# ลูกโป่งอุดท่อต้านแรงดันน้ำเสียอย่างไร: แรงดัน พื้นที่ และแรงเสียดทาน

Canonical: https://reliancetrenchless.com/th/blog/how-inflatable-pipe-plugs-hold-back-pressure

Published: 2026-11-10 · Updated: 2026-11-10 · By Reliance Trenchless

วิธีที่ลูกโป่งอุดท่อหนัก 2.5 กก. ต้านแรงดันน้ำเสียกว่า 700 กก. วิเคราะห์แรงดันย้อนกลับและแรงเสียดทานผนังท่อจากวิดีโออธิบายของ YouTube

ลูกโป่งอุดท่อระบายน้ำหลายขนาดมาตรฐาน เช่น รุ่น MS 150-300 มีน้ำหนักตัวเพียงประมาณ 2.5 กิโลกรัมเท่านั้น แต่เมื่อนำไปติดตั้งในท่อระบายน้ำแรงโน้มถ่วงขนาด DN300 และสูบลมจนได้แรงดันใช้งาน บอลลูนยางยืดหยุ่นลูกนี้สามารถต้านทานแรงดันน้ำทางชลศาสตร์จากเหนือน้ำได้มากกว่า 7,000 นิวตัน หรือเทียบเท่าแรงผลักของมวลน้ำมากกว่า 700 กิโลกรัม

สำหรับผู้รับเหมางานซ่อมแซมท่อแบบไม่ขุดเปิดหน้าดินและวิศวกรระบบระบายน้ำ จำเป็นต้องรู้ว่ากระบอกยางที่ยืดหยุ่นรับแรงน้ำนิ่งได้อย่างไร ในวิดีโออธิบายทางเทคนิคของเรา [ลูกโป่งอุดท่อหลายขนาดต้านแรงดันน้ำเสียได้อย่างไร: แรงดัน พื้นที่ และการยึดเกาะ](https://reliancetrenchless.com/videos/multi-size-pipe-plug-how-it-works) (รับชมได้ทาง [YouTube](https://www.youtube.com/watch?v=5RxIWVDQzng)) เราได้วิเคราะห์กลศาสตร์เบื้องหลังการบล็อกท่อ: ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันกับพื้นที่หน้าตัด กฎกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลาง และแรงเสียดทานบนผนังท่อ

![ลูกโป่งอุดท่อติดตั้งในท่อระบายน้ำเพื่อต้านแรงดันน้ำเหนือน้ำ](https://reliancetrenchless.com/assets/img/Products/PipePlugs/optimized/PipePlugsSite1-572.webp)

ลูกโป่งอุดท่อติดตั้งในท่อระบายน้ำแรงโน้มถ่วง ระดับน้ำเหนือน้ำสร้างแรงขับในแนวแกนแปรผันตามพื้นที่หน้าตัดของท่อ

## กลศาสตร์ชลสถิต: สูตรคำนวณแรงขับตามแนวแกน

ท่อระบายน้ำแรงโน้มถ่วงมีน้ำไหลตลอดเวลา เมื่อบล็อกท่อเพื่อส่องกล้อง CCTV ตรวจสอบ ซ่อมแซมแบบเฉพาะจุด หรือทดสอบความดันลมตามมาตรฐาน [ASTM F1417-25](https://store.astm.org/f1417-25.html) น้ำเสียจะถูกกักและสะสมสูงขึ้นที่เหนือน้ำ เกิดเป็นระดับน้ำสะสมที่เรียกว่าแรงดันย้อนกลับ ($P_{\text{back}}$)

แรงดันย้อนกลับนี้จะกดลงบนทุกๆ ตารางเซนติเมตรของหน้าลูกโป่ง แรงผลักรวมตามแนวแกนที่พยายามดันลูกโป่งไปทางท้ายน้ำคำนวณได้จากสูตรชลสถิต:

$$
F_{\text{thrust}} = P_{\text{back}} \times A_{\text{pipe}} = P_{\text{back}} \times \frac{\pi D^2}{4}
$$

เมื่อแปลงเป็นหน่วยที่ใช้จริงในไซต์งาน จะเห็นว่าแรงดันเพียงเล็กน้อยสร้างแรงได้มากเพียงใด:

