งานแบบใดที่ต้องทดสอบความหนาแน่นของดิน Field Density Test?

[Exchange]

ในงานก่อสร้างที่มีการ ถมดิน ถมทราย หรือนำวัสดุมาบดอัดเป็นชั้น ๆ เรามักได้ยินคำว่า Field Density Test หรือการทดสอบความหนาแน่นของดินในสนาม

แต่หลายคนอาจสงสัยว่า

งานแบบไหนจำเป็นต้องทดสอบ Field Density Test?

ถมที่สร้างบ้านต้องทดสอบหรือไม่?

งานถนนต้องทดสอบทุกชั้นหรือเปล่า?

แล้วค่าที่ได้จากการทดสอบจะบอกได้อย่างไรว่าดินที่บดอัดแล้ว “แน่นพอ” หรือยัง?

คำตอบแบบสั้นคือ

Field Density Test เหมาะกับงานที่มีข้อกำหนดเรื่องการบดอัดวัสดุ และต้องการตรวจสอบว่าดินหรือวัสดุที่บดอัดจริงในสนามมีความหนาแน่นถึงเกณฑ์ที่กำหนดไว้หรือไม่

ดังนั้นจึงพบการทดสอบนี้ได้ตั้งแต่งานถนน คันดิน ดินถมอาคาร ลานจอดรถ ไปจนถึงงานถมกลับรอบฐานรากและแนวท่อ

Field Density Test คืออะไร?

Field Density Test คือการทดสอบหาความหนาแน่นของดินหรือวัสดุที่อยู่จริง ณ จุดก่อสร้าง หลังจากมีการเกลี่ยและบดอัดแล้ว

วิธีที่พบเห็นได้ทั่วไปคือ Sand Cone Method หรือ Sand Replacement Method

หลักการโดยสรุปคือ ขุดดินออกจากหลุมทดสอบ นำดินที่ขุดออกมาชั่ง และหาปริมาตรของหลุมโดยใช้ทรายมาตรฐาน จากนั้นจึงคำนวณหาความหนาแน่นของวัสดุในสนาม

กรมทางหลวงมีมาตรฐาน ทล.-ท. 603/2517 วิธีการทดลองหาค่าความแน่นของวัสดุในสนามโดยใช้ทราย และมีมาตรฐานสำหรับการหาความหนาแน่นและความชื้นด้วยวิธีนิวเคลียร์ด้วยเช่นกัน

ในระดับมาตรฐานสากล ปัจจุบัน ASTM D1556/D1556M-24 กำหนดวิธีหาความหนาแน่นและหน่วยน้ำหนักของดินในสนามด้วย Sand-Cone Method และระบุว่าการทดสอบนี้ถูกใช้กับงานอย่างเช่น earth embankment, road fill และ structural backfill เพื่อใช้ตรวจรับงานบดอัดตามค่าความหนาแน่นหรือเปอร์เซ็นต์การบดอัดที่กำหนดไว้

Field Density Test ไม่ได้ดูแค่ “ดินแข็งหรือไม่แข็ง”

สิ่งสำคัญที่ควรเข้าใจคือ Field Density Test ไม่ใช่การเอาเครื่องมือไปตรวจแล้วตอบเพียงว่า

“ดินแน่น”

หรือ

“ดินไม่แน่น”

โดยทั่วไปผลความหนาแน่นแห้งที่ตรวจได้ในสนามจะถูกนำไปเปรียบเทียบกับ Maximum Dry Density ที่ได้จากการทำ Compaction Test ในห้องปฏิบัติการ เช่น Standard Proctor หรือ Modified Proctor ตามที่โครงการกำหนด

จากนั้นจึงคำนวณเป็น Percent Compaction

ตัวอย่างเช่น หากข้อกำหนดของโครงการระบุว่า

Compaction ≥ 95%

ก็หมายความว่าความหนาแน่นแห้งที่ตรวจได้ในสนามต้องมีค่าไม่น้อยกว่า 95% ของค่าความหนาแน่นแห้งสูงสุดจากการทดสอบอ้างอิงที่กำหนดไว้

