึงการทดสอบวิธีน้ีใชหลักการสังเกตการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงหรือคลื่นความสั่นสะเทือน (Stress wave) ที่เกิดจากแรงทางกลที่ใสลงไปที่หัวเสาเข็มใหผานไปในตัวเสาเข็มและสังเกตการสะทอนกลับมาของคลื่นขึ้นสูหัวเสาเข็มวาสัญญาณคลื่นทดสอบมีความปกติหรือมีความไมปกติอยูหรือไม แลวจึงนําไปวิเคราะหและอธิบายความหมาย การแปลผลหรืออธิบายความหมายของคลื่นสัญญาณการทดสอบแบบโซนิก อินเทก’ กริที เทสติ้ง ตองกระทําโดยวิศวกรที่ชํานาญการในการทดสอบที่มีทั้งความรูเรื่องวิธีการกอสรางเสาเข็มเจาะและการจําแนกคุณสมบัติของชั้นดินดวย เน่ืองจากการเดินทางหรือการสะทอนกลับของคลื่น ขึ้นอยูกับรูปรางของเสาเข็ม คุณภาพของวัสดุหลอเสาเข็ม และคุณสมบัติของชั้นดินที่หอหุมตัวเสาเข็ม หากการแปลความหมายของคลื่นสัญญาณทดสอบที่ไมปกติกระทําโดยมือสมัครเลนที่ไมชํานาญการ ความหมายที่แปลอาจจะไมสอดคลองกับสภาพจริงของตัวเสาเข็ม บทความนี้จะบรรยายเกี่ยวกับหลักเกณฑตางๆในการทดสอบ เพ่ือกระตุนใหผูเกี่ยวของกับการทดสอบนี้ในประเทศไทยนําไปสูการพัฒนาวิธีการอธิบายหรือแปลความหมายคลื่นสัญญาณทดสอบอยางเปนรูปธรรมมากขึ้นกวาที่เปนอยูในปจจุบัน จนมีมาตรฐานทัดเทียมกับนานาชาติ

การสัมมนาเรื่องการทดสอบแบบไมทําลายในงาน 27-28 พฤศจิกายน 2545 รร. โซลทวิน ทาวเวอรวิศวกรรมโยธาและการตรวจสอบโครงสราง

29

1. บทนํา เสาเข็มเจาะเปนโครงสรางคอนกรีตเสริมเหล็กชนิดหนึ่งที่กอสรางขึ้นในชั้นดิน การตรวจสอบคุณภาพเบื้องตนในแตละขั้นตอนของการกอสรางเสาเข็มเจาะไมสามารถกระทําไดโดยตรงดวยตาเปลา จึงตองใชบุคลากร เครื่องมือ และวัสดุคอนกรีตในการกอสรางเสาเข็มเจาะที่พิเศษมากกวางานคอนกรีตเสริมเหล็กทั่วไปที่กอสรางเหนือระดับดินที่สามารถทําการตรวจสอบเบื้องตนขณะกอสรางดวยตาเปลาได อยางไรก็ตาม แมนวาจะมีการคัดเลือกใชบุคลาการ เครื่องมือ และวัสดุ อยางดีแลว แตในบางโอกาสก็ยังอาจมีความผิดพลาดเกี่ยวกับการจัดการคุณภาพคอนกรีตและปจจัยอ่ืนๆเกิดขึ้นได และ โอกาสที่จะตรวจสอบความสมบูรณของเสาเข็มเจาะในภายหลังเม่ือเริ่มใชรับนํ้าหนักแลวกระทําไดยาก หรือหากทําไดก็มีคาใชจายสูง แมนเม่ือทดสอบแลวพบวามีขอบกพรอง การซอมแซมก็มีคาใชจายและเวลาในการซอมแซมก็นาน ดังน้ันสิ่งที่ดีที่สุดคือทําการทดสอบความสมบูรณกอนนําไปใชงาน ดวยวิธีการทดสอบแบบไมทําลาย (Nondestructive test) ซ่ึงมีการนํามาประยุกตใชในงานทดสอบกับเสาเข็มเจาะอยูสองแบบคือ

(ก) แบบทดสอบโดยการใสแรงกระแทกที่หัวเสาเข็ม (Shaft Head Impact Tests) (ข) แบบทดสอบโดยสงอุปกรณทดสอบลงไปตามทอที่เตรียมไวลวงหนา (Down-Hole

or Cross-Hole Tests) การทดสอบแบบใสแรงกระแทกที่หัวเสาเข็มดูเหมือนจะเปนแบบที่ประหยัดและใชเวลา

ในการทดสอบไมมาก จึงไดรับความนิยมแพรหลายทั่วโลก สวนการทดสอบแบบสงอุปกรณลงไปตามทอที่เตรียมไวลวงหนา มักจะใชกับงานเสาเข็มในโครงการสําคัญเปนพิเศษ คือในงานที่ใชเสาเข็มเด่ียว หรือเสาเข็มฐานรากกลุมละไมกี่ตนที่รับนํ้าหนักโครงสรางสําคัญ เชนสะพานขามแมนํ้า เปนตน

บทความนี้จะกลาวถึงหลักเกณฑการทดสอบ แบบใสแรงกระแทกที่หัวเสาเข็ม โดยเนนการทดสอบแบบ Sonic Integrity Testing (Sonic Echo Method) ที่ใชการตรวจจับเวลาที่คลื่นทดสอบใชในเดินทางผานในตัวเสาเข็มเปนเกณฑ (Time domain) 2. ความบกพรองที่อาจเกิดข้ึนในเสาเข็มเจาะ ความบกพรองในเสาเข็มเจาะมีอยูสองลักษณะคือ ความบกพรองทางโครงสราง (Structural defects) เชน เกิดการราว เกิดการคอด เกิดการบวม เกิดการคด มีวัสดุแปลกปลอมแทรกตัวในคอนกรีต หรือคอนกรีตคุณภาพต่ํา เปนตน ความบกพรองลักษณะนี้บางแบบสามารถตรวจพบไดจากการทดสอบแบบไมทําลาย (Non-destructive tests) แตบางแบบไมสามารถตรวจพบได เชนเข็มคด เข็มเรียว การราวในแนวแกนของเสาเข็ม เปนตน และความบกพรองทางธรณีเทคนิค (Geotechnical defects) เชนการออนตัวของดินโดยรอบเสาเข็มและที่ปลายเสาเข็ม ความบกพรองในลักษณะหลังน้ีไมสามารถตรวจพบไดดวยการทดสอบแบบไมทําลาย การเรียกขานขอบกพรองทั้งสองลักษณะไดรวบรวมไวตามรูปที่ 1

30

รูปที่ 1 การเรียกชื่อลักษณะขอบกพรองตางๆของเสาเข็มเจาะ (after Turner, 1997)

