[พบกับงานวิศวกรรมแห่งชาติ 2560 วันที่ 16-18 พฤศจิกายน 2560 ณ ศูนย์การประชุมแห่งชาติสิริกิติ์]

เสาเข็มเจาะที่ใช้กันในประเทศไทยมี 2 ระบบ คือ เสาเข็มเจาะระบบแห้ง (Dry – process bored piles) และเสาเข็มเจาะระบบเปียก (Wet – process bored pile)

เสาเข็มเจาะระบบแห้ง หมายถึงการทำเสาเข็มโดยไม่ใช้สารที่เป็นของเหลวช่วยในการขุดเจาะดิน นั่นคือไม่ต้องใช้สารละลายเบนโทไนท์หรือโพลิเมอร์มาใส่ในหลุมเจาะขณะขุดเจาะ

การป้องกันการพังทลายของดินขอบผนังรูเจาะในการทำเสาเข็มระบบแห้งจะใช้ปลอกเหล็กเป็นตัวป้องกันดินชั่วคราว (Temporary casing) และจะถอนขึ้นเมื่อเทคอนกรีตเสาเข็มแล้วเสร็จ

สำหรับเสาเข็มเจาะระบบเปียกจะใช้ปลอกเหล็กป้องกันดินพังทลายในช่วงบน และใช้สารละลายเบนโทไนท์ หรือสารผสมโพลิเมอร์ช่วยป้องกันดินพังทลายในช่วงขุดเจาะดินลึกลงไปมาก ๆ และผ่านชั้นทราย เสาเข็มเจาะระบบแห้ง (Dry – process bored piles) ที่ใช้กันในปัจจุบันมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 35, 40, 50 และ 60 ซม. มีความลึกประมาณ 18 – 22 ม. สามารถทำได้ความลึกมากสุดที่เคยมีทำกันคือ 32 ม.

แต่ทั้งนี้ปลายเสาเข็มต้องเป็นดินเหนียว ส่วนเสาเข็มเจาะระบบเปียก (Wet – process bored pile) ที่ใช้กันในปัจจุบันมีขนาด 60, 80, 100, 120 และ 150 ซม. ความลึกปลายเสาเข็มระหว่าง 30 – 60 ม. และอาจถึง 80 ม. ในโครงการขนาดใหญ่ที่จะมีขึ้นในเร็ว ๆ นี้

กรณีปัญหาที่จะกล่าวถึงในที่นี้คือเสาเข็มเจาะระบบแห้ง (Dry – process bored piles) ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้เครื่องมือทำเสาเข็มที่เรียกว่า Tripod rig เสาเข็มประเภทนี้มักมีการออกแบบให้ปลายเสาเข็มไปอยู่ในชั้นทราย ที่เรียกว่าชั้นทรายชั้นแรก (First sand layer) สำหรับในกรุงเทพมหานคร หรือแม้แต่ในพื้นที่ต่างจังหวัดก็ระบุให้ปลายเสาเข็มชนิดนี้วางในชั้นทราย เนื่องจากดินทรายเป็นดินที่ระบายน้ำได้ดีจึงเป็นช่องทางการไหลของน้ำใต้ดิน การกำหนดให้ปลายเสาเข็มชนิดนี้ไปอยู่ในชั้นทรายจึงเท่ากับเป็นการกำหนดให้มีการขุดเจาะดินไปจนถึงการขุดทรายชั้นนี้ให้หลวม รวมไปถึงเป็นการทำให้น้ำใต้ดินไหลทะลักขึ้นมา หากเป็นชั้น clean sand ที่ไม่มีดิน cohesive soils ได้แก่ ดินเหนียว ปนอยู่ในชั้นทรายด้วยแล้ว น้ำใต้ดินจะยิ่งไหลทะลักขึ้นมาอย่างรวดเร็ว