ดังนั้นการพูดเพียงว่า “ต้องบดอัด 95%” ยังไม่สมบูรณ์ หากไม่ได้ระบุด้วยว่าเปรียบเทียบกับวิธีทดสอบใดและข้อกำหนดของโครงการคืออะไร

---

แล้วงานอะไรบ้างที่มักต้องทำ Field Density Test?1. งานก่อสร้างถนน

นี่เป็นงานประเภทที่พบ Field Density Test บ่อยที่สุด

โครงสร้างถนนประกอบด้วยวัสดุหลายชั้น และแต่ละชั้นต้องมีความแข็งแรงและความแน่นเพียงพอเพื่อรองรับน้ำหนักจากการจราจร

ตัวอย่างบริเวณที่อาจมีการตรวจความแน่น ได้แก่

• พื้นดินเดิมที่เตรียมไว้รองรับคันทาง

• ดินถมคันทาง

• ชั้น Subgrade

• Selected Material

• Subbase

• Base Course ในกรณีและวิธีทดสอบที่เหมาะกับวัสดุนั้น

• บริเวณขยายคันทาง

• พื้นที่ถมซ่อมหรือปรับปรุงโครงสร้างทาง

คู่มือของกรมทางหลวงชนบทมีตัวอย่างกำหนดให้ดินถมและดินเดิมในงานทางตรวจ Field Density และในบางงานกำหนดให้บดอัดเป็นชั้น ๆ พร้อมตรวจความแน่นของแต่ละชั้น ตัวอย่างข้อกำหนดบางกรณีใช้เกณฑ์ไม่น้อยกว่า 95% Standard Proctor Density แต่ค่าที่ใช้จริงต้องอ้างอิงข้อกำหนดของโครงการนั้น ๆ

2. งานถมดินสำหรับก่อสร้างอาคาร

หากพื้นที่ก่อสร้างต้องมีการถมดินก่อนสร้างอาคาร การบดอัดดินเป็นเรื่องสำคัญ โดยเฉพาะบริเวณที่จะรองรับ

• พื้นอาคาร

• พื้นคอนกรีตบนดิน

• ทางเดิน

• ลานใช้งาน

• ฐานเครื่องจักร

• สิ่งก่อสร้างภายนอกอาคาร

หากดินถมไม่ได้รับการบดอัดอย่างเหมาะสม อาจเกิดการทรุดตัวภายหลัง แม้ว่าตัวอาคารหลักจะใช้เสาเข็มก็ตาม

ตัวอย่างที่พบได้บ่อยคือ พื้นชั้นล่างวางบนดิน เมื่อดินใต้พื้นทรุด แต่โครงสร้างเสาและคานที่รองรับด้วยเสาเข็มทรุดน้อยกว่า อาจเกิดความต่างระดับ รอยแตกร้าว หรือช่องว่างระหว่างพื้นกับส่วนประกอบอาคารได้

ดังนั้นโครงการที่กำหนดคุณภาพของงานถมใต้พื้นจึงสามารถใช้ Field Density Test เป็นเครื่องมือควบคุมคุณภาพการบดอัดได้

3. งานลานจอดรถ

ลานจอดรถต้องรองรับน้ำหนักรถซ้ำ ๆ เป็นเวลานาน

หากวัสดุชั้นล่างบดอัดไม่เพียงพอ อาจเกิด

• พื้นทรุดเป็นแอ่ง

• พื้นคอนกรีตแตกร้าว

• ผิวแอสฟัลต์เสียรูป

• น้ำขัง

• เกิดการทรุดตัวไม่สม่ำเสมอ

จึงเป็นอีกหนึ่งงานที่ควรมีการควบคุมการบดอัด โดยเฉพาะโครงการขนาดใหญ่ เช่น ลานจอดรถโรงงาน อาคารสำนักงาน ศูนย์การค้า คลังสินค้า หรือพื้นที่รับรถบรรทุก