- **1.0 bar** เท่ากับ 100 kPa หรือประมาณ $10 \text{ N/cm}^2$ (เทียบเท่าระดับน้ำสูงประมาณ 10.2 เมตร)
- ท่อขนาด **DN300** ($D = 30 \text{ cm}$) มีพื้นที่หน้าตัดภายใน $A = \pi \times (15 \text{ cm})^2 \approx 706.8 \text{ cm}^2$
- ภายใต้แรงดันย้อนกลับสูงสุดที่กำหนด 1.0 bar แรงขับตามแนวแกนรวมคือ:

$$
F_{\text{thrust}} \approx 10 \text{ N/cm}^2 \times 706.8 \text{ cm}^2 = 7,068 \text{ N} \approx 720.5 \text{ kgf}
$$

คนงานในบ่อพักท้ายน้ำได้รับการปกป้องจากแรงผลักน้ำเกือบสามในสี่ตันด้วยลูกโป่งยางอัดลมเพียงลูกนี้เท่านั้น

## กฎการขยายตัวตามกำลังสองของขนาดท่อ

แรงผลักของน้ำไม่ได้เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง แต่เพิ่มขึ้นตามกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลาง ($D^2$) หากขนาดท่อเพิ่มขึ้น 2 เท่า พื้นที่รับแรงจะเพิ่มขึ้นถึง 4 เท่า:

- ในท่อ **DN150** ($A \approx 176.7 \text{ cm}^2$) ที่แรงดัน 1.0 bar แรงผลักจะอยู่ที่ประมาณ $1,767 \text{ N}$ (~180 kgf)
- ในท่อ **DN300** ($A \approx 706.8 \text{ cm}^2$, พื้นที่ 4 เท่า) ที่แรงดัน 1.0 bar แรงผลักจะพุ่งสูงถึง $7,068 \text{ N}$ (~720 kgf)
- ในท่อ **DN600** ($A \approx 2,827 \text{ cm}^2$, พื้นที่ 16 เท่าของ DN150) แม้จะลดแรงดันย้อนกลับลงเหลือ 0.5 bar ($5 \text{ N/cm}^2$) แรงผลักยังสูงถึง $14,135 \text{ N}$ (~1,440 kgf)
- ในท่อประธานขนาด **DN1200** ($A \approx 11,310 \text{ cm}^2$, พื้นที่ 64 เท่าของ DN150) แรงดันย้อนกลับเพียง 0.2 bar (น้ำสูง 2 เมตร) สามารถสร้างแรงผลักมหาศาลถึง $22,620 \text{ N}$ (~2,306 kgf)

เนื่องจากแรงเพิ่มตามกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางและจุดยึดมีจำกัด พิกัดแรงดันย้อนกลับที่ประกาศไว้จึงลดลงเมื่อขนาดท่อใหญ่ขึ้น

![ลูกโป่งสูบลมพองตัวแนบสนิทกับผนังท่อรอบวงกลมสร้างแนวซีล](https://reliancetrenchless.com/assets/img/Products/PipePlugs/optimized/PipePlugsSite2-558.webp)

ระนาบสัมผัสแนวรัศมีกับผนังท่อ แรงดันลมภายในสร้างแรงในแนวตั้งฉากที่จำเป็นต่อแรงเสียดทานสถิตระหว่างยางและผิวท่อ

## กลศาสตร์การยึดเกาะ: แรงดันภายในเปลี่ยนเป็นแรงเสียดทานอย่างไร

ลูกโป่งยางที่เปียกลื่นยึดอยู่กับที่ด้วยกลศาสตร์การสัมผัสและแรงเสียดทานสถิต

ตามงานวิจัยของ [Persson (2001)](https://doi.org/10.1063/1.1388626) ว่าด้วยทฤษฎีแรงเสียดทานของยาง วัสดุยืดหยุ่นภายใต้แรงกดในแนวตั้งฉากจะเกิดการเปลี่ยนรูปแบบหนืดหยุ่นและแทรกตัวลงในรอยขรุขระระดับไมโครของผนังท่อคอนกรีต ดินเผา หรือ PVC เมื่อลูกโป่งถูกเติมลม ($P_{\text{infl}}$) ตัวยางจะขยายออกและสร้างแรงเค้นสัมผัสในแนวรัศมี $\sigma_c$ ตลอดพื้นที่สัมผัสรูปทรงกระบอก ($A_c = \pi D L_c$):

$$
F_{\text{normal}} = \sigma_c \times A_c \approx P_{\text{infl}} \times \pi D L_c
$$