ทำให้เสาเข็มเจาะที่ต้องการให้เป็นระบบแห้งนั้นชุ่มไปด้วยน้ำ และที่สำคัญแรงต้านทานที่ปลายเสาเข็มจะลดลงมาก หรืออาจไม่มีเลยเนื่องจากทรายที่ปลายเสาเข็มเกิดการฟุ้งฟูขึ้น ค่า SPT (standard penetration test) ที่ได้จากการเจาะสำรวจดินในสนามมีค่ามาก ๆ นั้น กลับกลายเป็นลดลง หรือมีค่าอยู่ในช่วงทรายหลวม (very loose sand) และทำให้เสาเข็มเจาะนั้นกลายเป็นเสาเข็มชนิดรับแรงเสียดทาน (Friction pile) เท่านั้น ดังจะเห็นได้จากผลทดสอบความสมบูรณ์ของเสาเข็มด้วย Seismic test เป็นส่วนใหญ่ว่าปลายสัญญาณคลื่นทดสอบไม่แสดงผลการสะท้อนจากปลายเสาเข็ม อาคารใดที่วางบนเสาเข็มเจาะระบบแห้งที่มีปัญหาดังกล่าวนี้จะมีปัญหาเรื่องการทรุดเอียงของอาคาร โดยอาคารจะเอียงไปในทิศทางตำแหน่งที่ศูนย์กลางน้ำหนักของอาคาร (center of force)

ปัญหาที่เกิดขึ้นดังกล่าวไม่ได้จำเพาะเจาะจงลงที่ปัญหาของการใช้เครื่องมือแต่ขึ้นอยู่กับสภาพชั้นดินเป็นหลัก ดังนั้นจึงไม่ควรให้ปลายเสาเข็มเจาะระบบแห้งวางในชั้นทราย เว้นแต่จะใช้สารละลายบนโทไนท์หรือสารผสมโพลิเมอร์ช่วยในการขุดเจาะดินดังเช่นที่ทำกับเสาเข็มเจาะระบบเปียก นั่นก็คือหากต้องการให้ปลายเสาเข็มเจาะอยู่ในชั้นทรายเมื่อใดควรกำหนดชัดเจนว่าให้ใช้เสาเข็มเจาะระบบเปียก ซึ่งการทำเสาเข็มเจาะระบบเปียกนั้นสามารถทำโดยใช้เครื่องมือชนิด Tripod rig ได้เช่นกัน

ดังนั้นการแก้ไขปัญหาการทำเสาเข็มเจาะที่ทำด้วยสามขาดังกล่าวข้างต้นจึงพอสรุปเป็นแนวทางได้ 3 แบบคือ

วิธีที่ 1 ให้ปลายเสาเข็มอยู่ในดินเหนียวเหนือชั้นทราย

นั่นคือเมื่อทราบระดับชั้นทรายว่าอยู่ที่ความลึกเท่าใดแล้ว ควรให้ปลายเสาเข็มอยู่ตื้นกว่า ไม่ควรขุดเจาะดินจนกระทบชั้นทรายเพราะน้ำจะไหลเข้ารูเจาะ และทำให้ปลายเสาเข็มสูญเสียความแน่นตัว และยังทำให้เกิดปัญหาขณะถอนปลอกเหล็ก (Temporary casing) ขึ้น เพราะ Mortar ของคอนกรีตจะแยกตัวออกและติดข้างปลอกเหล็ก ทำให้ขณะถอนปลอกเหล็กขึ้นนั้นเหล็กเสริมเสาเข็มจะติดลอยขึ้นมาด้วย เป็นปัญหาที่พบบ่อยในภาคสนาม การแก้ไขโดยการถอยความลึกปลายเสาเข็มไม่ให้ถึงชั้นทรายนั้นเป็นการทำให้ปลายเสาเข็มอยู่ในชั้นดินเหนียว ทำให้ไม่มีน้ำไหลเข้าในรูเจาะและจัดเป็นเสาเข็มเจาะระบบแห้งอย่างแท้จริง โดยทั่วไปจะให้ปลายเสาเข็มอยู่เหนือชั้นทรายประมาณ 1.5 – 2 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเสาเข็ม

ข้อสังเกต
– เสาเข็มประเภทนี้จัดเป็นเสาเข็มชนิดรับแรงเสียดทาน (Friction pile) ดังนั้นต้องคำนึงถึงตำแหน่งศูนย์กลางของน้ำหนักที่กดลงฐานรากทั้งอาคาร หรือที่ชัดเจนคือน้ำหนักบรรทุกต่อเสาเข็ม (Load/pile) ควรใกล้เคียงกัน มิฉะนั้นอาคารจะเกิดการเอียงไปในทิศทางที่มีน้ำหนักบรรทุกกดลงมาก
– เมื่อเลือกใช้วิธีการถอยความลึกขึ้นมาเหนือชั้นทราย ส่วนมากจะพบปัญหาเรื่องกำลังรับน้ำหนักบรรทุกปลอดภัยไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงต้องเพิ่มจำนวนเสาเข็มจากเดิม