4. งานโรงงานและคลังสินค้า

โรงงานและคลังสินค้ามักมีพื้นที่พื้นขนาดใหญ่ และบางแห่งต้องรับน้ำหนักสูงจาก

• ชั้นวางสินค้า

• Forklift

• เครื่องจักร

• รถบรรทุก

• วัตถุดิบและสินค้าที่จัดเก็บ

หากดินถมใต้พื้นเกิดการทรุดตัวแม้เพียงบางตำแหน่งก็อาจส่งผลต่อการใช้งานของพื้นและเครื่องจักรได้

ดังนั้นการควบคุมคุณภาพการบดอัดของวัสดุใต้พื้นจึงมีความสำคัญ และ Field Density Test เป็นหนึ่งในวิธีที่ใช้ตรวจสอบได้

5. งานถมกลับรอบฐานราก

หลังจากก่อสร้างฐานราก ผนังใต้ดิน หรือโครงสร้างใต้ดินเสร็จแล้ว จะมีพื้นที่ที่ต้องถมดินกลับ หรือ Backfill

หากบริเวณดังกล่าวมีพื้น ทางเดิน ถนน หรือโครงสร้างอื่นอยู่ด้านบน การบดอัด Backfill ให้ได้ความแน่นตามที่ออกแบบไว้มีความสำคัญมาก

ตัวอย่างเช่น

• ถมกลับรอบฐานราก

• ถมด้านหลัง Retaining Wall

• ถมบริเวณ Basement

• ถมรอบบ่อหรือถังใต้ดิน

• Structural Backfill

ASTM D1556/D1556M-24 ระบุ Structural Backfill เป็นหนึ่งในการใช้งานทั่วไปของการตรวจความหนาแน่นด้วย Sand-Cone Method

6. งานถมร่องท่อและระบบสาธารณูปโภค

เมื่อขุดถนนหรือพื้นเพื่อวาง

• ท่อประปา

• ท่อระบายน้ำ

• ท่อสุขาภิบาล

• สายไฟใต้ดิน

• ท่อร้อยสาย

• ระบบสาธารณูปโภคอื่น ๆ

หลังจากติดตั้งเสร็จจะต้องถมวัสดุกลับ

ถ้าถมกลับโดยไม่บดอัดให้เพียงพอ ดินบริเวณแนวท่ออาจทรุดภายหลัง ทำให้ผิวถนนหรือพื้นด้านบนทรุดตามไปด้วย

จึงพบการกำหนดให้บดอัดเป็นชั้น ๆ และตรวจความแน่นในงานประเภทนี้ได้บ่อย โดยเฉพาะบริเวณที่ต้องรับน้ำหนักจราจร

7. งานคันดิน เขื่อนดิน และพื้นที่ถมขนาดใหญ่

งานก่อสร้างที่ใช้ดินเป็นวัสดุหลัก เช่น

• คันทาง

• คันดิน

• พื้นที่ถมเพื่อพัฒนาโครงการ

• คันป้องกันน้ำ

• งาน Embankment

• งานถมปรับระดับพื้นที่ขนาดใหญ่

โดยทั่วไปจะมีการวางดินเป็นชั้น ๆ แล้วบดอัดแต่ละชั้นตามความหนาที่กำหนด

การตรวจความแน่นจึงมีบทบาทสำคัญในการควบคุมว่าการบดอัดจริงในสนามเป็นไปตามข้อกำหนดหรือไม่

---

ถมที่สร้างบ้าน ต้องทำ Field Density Test หรือไม่?