แรงต้านทานการเสียดทานรวม ($F_{\text{friction}}$) ที่ต้านทานแรงผลักของน้ำคือ:

$$
F_{\text{friction}} = \mu \times F_{\text{normal}}
$$

โดยที่ $\mu$ คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตระหว่างผิวยางและผนังท่อ

เพื่อป้องกันการลื่นไถล ระบบต้องมีค่าความปลอดภัย $S_f \ge 1.5 \sim 2.0$:

$$
F_{\text{friction}} \ge S_f \times F_{\text{thrust}}
$$

ความสัมพันธ์นี้กำหนดกฎการใช้งานใน [วิดีโออธิบายของเรา](https://reliancetrenchless.com/videos/multi-size-pipe-plug-how-it-works): **แรงดันลมภายในลูกโป่งต้องสูงกว่าแรงดันย้อนกลับเสมอ ($P_{\text{infl}} > P_{\text{back}}$)** สำหรับ [ลูกโป่งอุดท่อหลายขนาด Reliance](https://reliancetrenchless.com/th/products/multi-size-pipe-plugs) รุ่น MS 150-300 แรงดันลมใช้งานกำหนดไว้ที่ 2.0 bar และแรงดันย้อนกลับสูงสุดไม่เกิน 1.0 bar หากแรงดันลมภายในลดลงต่ำกว่าแรงดันน้ำ น้ำจะยกยางออกจากสันท่อ แรงกดสัมผัสหายไป และลูกโป่งอาจถูกดันออกไปทางปลายน้ำ

![โครงสร้างลูกโป่งอุดท่อหลายขนาดพร้อมสันยางและโครงสร้างไนลอนเสริมแรง](https://reliancetrenchless.com/assets/img/Products/PipePlugs/MultiSize/optimized/MultiSizePlugListing2-1200.webp)

โครงสร้างลูกโป่งทำจากยางสังเคราะห์วัลคาไนซ์เสริมเส้นใยไนลอนโพลิเมอร์เหนียวพิเศษ เพื่อการขยายตัวที่สม่ำเสมอและสันยางกันลื่น

## โครงสร้างหลายขนาด: เสริมเส้นใยไนลอนและการพับเพื่อสอดเข้าท่อ

ลูกโป่งใบเดียวสามารถขยายตัวครอบคลุมขนาด DN150 ถึง DN300 อย่างปลอดภัยโดยไม่แตกได้อย่างไร?

ลูกโป่งขนาดเดี่ยวทั่วไปทำจากยางขึ้นรูปชิ้นเดียวซึ่งมีความยืดหยุ่นจำกัด ส่วนลูกโป่งหลายขนาดจะมีโครงสร้างชั้นในเป็นเส้นใยไนลอนโพลิเมอร์รับแรงดึงสูงหลายชั้น หลอมวัลคาไนซ์เป็นเนื้อเดียวกับยางสังเคราะห์ทนสารเคมี

1. **ขนาดกะทัดรัดเมื่อปล่อยลม:** เมื่อปล่อยลมออก MS 150-300 มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเพียง 135 มม. จึงสอดผ่านฝาบ่อพักแคบๆ ได้โดยไม่ต้องขุดเปิดถนน
2. **การขยายตัวสม่ำเสมอ:** โครงข่ายไนลอนควบคุมไม่ให้ยางโป่งพองเฉพาะจุด ทำให้ผิวยางสัมผัสแนบสนิทกับผนังท่ออย่างสม่ำเสมอ
3. **สันยางกันซึมรอบวง:** ผิวภายนอกหล่อเป็นสันวงแหวนหลายชั้น ช่วยเพิ่มแรงกดเฉพาะจุด รีดฟิล์มน้ำหล่อลื่นออก และยึดเกาะแน่นหนาแม้บนท่อพลาสติกผิวเรียบ