3. เร่ืองเบื้องตนเก่ียวกับการทดสอบความสมบูรณของเสาเข็มที่ตองรู การทดสอบความสมบูรณของเสาเข็ม (Pile integrity testing) เปนวิธีการทดสอบทางออม (Indirect testing) เพ่ือตรวจหาความบกพรอง (หากมี) ในเสาเข็ม โดยประเมินจากคลื่นสัญญาณทดสอบที่มีลักษณะแตกตางไปจากคลื่นสัญญาณปกติ คลื่นสัญญาณที่มีลักษณะแตกตางไปจากปกติน้ีจะเรียกวา “ความไมปกติ” หรือ “Anomalies” คลื่นสัญญาณทีมี “ความไมปกติ” เกิดขึ้นจากพฤติกรรมการตอบสนองของเสาเข็มตอการเคลื่อนที่ของคลื่นสั่นสะเทือน (Stress wave) ที่วิ่งกระจายผานไปในวัสดุตัวเสาเข็มเกิดขึ้นอยางไมสมํ่าเสมอเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลง พฤติกรรมการตอบสนองของเสาเข็มตอการเคลื่อนที่ของคลื่นจึงเปลี่ยนแปลงตามไปดวย พฤติกรรมการตอบสนองมีชื่อเรียกทางเทคนิควา ”อิมพีแดน” (Impedance) ในการทดสอบหากคลื่นสัญญาณมีลักษณะไมปกติคือมีความไมสมํ่าเสมอ แสดงวา “อิมพิแดน” ของเสาเข็มไมสมํ่าเสมอเกิดมีการเปลี่ยนแปลง จึงมีความเปนไปไดวาความไมปกติของคลื่นสัญญาณทดสอบอาจจะเปนความบกพรอง (Defects) ในโครงสรางเสาเข็มได ถาความไมปกติของคลื่นสัญญาณทดสอบดังกลาวมีความสัมพันธกับบันทึกของผูควบคุมงานเสาเข็มที่ไดบันทึกไวในระหวางการกอสรางวาไดมีเหตุการณบางประการเกิดขึ้น และมีบันทึกวาเหตุการณดังกลาวมีแนวโนมวา อาจจะกอใหความบกพรองใหเกิดขึ้นในตัวเสาเข็มได 4. การทดสอบแบบไมทําลายโดยการใสแรงกระแทกที่หัวเสาเข็ม การทดสอบแบบไมทําลายโดยการใสแรงกระแทกที่หัวเสาเข็มมีอยูหลายวิธี คือ

31 รูปที่ 4 Impulse Response Method

(after Davis,1999) รูปที่ 5 Impulse Response-Ideal Curves (after Davis,1999)

4.1 Sonic Echo Method: วิธีน้ีรูจักกันดีอยางแพรหลายแตเรียกขานตางกันออกไปในแตละพ้ืนที่ เชน 4.1.1 Seismic Test, 4.1.2 Sonic Integrity Test (SIT) 4.1.3 Sonic Echo Test (SET) 4.1.4 Pile Integrity Test (PIT) เปนตน วิธีน้ีใชการจับเวลาที่คลื่นทดสอบเดินทางผานในตัวเสาเข็มเปนเกณฑ (Time

Domain หรือ Time - base techniques) มีมาตรฐานการทดสอบรองรับคือ ACI 228-2R-98, ASTM D 5882-00 และ AS 2159-1995 วิธีการทดสอบตามรูปที่ 2 และรูปที่ 3

4.2 Impulse Response (Mobility) Method: วิธีน้ีเรียกแตกตางกันหลายชื่อ คือ

4.2.1 Shock Test 4.2.2 Sonic Vibration Test (SVT) 4.2.3 Transient Response Method (TRM) วิธีน้ีใชการจับความถี่คลื่นที่ทดสอบขณะเดินทางผานในตัวเสาเข็มเปนเกณฑ

(Frequency Domain หรือ Frequency – base technique) มีมาตรฐานการทดสอบรองรับคือ ACI 228-2R-98 และ ASTM D 5882-00 วิธีการทดสอบตามรูปที่ 4 และรูปที่ 5

รูปที่ 2 การทดสอบแบบ Sonic Echo Method (after Davis,1999)

รูปที่ 3 ลักษณะการขยายคลื่นสัญญาณทดสอบ (after Davis,1999)

32

รูปที่ 6 Impedance Log (after ACI 228.2R-98)

4.3 Analytical Derivatives: วิธีน้ีเปนการผสมผสานของวิธีที่ 4.1 และ 4.2 เขาดวยกัน มีมาตรฐานรองรับคือ ACI 228-98 ในการวิเคราะหตองสมมุติคาความหนาแนนของคอนกรีตและความเร็วของคลื่นในคอนกรีตมีคาที่สมํ่าเสมอ รูปที่วิเคราะหไดตามรูปที่ 6

5. ขอดีและขอจํากัดโดยวิธีใสแรงกระแทกที่หัวเสาเข็ม การทดสอบทุกประเภทยอมมีทั้งขอดีและขอจํากัด การทดสอบโดยวิธีใสแรงกระแทกที่หัวเสาเข็มก็มีทั้งขอดีและขอจํากัดดังน้ีคือ 5.1 ขอดี

5.1.1 เครื่องมือมีขนาดเล็ก บุคคลเดียวก็อาจจะสามารถทดสอบไดถึง 100 ตนตอวัน 5.1.2 การทดสอบไมกีดขวางการทํางานอื่นๆที่กําลังกอสรางอยู 5.1.3 ขอบกพรองในเสาเข็ม (หากมี) จะสามารถถูกพบไดตั้งแตเน่ินๆ 5.2 ขอจํากัด 5.2.1 ไมเหมาะในการทดสอบกับเสาเข็มที่มีรอยตอ เชนเสาเข็มสองทอนตอ 5.2.2 ไมเหมาะสมในการทดสอบกับเสาเข็มที่หลอฐานรากแลว 5.2.3 อาจไมมีสัญญาณสะทอนกลับจากปลายเสาเข็ม เสาเข็มชนิดที่รับแรงแบกทาน

สูงและมีแรงเสียดทานผิวต่ํา เม่ือมีความยาวนอยกวา 60 เทาของเสนผานศูนยกลางของหนาตัดจะเห็นคลื่นสะทอนกลับไดชัด

5.2.4 สวนเสาเข็มที่มีแรงเสียดทานสูง โดยทั่วไปจะเห็นคลื่นสะทอนกลับก็ตอเม่ือเสาเข็มมีความยาวนอยกวา 30 เทาของเสนผานศูนยกลางของหนาตัดเสาเข็ม

5.2.5 ความบกพรองขนาดเล็กกวา 5% ของหนาตัดจะไมสามารถถูกตรวจพบได 5.2.6 ตรงรอยราวตามขวางที่มีความตอเน่ืองตลอดหนาตัดเสาเข็มโดยรอยราวดัง

กลาวแมนจะมีขนาดเล็กมากเทาเสนผมก็ตาม แตคลื่นสะทอนกลับก็จะดูเหมือน

33

รูปที่ 7 ลักษณะของเสาเข็มที่สามารถตรวจพบไดจากการทดสอบ (after Turner, 1997)

กับคลื่นสะทอนกลับจากปลายเสาเข็ม รอยราวนี้อาจไมมีผลเสียตอเสาเข็มที่ออกแบบไวใหรับแรงกดแตอยางเดียว

5.3 สิ่งที่สามารถตรวจพบไดจากการทดสอบ 5.3.1 คลื่นสะทอนกลับจากปลายเสาเข็ม 5.3.2 คลื่นสะทอนกลับจากตําแหนงของเสาเข็มที่วัสดุมีคุณสมบัติยอมใหคลื่นเสียง