คำตอบคือ ไม่สามารถตอบว่า “ต้องทำทุกงาน” ได้

หากเป็นเพียงการถมที่ทั่วไปโดยไม่มีแบบหรือ Specification กำหนด ก็ไม่ได้หมายความว่าจะต้องมี Field Density Test ทุกแปลง

แต่หากดินถมนั้นจะเป็นส่วนที่รองรับ

• พื้นบ้าน

• ถนนภายใน

• ลานจอดรถ

• ทางเดิน

• กำแพง

• โครงสร้างอื่น

และวิศวกรกำหนดคุณภาพของการบดอัดไว้ การตรวจ Field Density จะช่วยยืนยันได้ว่าการบดอัดจริงเป็นไปตามข้อกำหนดหรือไม่

โดยเฉพาะพื้นที่ที่มีการถมใหม่ในระดับความสูงมาก การตรวจเฉพาะชั้นบนสุดหลังถมทั้งหมดแล้วอาจไม่ได้บอกคุณภาพของชั้นดินด้านล่างทั้งหมด

หลักการที่เหมาะสมจึงมักเป็น ถมเป็นชั้น บดอัดเป็นชั้น และตรวจสอบตามตำแหน่งและความถี่ที่กำหนด

---

ทุกงานต้องผ่าน 95% หรือไม่?

ไม่ใช่

ตัวเลข 95% เป็นค่าที่พบได้บ่อยมากในงานบดอัด แต่ไม่ควรนำมาใช้เป็นเกณฑ์ตายตัวกับทุกโครงการ

เพราะข้อกำหนดอาจแตกต่างกันตาม

• ชนิดงาน

• ชนิดวัสดุ

• ตำแหน่งของวัสดุในโครงสร้าง

• Standard Proctor หรือ Modified Proctor ที่ใช้อ้างอิง

• แบบก่อสร้าง

• Specification

• มาตรฐานของเจ้าของโครงการ

• ข้อกำหนดของหน่วยงานราชการ

ตัวอย่างเช่น เอกสารงานทางของกรมทางหลวงชนบทมีกรณีที่กำหนด 95% Standard Proctor Density สำหรับดินเดิมและดินถม Subgrade แต่การนำตัวเลขนี้ไปใช้กับโครงการอื่นโดยอัตโนมัติไม่ถูกต้อง

ดังนั้นก่อนทำการทดสอบ ควรทราบก่อนว่า Acceptance Criteria ของโครงการคืออะไร

---

Field Density Test กับ Compaction Test ต่างกันอย่างไร?

สองการทดสอบนี้เกี่ยวข้องกัน แต่ไม่ใช่การทดสอบเดียวกัน

Compaction Test

เป็นการนำตัวอย่างดินไปทดสอบในห้องปฏิบัติการ เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างความชื้นและความหนาแน่นของดิน โดยได้ข้อมูลสำคัญ เช่น

• Maximum Dry Density

• Optimum Moisture Content

ส่วน Field Density Test

เป็นการไปตรวจดินที่ถูกบดอัดจริงในพื้นที่ก่อสร้าง เพื่อหาความหนาแน่นที่เกิดขึ้นจริง

จากนั้นจึงนำค่าทั้งสองมาเปรียบเทียบกันเพื่อประเมิน Percent Compaction

พูดง่าย ๆ คือ

Compaction Test บอกว่า “ดินชนิดนี้สามารถบดอัดในสภาวะทดสอบได้แน่นเพียงใด”

ส่วน

Field Density Test บอกว่า “ของที่ผู้รับเหมาเพิ่งบดอัดอยู่ตรงหน้าเรานั้น ได้ความแน่นจริงเท่าใด”

---

Sand Cone ใช้ได้กับดินทุกชนิดหรือไม่?