| รุ่น | OD เมื่อปล่อยลม (mm) | ช่วงขนาดท่อ (DN mm) | แรงดันลมใช้งาน (bar) | แรงดันย้อนกลับสูงสุด (bar) | แรงขับสูงสุดที่พิกัด (kN / kgf) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| MS 50-100 | 47 | 50–100 | 3.0 | 2.0 | 1.57 kN / 160 kgf |
| MS 70-150 | 67 | 70–150 | 3.0 | 2.0 | 3.53 kN / 360 kgf |
| MS 100-200 | 95 | 100–200 | 2.0 | 1.0 | 3.14 kN / 320 kgf |
| MS 150-300 | 135 | 150–300 | 2.0 | 1.0 | 7.07 kN / 721 kgf |
| MS 200-400 | 182 | 200–400 | 2.0 | 1.0 | 12.57 kN / 1,281 kgf |
| MS 200-500 | 185 | 200–500 | 2.0 | 1.0 | 19.63 kN / 2,002 kgf |
| MS 300-600 | 283 | 300–600 | 1.5 | 0.5 | 14.14 kN / 1,441 kgf |
| MS 400-800 | 365 | 400–800 | 1.5 | 0.5 | 25.13 kN / 2,563 kgf |
| MS 500-1000 | 460 | 500–1000 | 1.5 | 0.5 | 39.27 kN / 4,004 kgf |
| MS 600-1200 | 550 | 600–1200 | 1.2 | 0.2 | 22.62 kN / 2,306 kgf |

Table: ตารางข้อมูลจำเพาะของลูกโป่งอุดท่อหลายขนาด Reliance แสดงแรงดันลมใช้งาน แรงดันย้อนกลับที่อนุญาต และแรงขับไฮดรอลิกสูงสุดที่คำนวณได้

## กฎความปลอดภัย 4 ข้อในไซต์งาน

ตามข้อกำหนดความปลอดภัย [UK HSE GS4 (2012)](https://www.hse.gov.uk/pubns/gs4.pdf) ลูกโป่งอุดท่อที่รับแรงดันลมและต้านน้ำอยู่จะกักเก็บพลังงานศักย์ยืดหยุ่นไว้มหาศาล ($p \times V$) หากเกิดการเลื่อนหลุด พลังงานนี้จะระเบิดออกทันที

การอุดแต่ละครั้งใช้กฎภาคสนาม 4 ข้อ:

- **ล้างทำความสะอาดผนังท่อก่อนอุด:** ตามคำแนะนำของ [NASSCO](https://www.nassco.org/trenchless-technology/assessment) คราบไขมันและตะกอนจะลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน $\mu$ ลงมากกว่าครึ่ง ควรฉีดน้ำแรงดันสูงล้างผิวด้านในท่อก่อนเสมอ
- **ใช้ชุดเกจวัดที่ผ่านการสอบเทียบพร้อมวาล์วนิรภัย:** ห้ามสูบลมโดยคาดเดาด้วยสายตา ให้ใช้ชุดควบคุมที่มีเกจวัดมาตรฐานและวาล์วระบายแรงดันเกิน
- **เฝ้าระวังระดับน้ำเหนือน้ำตลอดเวลา:** หากมีฝนตก น้ำจะขึ้นเร็วมาก หากระดับน้ำเกินพิกัด ให้ระบายน้ำออกผ่านลูกโป่งแบบมีท่อบายพาส
- **ติดตั้งค้ำยันทางกลเสมอ:** ห้ามยืนหรือทำงานในแนวตรงด้านท้ายน้ำของลูกโป่งที่ไม่มีการค้ำยัน ให้ติดตั้งคานไม้หรือแม่แรงค้ำยันทางกลเสมอ

## คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับแรงดันย้อนกลับและการยึดเกาะ

### ลูกโป่งอุดท่อหลายขนาดรับแรงดันย้อนกลับได้เท่าใดในท่อ DN300?

MS 150-300 กำหนดแรงดันลมใช้งาน 2.0 bar และแรงดันย้อนกลับสูงสุด 1.0 bar ที่ค่านี้ แรงผลักตามแนวแกนบนหน้าลูกโป่งในท่อ DN300 อยู่ที่ประมาณ 7.07 kN หรือ 721 kgf (ตารางด้านบน) ค่านี้ใช้กับรุ่นนี้ในช่วงการอุด 150–300 มม. จึงควรยืนยันเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่วัดได้และพิกัดล่าสุดกับ Reliance ก่อนอุดท่อ