ผานไดแตกตางกันแทรกตัวอยูเปนจํานวนมาก 5.3.3 คลื่นสะทอนกลับจากตําแหนงที่มีรอยราวตั้งฉากกับแกนของเสาเข็ม 5.3.4 คลื่นสะทอนกลับจากตําแหนงที่เสาเข็มมีลักษณะบวม 5.3.5 คลื่นสะทอนกลับจากตําแหนงที่เสาเข็มมีลักษณะคอด 5.3.6 คลื่นสะทอนกลับจากตําแหนงที่ชั้นดินมีการเปลี่ยนแปลง 5.3.7 คลื่นสะทอนกลับจากตําแหนงที่คุณสมบัติของวัสดุเสาเข็มมีการเปลี่ยนแปลง ลักษณะของเสาเข็มที่สามารถตรวจพบไดจากการทดสอบ แสดงไวในรูปที่ 7

5.4 สิ่งที่ไมสามารถตรวจพบไดจากการทดสอบ 5.4.1 ขนาดหนาตัดที่คอยๆ ขยายใหญขึ้น 5.4.2 ขนาดหนาตัดที่คอยๆ ลดขนาดเล็กลง 5.4.3 สภาพของชั้นดินที่คอยๆ เปลี่ยนกําลัง 5.4.4 ไมสามารถบอกกําลังของชั้นดินหรือกําลังของเสาเข็มได 5.4.5 ไมสามารถบอกความลึกของเสาเข็มไดเสมอไป 5.4.6 ลักษณะเสาเข็มที่โคงหรือคด 5.4.7 วัสดุแปลกปลอมขนาดเล็กที่แทรกตัวอยู 5.4.8 คอนกรีตไมหุมโครงเหล็ก 5.4.9 เศษดินตกคางที่ปลายเสาเข็ม 5.4.10 รอยราวที่ขนานกับแกนของเสาเข็ม

34

รูปที่ 8 ลักษณะของเสาเข็มที่ไมสามารถตรวจพบไดจากการทดสอบ (after Turner, 1997)

ลักษณะของเสาเข็มที่ไมสามารถตรวจพบไดจากการทดสอบ แสดงไวในรูปที่ 8

6. Sonic Echo Method 6.1 พัฒนาการของ Sonic Echo Method เทคนิคการทดสอบอาศัยการวิเคราะหการตอบสนองของเสาเข็มตอแรงกระตุนทางกลขนาดเบา (เชนการใชคอนขนาดเล็กเคาะดวยมือที่หัวเสาเข็ม) แลววัดเวลาที่คลื่นใชในการเดินทางจากหัวเสาเข็มลงสูดานลางแลวสะทอนกลับมา (Echo) จากปลายเสาเข็ม หรือจากตําแหนงใดๆ ภายในตัวเสาเข็มที่อิมพีแดน เกิดการเปลี่ยนแปลง

การทดสอบความสมบูรณโดยการใชการสะทอนกลับของคลื่นเสียง (Echo-Type Integrity Testing) น้ีไดรับการพัฒนาขึ้นมาครั้งแรกในประเทศเนเธอรแลนด โดยสถาบันการวิ จั ย TNO (TNO Institute for Building Materials and Structures, TNO-IBBC) ใ น ช ว งประมาณป 1970 ในขณะนั้น TNO เรียกวิธีการทดสอบชนิดนี้วา Sonic Echo Testing By TNO ตอมาการทดสอบโดยวิธีน้ีไดแพรหลายเขาใน สหราชอาณาจักร (UK) และถูกเรียกชื่ออยางแพรหลายวา Pulse Echo Test (Ellway 1987) หรือ Sonic Echo Method และในปจจุบันมีชื่อเรียกขานกันหลายชื่อคือ Seismic Test, Sonic Integrity Test (SIT), Sonic Echo Test (SET), Pile Integrity Test (PIT) เปนตน 6.2 หลักเกณฑการทดสอบ การทดสอบ Sonic Echo Test กระทําโดยการใชคอนขนาดเล็กเคาะที่หัวของเสาเข็ม และใชอุปกรณการตรวจจับคลื่นสัญญาณสังเกตการตอบสนองของตัวเสาเข็มตอการกระตุนทางกลดังกลาว อุปกรณการตรวจจับคลื่นสัญญาณโดยทั่วไปจะใช Piezo-electric accelerometer ขนาดเล็กหรือ Velocity transducer (Geophone) ขนาดเล็กติดตั้งไวที่หัวเสาเข็ม ตามรูปที่ 9 และรูปที่ 10

35

รูปที่ 11 หลักการเดินทางของคลื่นทดสอบ รูปที่ 12 ตัวอยางสัญญาณเสาเข็มที่สมบูรณ

รูปที่ 9 ลักษณะการเตรียมหัวเสาเข็มเพ่ือใชคอน เคาะ และจับคล่ืนสัญญาณโดยอุปกรณตรวจจับ (after Turner, 1997)

รูปที่ 10 การทดสอบในสนาม

ขั้นตอนการทดสอบแยกเปนขั้นตอนไดดังน้ีคือ

6.2.1 ใสแรงกระแทกเบาๆ ที่หัวเสาเข็ม เพ่ือกอใหเกิดคลื่นความสั่นสะเทือนเดินทาง

ลงไปที่ปลายเสาเข็ม 6.2.2 จับเวลาที่คลื่นความสั่นสะเทือนใชเวลาในการสะทอนกลับมาที่หัวเสาเข็มตาม

รูปที่ 11 และตัวอยางสัญญาณเสาเข็มที่สมบูรณตามรูปที่ 12

6.2.3 ถารูความยาวของเสาเข็ม ก็จะสามารถคํานวณความเร็วของคลื่นที่วิ่งผานไปใน

คอนกรีตไดจากสมการ cb = 2L /dt --------------- (1) cb = bar wave speed in concrete L = shaft length dt = transit time of stress wave

36

รูปที่ 13 ลักษณะการเดินทางของคลื่น ในเสาเข็มที่มีสวนคอด (after Turner, 1997)

รูปที่ 14 ลักษณะของคลื่นทดสอบเสาเข็มที่มีสวนคอด (after Reiding et al,1984)

รูปที่ 15 ลักษณะการเดินทางของคลื่น ในเสาเข็มที่มีสวนบวม (after Turner, 1997)

รูปที่ 16 ลักษณะของคลื่นทดสอบเสาเข็มที่ มีสวนบวม (after Reiding et al,1984)

6.2.4 ในทางกลับกัน หากรูความเร็วของคลื่นก็คํานวณหาความยาวของเสาเข็มได 6.2.5 เม่ือรูคา cb f [modulus, density] ก็สามารถรูคุณภาพของคอนกรีตได 6.2.6 คลื่นจะเกิดการสะทอนกลับกอนเวลาถาเสาเข็มเกิดการคอดหรือบวมหรือขาด

ตอนหรือแตกหักกอนถึงระดับปลายเสาเข็ม ตามรูปที่ 13 ถึงรูปที่ 18

รูปที่ 17 ลักษณะการเดินทางของคลื่น ในเสาเข็มที่ขาดหรือแตกหัก (after Turner, 1997)