ไม่ใช่

แม้ Sand Cone จะเป็นวิธีที่ใช้กันแพร่หลาย แต่ก็มีข้อจำกัด

ASTM D1556/D1556M-24 ระบุว่าวิธีนี้ไม่เหมาะกับดินบางลักษณะ เช่น ดินอินทรีย์ ดินอิ่มตัว หรือดินที่มีความเป็นพลาสติกสูงจนหลุมทดสอบเปลี่ยนรูป และยังมีข้อจำกัดเมื่อวัสดุมีเม็ดหยาบขนาดใหญ่ในปริมาณมาก

ดังนั้นผู้ทดสอบต้องเลือกวิธีที่เหมาะกับชนิดวัสดุและมาตรฐานของงาน ไม่ใช่ใช้ Sand Cone กับวัสดุทุกชนิดโดยอัตโนมัติ

สำหรับบางโครงการอาจใช้เครื่อง Nuclear Density Gauge ซึ่งสามารถตรวจความหนาแน่นและความชื้นของดินหรือวัสดุมวลรวมในสนามได้ โดย ASTM ปัจจุบันมีมาตรฐาน D6938-23 สำหรับวิธีดังกล่าว

---

ใครเป็นคนกำหนดว่าจะต้องทดสอบกี่จุด?

จำนวนจุดและความถี่ในการทดสอบไม่ควรกำหนดจากความรู้สึกว่า “พื้นที่ดูแน่นแล้ว”

โดยทั่วไปต้องอ้างอิงจาก

• แบบก่อสร้าง

• รายการประกอบแบบ

• Specification

• มาตรฐานของโครงการ

• ข้อกำหนดของหน่วยงานเจ้าของงาน

• วิศวกรผู้ออกแบบ

• วิศวกรหรือผู้ควบคุมงาน

งานถนนบางมาตรฐานอาจกำหนดจำนวนจุดตามระยะทาง พื้นที่ ปริมาตรวัสดุ หรือแต่ละชั้นของงาน ขณะที่โครงการอาคารหรือโรงงานอาจใช้เกณฑ์จำนวนจุดต่อพื้นที่หรือแต่ละ Lift ของการบดอัด

ดังนั้นคำว่า “ตรวจหนึ่งจุดแล้วผ่าน” ไม่ได้หมายความว่าพื้นที่ทั้งหมดผ่านโดยอัตโนมัติ

---

สรุป งานแบบไหนต้องทดสอบ Field Density Test?

Field Density Test ควรนึกถึงเมื่อมีงานประเภท ถมและบดอัดวัสดุเพื่อให้รับน้ำหนักหรือทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้าง

งานที่พบการทดสอบได้บ่อย ได้แก่

• งานถนน

• งานคันทางและ Embankment

• งาน Subgrade

• งานถมพื้นที่ก่อสร้าง

• งานดินถมใต้พื้นอาคาร

• งานโรงงานและคลังสินค้า

• งานลานจอดรถ

• งาน Structural Backfill

• งานถมกลับรอบฐานราก

• งานถมด้านหลังกำแพงกันดิน

• งานร่องท่อและสาธารณูปโภค

• งานพัฒนาพื้นที่ขนาดใหญ่

แต่คำว่า “ต้องทดสอบ” ในทางสัญญาและการตรวจรับงาน ต้องกลับไปดูแบบและ Specification ของแต่ละโครงการเป็นหลัก

ประเด็นสำคัญจึงไม่ใช่เพียงว่า

“บดอัดดินแล้วหรือยัง?”

แต่ต้องสามารถตอบได้ด้วยว่า

“บดอัดได้ความแน่นตามที่วิศวกรและข้อกำหนดของโครงการกำหนดไว้แล้วหรือยัง?”

และนี่คือหน้าที่สำคัญของ Field Density Test

เพราะงานบดอัดที่ดูแน่นจากผิวหน้า อาจไม่ได้หมายความว่าความหนาแน่นที่เกิดขึ้นจริงผ่านเกณฑ์ทางวิศวกรรมเสมอไป

หมายเหตุ: บทความนี้เป็นข้อมูลทั่วไปด้านงานทดสอบดินและการควบคุมคุณภาพงานก่อสร้าง เกณฑ์ Percent Compaction จำนวนจุดทดสอบ ความถี่ และวิธีทดสอบที่เหมาะสม ต้องอ้างอิงแบบ รายการประกอบแบบ มาตรฐาน และข้อกำหนดของแต่ละโครงการ Ref. https://soilboringtest.com/field-density-test/