### ทำไมลูกโป่งขนาดใหญ่จึงรับแรงดันย้อนกลับได้ต่ำกว่า?

แรงเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน ระดับน้ำเดียวกันจึงกดบนหน้าลูกโป่งที่ใหญ่กว่าแรงกว่า ท่อ DN600 มีพื้นที่หน้าตัดประมาณ 16 เท่าของ DN150 และ MS 300-600 กำหนดไว้ 0.5 bar ขณะที่ MS 50-100 กำหนดไว้ 2.0 bar ให้ใช้พิกัดที่ประกาศของรุ่นที่จะใช้งาน เพราะขนาดท่อเพียงอย่างเดียวไม่ได้กำหนดขีดจำกัด

### ทำไมแรงดันลมภายในต้องสูงกว่าแรงดันย้อนกลับ?

แรงดันลมสร้างความเค้นสัมผัสตามแนวรัศมีซึ่งทำให้เกิดแรงเสียดทานที่ผนังท่อ หากระดับน้ำด้านบนเกินแรงดันภายใน ยางจะยกตัวออกจากสันท่อ ความเค้นสัมผัสลดลง และลูกโป่งอาจถูกดันออกไปทางปลายน้ำ ทุกรุ่นในตารางมีแรงดันลมสูงกว่าแรงดันย้อนกลับสูงสุดของรุ่นนั้น

### คราบไขมันและตะกอนลดแรงยึดเกาะหรือไม่?

ลดลง แรงยึดเกาะขึ้นกับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างยางกับผนังท่อ และคราบไขมัน ตะกอน ไบโอฟิล์ม และคราบแร่ธาตุทำให้ค่านี้ลดลงที่แรงดันลมเท่าเดิม คำแนะนำ NASSCO ครอบคลุมสภาพท่อ และกฎด้านบนให้ฉีดล้างหรือขูดพื้นผิวช่วงอุดก่อนสูบลม ควรยืนยันวิธีทำความสะอาดและความยาวช่วงอุดสำหรับท่อนั้น

### ลูกโป่งอุดท่อหลายขนาดผ่านบ่อพักได้หรือไม่?

เมื่อปล่อยลมหมด MS 150-300 มีขนาด 135 มม. และ MS 600-1200 มีขนาด 550 มม. ให้นำค่านี้เทียบกับช่องเปิดที่แคบที่สุดตามเส้นทางเข้าถึง แล้วตรวจช่วงการอุดกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่วัดได้ ส่งขนาดบ่อพักและท่อให้ Reliance ตรวจสอบรุ่น

## ยืนยันพิกัดแรงดันสำหรับท่อของคุณ

หากต้องการคำแนะนำในการเลือกรุ่น สามารถดูได้ที่ [คู่มือการเลือกลูกโป่งอุดท่อ](https://reliancetrenchless.com/th/resources/inflatable-pipe-plug-selection-guide) หรือส่งข้อมูลหน้างานผ่าน [แบบฟอร์มสอบถามทางเทคนิค Reliance](https://reliancetrenchless.com/th/contact#product=MultiSizePipePlugs)

## เอกสารอ้างอิงและเอกสารต้นทาง

- [วิดีโออธิบายบน YouTube: วิธีที่ลูกโป่งอุดท่อต้านแรงดันน้ำเสีย](https://www.youtube.com/watch?v=5RxIWVDQzng)
- [หน้าวิดีโอ Reliance: ฟิสิกส์ของลูกโป่งอุดท่อและแรงเสียดทานผนังท่อ](https://reliancetrenchless.com/videos/multi-size-pipe-plug-how-it-works)
- [UK HSE GS4 (2012): ข้อกำหนดความปลอดภัยสำหรับการทดสอบแรงดัน](https://www.hse.gov.uk/pubns/gs4.pdf)
- [Persson (2001): ทฤษฎีแรงเสียดทานของยางและกลศาสตร์การสัมผัส](https://doi.org/10.1063/1.1388626)
- [ASTM F1417-25: การทดสอบการยอมรับท่อด้วยลมความดันต่ำ](https://store.astm.org/f1417-25.html)
- [NASSCO: แนวทางการตรวจสอบและประเมินสภาพท่อด้วย CCTV](https://www.nassco.org/trenchless-technology/assessment)