รูปที่ 18 ลักษณะการเดินทางของคลื่นในเสาเข็มที่มีการขาดหรือแตกหัก (after Reiding et al,1984)

37

รูปที่ 19 สัดสวนความยาวตอเสนผานศูนยกลางยิ่งมาก คล่ืนสัญญาณยิ่งเจือจางลงเนื่องจากถูกชั้นดินซึมซับ (after Turner, 1997)

6.2.7 อัตราสวนของความยาวตอขนาดเสนผานศูนยกลางเสาเข็มจะตองถูกจํากัดไว เพราะเกิดการดูดซับคลื่นจากชั้นดินเกิดขึ้นตามรูปที่ 19

ไดมีนักวิจัยนานาชาติหลายทานไดใหขอแนะนําอัตราสวนสูงสุดของความยาวเสาเข็มตอเสนผานศูนยกลางที่ยังเหมาะสมตอการทดสอบดวยวิธีน้ีในชั้นดินชนิดตาง ไวตามตารางที่ 1 ตารางที่ 1 Limiting value of aspect ratios encountered in practice (from Turner,1997) Soil Type Typical limiting

Aspect ratio Source

Very stiff glacial till Stiff clay Soft clay overlying strong founding strata Dense sand and gravels Soft soil London clay Stiff chalk

Up to 30:1 20-30:1 50:1 20:1 More than 50:1 30-40:1 20:1

McCavitt et al, (1989) Fleming et al, (1985) Fleming et al, (1985) Ellway (1987 [a] and [b]) Ellway (1987 [a] and [b]) Ellway (1987 [a] and [b]) Ellway (1987 [a] and [b])

7. การสะทอนกลับของคลื่นในตัวเสาเข็ม

การตรวจสอบความสมบูรณโดย Sonic echo test คือการวิเคราะหคลื่นสะทอนกลับขึ้นสูหัวเสาเข็มเปนหลัก ซ่ึงโดยทั่วไปคลื่นจะสะทอนกลับจากระดับที่เสาเข็มเกิดมีการเปลี่ยนแปลงเชน คุณสมบัติของวัสดุ ขนาดของหนาตัดเกิดการเปลี่ยนแปลง หรือจากระบบการยึดเกาะกันของผิวเสาเข็มกับดินโดยรอบ (Pile-Soil System) เสาเข็มแมจะฝงในชั้นดินที่มีคุณสมบัติสมํ่าเสมอเปนชนิดเดียวกัน (Uniform Homogeneous Soils) แตการเดินทางของคลื่นลงสูเบื้องลางก็ยังมีปจจัยหรืออิทธิพลจากสิ่งตางๆ เกี่ยวของหลายประการ คือ

38

��

��

��

Time, t Pi

le H

ead

Vel

ocity

, V

(ก) คุณสมบัติของวัสดุเสาเข็มเอง (ข) ความออนหรือแข็ง (Stiffness) ของชั้นดิน (ค) ผลรวมของขอ (ก) และขอ (ข) (ง) ความไมสมํ่าเสมอของรูปทรงภายนอกหรือคุณสมบัติภายในของเสาเข็มเปนตน เสาเข็มที่มี อิมพีแดน สมํ่าเสมอไมเปลี่ยนแปลง แตถามีความยาวมากๆแลวคลื่นสัญญาณ

มักไมมีการสะทอนกลับมาที่ หัวเสาเข็มเน่ืองจากเกิดการจะซึมซับหายเขาไปในชั้นดิน (Damping effect) ตามรูปที่ 20 สวนเสาเข็มที่ฝงในชั้นดิน ที่มีคุณสมบัติไมสมํ่าเสมอ (None Homogeneous Soils) น้ัน อิทธิพลของชั้นดินจะมีผลตอ Stress wave ไดเชนกัน เชน เกิดการเปลี่ยนแปลงของชั้นดินจากดินเหนียวออนเปนดินเหนียวแข็งก็อาจจะทําใหคลื่นเกิดการสะทอนกลับแตเพียงบางสวนหรือสะทอนกลับทั้งหมดไดในลักษณะคลายกับอิมพีแดนของเสาเข็มเกิดการเปลี่ยนแปลง ตามรูปที่ 21 จนทําใหผูที่ไมมีประสบการณและไมมีความชํานาญแปลผลสัญญาณผิดพลาดไดงาย

การเปลี่ยนแปลงของอิมพีแดนจะขึ้นอยูกับคุณสมบัติทั้งของเสาเข็มและของชั้นดิน ดังน้ัน

แมวาจะพบการเปลี่ยนแปลงของอิมพีแดนจากการทดสอบ ก็จะสรุปวาการเปลี่ยนแปลงนั้นมีสาเหตุตายตัวมาจากขอหน่ึงหัวขอใด เชน ก) จากคุณสมบัติของวัสดุเสาเข็ม, ข) จากการเปลี่ยนแปลงของชั้นดิน หรือ ค) จากรูปรางของเสาเข็มโดยทันทีไมได แตตองนําขอมูลอ่ืนๆที่เกี่ยวของทั้งหมดเชนรายงานการกอสราง ผลการสํารวจชั้นดิน วิธีการกอสรางฯลฯ มาพิจารณาประกอบอยางละเอียดกอนจึงจะสามารถทําการสรุปผลโดยผูเชี่ยวชาญไดอยางมีเหตุผล 8. ความแมนยําในการแปลคลื่นสัญญาณทดสอบ การทดสอบทางออม (Indirect testing) เพ่ือหาความสมบูรณของเสาเข็มเจาะดวยวิธี Sonic Echo Method แมนจะไดรับความนิยมทั่วโลก แตยังมีคําถามในเรื่องความแมนยําของ

รูปที่ 20 เสาเข็มที่ยาวมากๆไมมีคล่ืนสะทอนกลับ (after Turner, 1997)

รู ป ที่ 21 ลั ก ษ ณ ะค ลื่ น สั ญ ญ าณ ที่ ส ะท อ นกลับที่ระดับชั้นดินมีการเปล่ียนแปลง

39

การแปลผลสัญญาณทดสอบที่มีลักษณะผิดไปจากปกติ (Anomalies) วาการแปลจะมีความแมนยําเพียงใด ในตางประเทศผูประกอบการทดสอบความสมบูรณเสาเข็มเจาะดวยวิธีน้ี ที่ไดรับการยอมรับวาเปนผูเชี่ยวชาญเชน TNO, IFCO, PDI, GRL, CEBTP, Fugro, McClelland, Geomet และ ฯลฯ นอกจากจะใชวิศวกรอาชีพที่มีความรูเร่ืองการกอสรางเสาเข็มเจาะ รูเร่ืองการจําแนกชั้นดินอยางดีในการแปลสัญญาณทดสอบแลว วิศวกรขององคกรเหลานี้ยังตองรวบรวมประสบการณทดสอบตางๆมาเขียนเปนบทความและบรรยายในการสัมมนาวิชาการเกี่ยวกับการทดสอบแบบไมทําลาย เพ่ือเปนการเพิ่มพูนและแลกเปลี่ยนประสบการณระหวางวิศวกรในสายงานเดียวกันเปนระยะๆ ดวย ซ่ึงตางจากในประเทศไทยที่องคกรหรือบุคคลใดมีเงินซ้ือเคร่ืองมือทดสอบราคาไมกี่หม่ืนบาทได ก็มักจะวาเปนผูเชี่ยวชาญแลว

ความแมนยําในการแปลผลทดสอบเสาเข็มใหถูกตองทุกตนเปนสิ่งที่ยาก ตองใชผูแปลที่ประสบการณสูงมาก ดังตัวอยางการแขงขันการแปลผลทดสอบเสาเข็มระหวางผูเชี่ยวชาญการทดสอบจํานวน 12 บริษัท ในงานสัมมนาทางวิชาการนานาชาติครั้งที่ 4 เร่ืองการประยุกตใชทฤษฎีคลื่นสั่นสะเทือนในงานเสาเข็ม (Intl. Conf. on the Application of Stress Wave Theory to Piles) เม่ือป ค.ศ. 1992 ที่ประเทศเนเธอรแลนด โดยตั้งใจกอสรางเสาเข็มจํานวน 12 ตน ใหมีขอบกพรองในตําแหนงที่รูลวงหนาไวกอน (โดยผูเขาแขงขันไมทราบ) ผูเขารวมแขงขัน 12 ราย ไดใชเครื่องมือทดสอบและใชวิธีการแปลผลของบริษัทผูผลิตเครื่องมือจาก 7 โรงงาน ตามรายละเอียดในตารางที่ 2 ตารางที่ 2 Measurement system and interpretation methods (after Smits, 1996)

ตัวอยางคลื่นสัญญาณการทดสอบ โดยผูแขงขันทั้ง 12 บริษัท แสดงไวในรูปที่ 22

measurement system analysis method CEBTP TNO van Es-Rossmark IFCO GRL Geomet

not specified: computer analysis give the pile shape an/or skin friction versus depth. visual: depth and nature of reflections analyzed. visual. not specified. P.I.T. WAP computer simulation visual: depth etc.

40

สิ่งที่นาสนใจจากการแขงขันครั้งน้ีคือ แมนคลื่นสัญญาณที่ไดจากการทดสอบเสาเข็มแตละตนของผูเขาแขงขันทั้ง 12 ราย จะมีลักษณะคลายกัน แตความแมนยําในการแปลผลของทั้ง12 ราย มีความแตกตางกัน โดยผูที่แปลผลแมนยําที่สุดคือ IFCO ได 7 จาก 10 คะแนน และผูแปลผลสัญญาณการทดสอบคะแนนต่ําสุดที่สุดได 3 จาก 10 คะแนน และคาเฉลี่ยของผลการแปลคลื่นสัญญาณของผูแขงขันทั้ง 12 รายอยูที่ 44% ดังแสดงในรูปที่ 23

Smits (1996) ใหความเห็นวา แมนผลความแมนยําในการแปลคลื่นสัญญาณโดยเฉลี่ย

เพียง 44% แตลักษณะคลื่นสัญญาณการทดสอบที่ไดจากผูแขงขันทั้ง 12 รายก็มีความคลายคลึงกัน จึงไมถึงกับทําใหการทดสอบความสมบูรณโดยวิธี Sonic integrity เปนเรื่องที่ไมนาเชื่อถือ ทั้งน้ีเน่ืองจากคุณภาพของคลื่นสัญญาณทดสอบที่ไดรับขึ้นอยูกับปจจัยอ่ืนๆอีกหลายประการ

รูปที่ 23 ความแมนยําในการแปลคลื่นสัญญาณทดสอบของผูเขาแขงขันทั้ง 12 ราย (after Smits, 1996)

รูปที่ 22 คล่ืนสัญญาณทดสอบเสาเข็ม ตนที่ 2 (ซาย) และตนที่ 9 (ขวา) (after Smits, 1996)

41

เชน ความเชี่ยวชาญของผูเคาะทดสอบ คุณภาพของเครื่องมือทดสอบ คุณสมบัติของชั้นดิน รูปรางของเสาเข็ม และวัสดุเสาเข็ม และคุณภาพของผูแปลคลื่นสัญญาณ และไดใหความเห็นเพ่ิมเติมวา วิธีการใหการรับรองผูผลิตเครื่องมือและวิธีการกําหนดมาตรฐานของเครื่องมือวิธีการทดสอบและวิธีการนําเสนอผลการแปลเปนสิ่งที่จําเปนตองมีการจัดทําขึ้น มีวิศวกรผูชํานาญการในการทดสอบดวยวิธีน้ีหลายทานไดกลาวใหระมัดระวังการ ประมวลผลการทดสอบจากผูที่ไมชํานาญการแตอางวาเปนผูเชี่ยวชาญ เชน Amir (1999) กลาววาใหระวังผูเชี่ยวชาญประเภทใชวาทศิลป (Artistical approach) ที่ชอบใชวิธีการสรุปผลการทดสอบเหมือนหมอดูลายมือ คือดูแตคลื่นสัญญาณทดสอบ โดยไมสนใจขอมูลระหวางการกอสรางประกอบ ซ่ึงผูเชี่ยวชาญประเภทน้ีจะชอบคลื่นสัญญาณที่ดูยุงยากมากๆเนื่องจากจะแปลอยางไรก็ได (the more ambiguous the reflectogram, the better) Sliwinski และ Fleming (1982) กลาวใหทราบวางานตรวจสอบดวยวิธี น้ี เปนงานสําหรับผู มีประสบการณสูงเทานั้น ไมใชงานของมือสมัครเลน (Experience and skill are necessary in the execution and interpretation of all such tests and that is not a suitable activity for unskilled amateurs)

ผูเขียนมีโอกาสเกี่ยวของกับงานทดสอบความสมบูรณของเสาเข็มเจาะดวยวิธี Sonic integrity ตั้งแตป พ.ศ. 2523 ตอเน่ืองเรื่อยมาจนถึงปจจุบัน เห็นวาผูแปลหรือธิบายผลคลื่นสัญญาณการทดสอบเสาเข็มเจาะดวยวิธีการทดสอบนี้ ควรเปนวิศวกรที่มีใบประกอบวิชาชีพวิศวกรรมควบคุมจากสภาวิศวกรระดับสูงกวาภาคีวิศวกร ที่ตองมีความรูเรื่องการกอสรางเสาเข็มเจาะ และมีความรูการจําแนกคุณสมบัติของชั้นดินมาเปนอยางดีแลว และมีประสบการแปลผลการทดสอบดวยวิธีน้ีมาแลวไมนอยกวา 5 ปดวย จึงพอจะถือวาเปนผูเชี่ยวชาญที่จะสามารถประมวลผลและสรุปความสมบูรณของเสาเข็มเจาะไหสอดคลองกับสภาพจริงของเสาเข็ม (Real feature of piles) ได วิศวกรที่ไมมีความเชี่ยวชาญ มักจะหาทางออกในการแปลและประมวลผลการทดสอบแบบงายๆ ดวยการใชคา Beta หรือดวยเครื่องมือทดสอบและวิธีการทดสอบที่ขณะน้ียังไมมีมาตรฐานใดรองรับ ทําใหการสรุปผลการทดสอบที่ผานๆมาจํานวนมากมีความไมสอดคลองกับสภาพจริงของเสาเข็ม และเกิดความเสียหายตอผูเกี่ยวของหลายฝาย

มีการแปลผลการทดสอบดวยการใช Bata method ในการกอสรางเสาเข็มเจาะในชั้นดินกรุงเทพฯ โดยผูที่ขาดความเชี่ยวชาญและไมมีความรูเรื่องการกอสรางเสาเข็มเจาะและชั้นดินใหเห็นอยูบอยๆ คือ ในการกอสรางเสาเข็มระบบเจาะแหงหรือระบบเจาะเปยกในชั้นดินกรุงเทพ โดยทั่วไปตองใชปลอกเหล็กกันดินชั่วคราวที่มีขนาดเสนผานศูนยกลางภายในเทากับขนาดเสนผานศูนยกลางของเสาเข็มเจาะเพื่อปองกันชั้นดินออนพังทลาย และปลอกเหล็กจะมีความหนาประมาณ 2.5 ซม. สวนความลึกของปลายปลอกเหล็กจะลึกไมนอยกวาระดับลางของชั้นดินออน ซ่ึงโดยทั่วไปจะอยูที่ความลึกประมาณ 15 เมตร จากระดับผิวดิน เม่ือเทคอนกรีตเสาเข็มเจาะเสร็จแลว จะทําการถอนปลอกเหล็กกันดินชั่วคราวออกในขณะที่คอนกรีตยังเหลวอยู คอนกรีตเหลวที่มีความหนาแนนมากกวาดินออนปริมาณสวนหนึ่งจึงไหลเขาแทนที่ความหนาปลอกเหล็ก

42

��

��

Temporary casingbottom level

Pile 6625 Jun 97

exp : 20

03

11.0 cm/s

4000 m/s

f: 8sr

v2-88c6

912

1518

2124

2730

Very SoftClay

MediumClay

Stiff Clay

Dense Sand

Pile Cut-off level

รูปที่ 24 ลักษณะตามธรรมชาติของเสาเข็มเจาะที่กอสรางในชั้นดินกรุงเทพฯ (after Thasnanipan et al, 2000 (a))

รูปที่ 25 ภาพถายจากงานขุดหองใตดินลึกแสดงใหเห็นลักษณะของเสาเข็มสวนบนที่อยูเหนือระดับปลายปลอกเหล็กจะมีขนาดใหญกวาเสาเข็มตามแบบ

อีกสวนหนึ่งจะเบงขยายเขาไปในชั้นดินออน ทําใหขนาดหนาตัดเของเสาเข็มสวนที่อยูในชั้นดินออนมีขนาดใหญกวาเสาเข็มตามแบบ ตามรูปที่ 24

เม่ือผูแปลคลื่นสัญญาณที่ไมเชี่ยวชาญใชการแปลดวยวิธี Beta ก็จะรายงานวาคา Bata ที่ระดับ 15 เมตร มีคานอยกวา 1.0 (เชน 0.6, 0.7, 0.8 หรือ 0.9 เปนตน) และจะสรุปวาเสาเข็มเกิดการขึ้นคอดที่ระดับความลึก 15 เมตร ทั้งที่ความจริงแลวเสาเข็มไมไดเกิดการคอด แตขนาดของเสาเข็มที่ความยาว 15 เมตรบนมีการขยายใหญกวาแบบ การแปลผลตรงกันขามดังกลาวถูกพบเห็นอยูบอยๆ และทําใหเกิดขอโตแยงเกิดขึ้นมากมาย จึงไมสมควรแปลผลการทดสอบดวยวิธี Beta

จากการที่มีการกอสรางหองใตดินในกรุงเทพฯหลายโครงการที่มีการขุดดินลึกกวา 15 เมตร ทําใหไดรับรูกันอยางกวางขวางแลววาตามธรรมชาติของการกอสรางเสาเข็มเจาะในช้ันดินกรุงเทพฯ จะทําใหสวนที่ฝงอยูในชั้นดินออนมีขนาดเสนผานศูนยกลางใหญกวาแบบ ดังแสดงในรูปที่ 25

43

รูปที่ 26 Type 0 Signal (after Turner, 1997)

9. หมวดหมูของคลื่นสัญญาณทดสอบ เน่ืองจากอิมพีแดนอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นไดจากสาเหตุหลายประการ ดังนั้นเพ่ือ

ใหการวิเคราะหและแปลความหมายคลื่นสัญญาณทําไดงายและถูกตองมากข้ึน และเพื่อใหผูที่ไมมีความเชี่ยวชาญในศาสตรแขนงนี้สามารถทราบความหมายของคลื่นสัญญาณของเสาเข็มที่สมบูรณโดยทั่วๆไปได โดยเวนคลื่นสัญญาณที่ยุงยากไมปกติไวใหเปนหนาที่ของผูชํานาญการ Turner, 1997 จึงไดเสนอการจัดหมวดหมูของคลื่นสัญญาณสะทอนกลับที่ตรวจจับไดที่หัวเสาเข็มไวเปน 3 ประเภทคือ

9.1 ชนิดไมมีคลื่นสะทอนกลับ (Type 0 signal) เปนคลื่นสัญญาณที่ไมสามารถตรวจจับคลื่นที่สะทอนกลับมาจากปลายเสาเข็มได เน่ือง

จากคลื่นสัญญาณถูกซึมซับ (Damping Effect) โดยชั้นดินรอบๆเสาเข็มจนเจือจางมากทําใหไมสามารถสังเกตเห็นไดจากอุปกรณตรวจจับ ดังน้ันคลื่นสัญญาณที่ตรวจจับไดน้ีจะบอกเปนนัยวาในระดับความลึกประสิทธิผลที่คลื่นสามารถผานลงไปไดน้ัน ไมปรากฎวามีการเปลี่ยนแปลงคาอิมพีแดนของตัวเสาเข็มมากพอที่จะสามารถตรวจจับไดจากการทดสอบแสดงวาเสาเข็มไมมีปญหา ตัวอยางคลื่นสัญญาณชนิดนี้ แสดงไวใน รูปที่ 26

9.2 ชนิดที่มีคลื่นสะทอนกลับหนึ่งตําแหนง (Type 1 Signal) แสดงคลื่นสัญญาณสะทอนกลับใหเห็นอยางชัดเจนหนึ่งตําแหนง แสดงวาเสาเข็มตนที่

ทดสอบนี้คาอิมพีแดนมีการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนอยูหน่ึงตําแหนงซ่ึงอาจเปนที่ตําแหนงปลายเสาเข็มหรือที่ระดับความลึกอ่ืนในตัวเสาเข็มแลวแตกรณีโดยไมปรากฎวามีคลื่นสะทอนอ่ืน ๆ ที่สําคัญใหเห็นในสัญญาณทดสอบอีก (คลื่นสะทอนอ่ืน ๆ ที่สําคัญหมายถึงคลื่นสะทอนที่มีระดับความเขมประมาณ50%ของคลื่นสะทอนจากปลายเสาเข็ม) ตัวอยางสัญญาณ Type 1 Signal แสดงไวในรูปที่ 27 ซ่ึงจะคลายกับสัญญาณปกติตามทฤษฎีที่สามารถเขาใจไดไมยาก แตในกรณีที่อิมพีแดนเกิดการเปลี่ยนแปลงอยางมากหรือคอนกรีตตัวเสาเข็มขาดความตอเน่ืองคลื่นสัญญาณจะเกิดการสะทอนกลับซํ้าที่ตําแหนงเดิม โดยจะแสดงใหเห็นจากคลื่นสัญญาณสะทอนซํ้าๆ เกิดขึ้นเปนระยะทางเทาๆ กันตามรูปที่ 28 แสดงถึงเสาเข็มที่เกิดปญหา

44

รูปที่ 28 คล่ืนสะทอนกลับซ้ําๆแสดงถึงเสาเข็มมีปญหา

รูปที่ 27 Type 1 Signal (after Turner,1997)

รูปที่ 29 Type 2 Signal (after Turner, 1997)

9.3 ชนิดที่มีคลื่นสะทอนกลับสองตําแหนงหรือมากกวา (Type 2 Signal) เปนสัญญาณที่ประกอบดวยคลื่นสะทอนกลับที่สําคัญมากกวาหนึ่งตําแหนงและมีการ

ทับซอนกันของคลื่นที่สะทอนกลับมาจากตําแหนงที่ตางกันในตัวเสาเข็มจนทําใหการแปลความหมายคลื่นสัญญาณเปนไปดวยความยุงยากมากกวา Type 0 และ Type 1 การแปลคลื่นสัญญาณแบบนี้จะยุงยากคือการที่สามารถเห็นคลื่นสัญญาณที่สะทอนกลับจากตําแหนงปลายเสาเข็มตามความยาวที่คาดหมายไวไดอยางชัดเจนและยังมีคลื่นสะทอนกลับจากตําแหนงอ่ืนในเสาเข็มที่อิมพีแดนเกิดมีการเปลี่ยนแปลงมาใหเห็นดวย ตามรูปที่ 29 อิมพีแดนเปลี่ยนแปลงกอนถึงปลายเสาเข็มสาเหตุมาจากความแนนของชั้นดินเปลี่ยนแปลง ในบางกรณีคลื่นสัญญาณ Type 2 น้ีอาจมีคลื่นสะทอนหลายตําแหนงแตคลื่นดังกลาวไมแสดงความชัดเจนใดๆ ใหเห็นเลยก็ได คลื่นสัญญาณในลักษณะ Type 2 น้ีจะมีสารพัดรูปแบบจนการอธิบายคลื่นสัญญาณกระทําแบบปกติโดยผูไมชํานาญไมได Turner, 1997 ไดแสดงความเห็นวาคลื่นสะทอนกลับแบบ Type 2 น้ี จะจําแนกออกไดจากประสบการณและวิจารณญาณของวิศวกรผูตรวจสอบที่เชี่ยวชาญเทาน้ัน

การจัดหมวดหมูของคลื่นสัญญาณทดสอบไดรวบรวมสรุปไวในตารางที่ 3

45

ตารางที่ 3 หมวดหมูของคลื่นสัญญาณทดสอบ (after Turner, 1997)

ชนิดสัญญาณ

ลักษณะของสัญญาณ

สัญญาณสะทอนกลับมาจาก ปลายเสาเข็ม

สั ญ ญ าณ ส ะท อ นก ลับมาจากระดั บกอนถึงปลายเสาเข็ม

หมายเหตุ

0 พฤติกรรมการตอบสนองของเสาเข็มตอการเคลื่อนที่ของค ล่ื น ไ ม มี ก า รเปล่ียนแปลงตลอดความลึกที่คล่ืนไดเคล่ือนที่ลงไป

ไมสามารถแยกแยะค ล่ืนสะท อนก ลับไดเนื่ องจากคลื่น ถูกดูดซับโดยชั้นดิน หรือจากผลกระทบอื่นๆ

ไมสามารถแยกแยะคล่ืนสะทอนกลับไดเนื่องจากคลื่นถูกดูดซับโดยชั้นดิน หรือจากผลกระทบอื่นๆ หรือไมมีปรากฏใหเห็น

วิ ศ วก รที่ แม น ไม ใช ผูเชี่ยวชาญก็สามารถเขาใจเหตุผลการตอบสนองคล่ืนสัญญาณไดไมยาก ส่ิ งที่ ค วรระวั งคื อการวิเคราะหความลึกที่คาดวาคลื่นสามารถวิ่งผานลงไปได

1 มีสัญญาณสะทอนกลับของคล่ืนที่เห็นไ ด ชั ด เ จ น ห นึ่ งตําแหนง

ส า ม า ร ถ เห็ น ค ล่ื นสัญญาณสะทอนกลับอย างชัด เจนไดหนึ่ งตํ า แ ห น ง แ ส ด ง ว าร ะบ บ เส า เข็ ม ต อ บสนองตอการเดินทางของคล่ืนอยางตอเนื่อง

ไมมี หรือ เจือจางมาก นอยกวา 50 % ของความเขมของค ล่ื น สั ญ ญ า ณทดสอบที่ ส ะท อนกลับมาจากปลายเสาเข็ม

วิ ศ วก รที่ แม น ไม ใช ผูเชี่ยวชาญก็สามารถเขาใจถึงการตอบสนองของคล่ืนสัญญาณไดไมยาก

2 มีสัญญาณสะทอนกลับของคล่ืนที่เห็นไดชัดเจนมากกวาหนึ่งตําแหนง

(ก ) เ ห็ น สั ญ ญ า ณสะทอนกลับไดชัดเจน (ข ) เ ห็ น สั ญ ญ า ณสะทอนกลับไดไมชัดเจน เพราะสัญญาณดูแลวคลายกับหรือออนกวาสัญญาณอื่นๆที่ส ะ ท อ น ก ลั บ จ า กตําแหนงกอนถึงปลายเสาเข็ม

เห็นสัญญาณไดชัดปานกลางถึงชัดมาก แตไมสามารถบดบังค ล่ื น ส ะท อน ก ลับจากปลายเสาเข็มไดทั้งหมด ความเขมของสัญญาณคลายห รื อ เ ข ม ก ว าสัญญาณที่สะทอนกลับมาจากปลายเสาเข็ม

วิศวกรที่ ไม ใช ผู เชี่ ย วชาญจะสามารถเขาใจได ก็ตอเมื่อไดรับการชวยเหลือจากผูชํานาญการเทานั้น สัญญาณชนิดนี้ไมสามารถถูกแปลโดยวิศวกรที่ไมมีความเชี่ยวชาญเฉพาะทางได

46

10. การวิเคราะหและแปลคลื่นสัญญาณทดสอบ การแปลคลื่นสัญญาณทดสอบควรพิจารณาเปนสองขั้นตอนดังนี้คือ

10.1 ข้ันแรก : ทําการพิจารณาสัญญาณที่ทดสอบได เพ่ือหาตําแหนงที่การตอบสนองของเสาเข็มตอการเดินทางของคลื่นทดสอบเกิดการเปลี่ยนแปลง (Impedance change) และวิเคราะหวาการเปลี่ยนแปลงการตอบสนองของเสาเข็มตอการเดินทางของคลื่นเปนการเปลี่ยนไปในทางบวกหรือทางลบ ซ่ึงจะแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเสาเข็มในทางบวกหรือทางลบ การวิเคราะหในขั้นแรกนี้ ถือวาเปนการอธิบายเกี่ยวกับการเดินทางของคลื่นเสียง (Acoustic interpretation) เพ่ือจัดหมวดหมูของคลื่นสัญญาณใหไดกอนวาเปน Type 0 signal หรือ Type 1 signal หรือ Type 2 signal ลําดับการพิจารณาขั้นแรกแสดงไวในรูปที่ 30

10.2 ข้ันที่สอง : การพิจารณาในขั้นตอนที่สองเปนการหาลักษณะตางๆของเสาเข็มในสวนที่เกี่ยวของกับการกอสราง โดยตองนําขอมูลเกี่ยวของอ่ืนๆมารวมพิจารณาดวย เชน สภาพชั้นดินของหนวยงาน และคุณสมบัติของดินแตละชั้น ขอมูลการกอสรางเสาเข็ม และระบบของเสาเข็ม (เชน เสาเข็มระบบเจาะแหง ระบบเจาะเปยก ใชปลอกกันดินชั่วคราวหรือถาวร และ ฯลฯ) การพิจารณาขั้นที่สองนี้ ลําดับการพิจารณาขั้นที่สองสําหรับคลื่นสัญญาณชนิด Type 0 signal, Type 1 signal และ Type 2 signal แสดงไวในรูปที่ 31 รูปที่ 32 และรูปที่ 33 ตามลําดับ 11. ขอแนะนําและขอสรุป จุดประสงคของการทดสอบความสมบูรณของเสาเข็มเจาะก็เพ่ือคนหาความบกพรองหลัก (Major defects) ที่มีเปนอันตรายตอหนาที่การรับนํ้าหนักของเสาเข็ม และไมใชการทดสอบเพื่อใชคนหาขอบกพรองเล็กนอย (Minor defect) หรือเพ่ือคนหาความแตกตางกันของเสาเข็มชนิดเดียวกันแตละตน

ดังน้ันผูที่จะทําการวิเคราะหและอธิบายผลการทดสอบ จะตองมีความเขาใจและมีความชัดเจนเกี่ยวกับระบบการกอสรางเสาเข็มตลอดจนกลไกการรับนํ้าหนักของเสาเข็มดวย และไมควรแสดงความเชี่ยวชาญดวยการแปลผลการทดสอบเสาเข็มที่มีคลื่นสัญญาณทดสอบไมปกติ (Anomalies signals) อยางสั้นๆ ไมชัดเจน จนผูอาจเกิดปญหาตอผูเกี่ยวของเขาใจวาเสาเข็มที่สัญญาณมีความไมปกติ เปนเสาเข็มที่บกพรองไปเสียทั้งหมด และไมควรใชการทดสอบความสมบูรณของเสาเข็มเจาะดวยวิธี โซนิก อินเท็ก’ กริตี เทสทติ้ง เปนขอสรุปสุดทายวาเสาเข็มที่มีคลื่นสัญญาณไมปกติใชงานไมได (Rejected pile) แตควรมีการทดสอบในขั้นตอนที่สูงกวามาสนับสนุนกอนสรุปในขั้นตอนสุดทาย

47

รูปที่ 30 การวิเคราะหสัญญาณทดสอบขั้นแรกจาก Sonic echo, Seismic testing (after Turner, 1997)

48

รูปที่ 31 การวิเคราะหสัญญาณทดสอบขั้นที่สองประเภท Type 0 (after Turner, 1997)

49


50


51

เอกสารอางอิง 1. ACI 228.2R.98 Nondestructive methods for evaluation of concrete in structure.

Reported by ACI committee 228. American Concrete Institute. 2. ASTM D5882-96 Standard Test Method of Low Strain Integrity Testing of Piles.

American Society for Testing and Materials., 1916 Race Street., Philadelphia, PA 19103

3. Amir, J. M., A Buyer Guide to Pile Integrity Testing., DFI 24th Annual Member’s Conference., Decades of Technology Advancing into the Future. Michigan. Pp.213-223, 1999.

4. Australian Standard AS2159-1995 Piling Design and Installation. Published by Standard Association of Auatralia.,1 the Crescent, Homebussh, NSW 2140, ISBN 0 7262 9884 0.

5. Davis, A. G., Nondestructive Testing and Evaluation of Drilled Shaft Foundations. Drilled Shaft Foundation Design and Construction of the ADSC’s Faculty Workshop Teaching Packages at Fort Collins, Colorado, USA.. (2000) ADSC: The International Association of Foundation Drilling.

6. Ellway, K. Practical Guidance on the use of integrity tests for the quality control of cast-in-situ piles. Proceeding Conference on Foundation and Tunnels. London, March 1987,.pp 228-234. also printed as: Practical guidance on the use of integrity tests for the quality control of cast-in-situ piles, Ground Engineering, Volume 20, No 7, October, 8-13

7. Fleming, W.G.K., Weltman, A.J., Randolph, M.F. and Elson, W.K. (1985) Piling Engineering. Surrey University Press/Blackie and Son Ltd.

8. Rausche, F. and Goble, G.G., Determination of Pile Damage by Top Measurements. Behavior of Deep Foundations, American Society for Testing and Material, 1979 ASTM STP-670, pp 500-506.

9. Reiding, F.J., Middendorp, P., Van Brederode, P.J. A digital approach to sonic pile testing. Prpc. of the second international conf. On the application of stress-wave theory on piles/Stockholm/27-30 May 1984. pp. 85-93

10. Sliwinski, Z. J. and Fleming, W. K., The integrity and performance of bored piles. Advance in piling and ground treatment for foundation. Technical conference organized by the Institution of Civil Engineers, London,1982. Pp. 153-165.

52

11. Smits, M. Th. J. H. Pile integrity tests., Application of Stress-Wave Theory to Piles: Test Results., Proc. of the 4th Intl. Conf. on the Application of Stress Wave Theory to Piles. The Hague/Netherland/21-24 September 1992. Published by A. A. Balkema / Rotterdam / Brookfield / 1996. Pp 25-54

12. Thasnanipan, N., Maung, A. W., Navaneethan, T. and Aye, Z. Z. (a), None- Destructive Testing on piles founded in Bangkok Subsoil. Proc. of the 6th Intl. Conf. on the Application of Stress Wave Theory to Piles. Quality Assurance on Land and Offshore Piling. Säu Paulo/Brazil. Pp. 171-177, 2000.

13. Thasnanipan N., Maung A. W., Tanseng P. & Z. Z. Aye. (b), Sonic Integrity Test of Piles-Integrity Effected by basement excavation in Bangkok soft clay, 6th International Conference on Application of Stress-Wave Theory to Piles, September 2000, Sao Paulo, Brazil. Pp 163-170, 2000.

14. The Institution of Civil Engineers. Specification for Piling and Embedded Retaining Walls. Thomas Telford. London 1996

15. Turner, M. J., Integrity Testing in Piling Practice. Construction Industry Research and Information Association.(CIRIA Report 144) , 1997.

Documents

Fundamental of Sonic Integrity Testing for Bored Pile ... · Fundamental of Sonic Integrity Testing for Bored Pile Foundations ... แบบไม ทําลาย (Nondestructive