วิธีที่ 2 ให้ปลายเสาเข็มวางอยู่ในชั้นดินเหนียวใต้ชั้นทราย

วิธีนี้หากเป็นสภาพดินในกรุงเทพมหานคร ดินเหนียวใต้ชั้นทรายจะเป็นดินเหนียวแข็ง (stiff clay) ถึงแข็งมาก (Very stiff clay) หรืออาจเป็นดินเหนียวแข็งมาก ๆ เป็น hard clay เลย แต่กระบวนการทำเสาเข็มให้ปลายเสาเข็มไปอยู่ชั้นดินเหนียวแข็งใต้ชั้นทรายนั้นต้องมีความเข้าใจกระบวนการทำเสาเข็มเจาะที่ดีเพียงพอ ปัญหาส่วนใหญ่ที่พบคือผู้รับเหมาทำเสาเข็มเจาะไม่ยอมทำ เพราะมีความเห็นว่าเสียเวลา และมักอ้างว่าทำไม่ได้ แต่ความเป็นจริงไม่ใช่เรื่องยากในการทำวิธีนี้เพียงแต่ต้องใช้เวลามากกว่าวิธีที่ 1 และต้องเพิ่มค่าใช้จ่ายให้ผู้รับเหมาทำเสาเข็มเพราะแพงกว่าวิธีที่ 1 แต่เสาเข็มที่ได้จะสามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า และที่สำคัญคือมีแรงต้านทานที่ปลายเสาเข็มด้วย ขั้นตอนการทำเสาเข็มเจาะตามแบบวิธีที่ 2 มีดังนี้

• ลงปลอกเหล็กกันดินพังชั่วคราว (temporary casing) ตามวิธีทำงานปกติ พื้นที่กรุงเทพมหานคร ความยาวปลอกเหล็กกันดินพังสำหรับดินอ่อนจะมีความยาวรวมประมาณ 15 – 17 ม.

• ขุดเจาะดินลึกเลยปลายปลอกเหล็กกันดินพังลงไปจนเกือบถึงชั้นทราย ระดับความลึกก่อนถึงชั้นทรายชั้นแรก (First sand layer) ในกรุงเทพมหานครจะอยู่ที่ระดับความลึกประมาณ 19 ม.

• ตอกปลอกเหล็กกันดินพังตามลงไปจนถึงระดับชั้นดินที่ขุดเจาะไว้ แล้วต่อปลอกเหล็กเลยลงไปอีกให้หยั่งลงในชั้นทราย ชั้นทรายชั้นนี้จะมีความหนาประมาณ 1.50 – 2.00 ม. การตอกปลอกเหล็กให้หยั่งลึกลงในชั้นทรายโดยใช้ลูกตุ้มน้ำหนักจะทำได้ยาก แต่สามารถทำได้โดยการขุดเจาะดินเป็นช่วง ๆ สลับกับการตอกปลอกเหล็กให้ลึกลงไปเรื่อย ๆ เมื่อต่อปลอกเหล็กลึกลงไปเรื่อย ๆ จนเลยชั้นดินทรายจะพบว่าสภาพดินเปลี่ยนจากทรายเป็นดินเหนียวแข็ง ควรตอกปลอกเหล็กให้ลึกต่อลงในชั้นดินเหนียวแข็งโดยให้ปลายปลอกเหล็กกันดินพังนั้นจมลงในชั้นดินเหนียวไม่น้อยกว่า 0.50 ม. มีข้อควรระวังในขั้นตอนที่ตอกปลอกเหล็กสลับกับการขุดเจาะดินนั้นไม่ควรขุดเจาะดินจนเลยปลายปลอกเหล็กมิฉะนั้นทรายที่เลยปลายปลอกเหล็กจะพังทลาย และทำให้น้ำไหลเข้าปลายหลุมเจาะตลอดเวลา

• เมื่อตอกปลอกเหล็กเลยความลึกชั้นทราย และฝังจมลงในชั้นดินเหนียวแข็งแล้ว ให้ขุดเจาะดินต่อลึกเลยปลายปลอกเหล็กลงไปไม่น้อยกว่า 1 ม. หรือจนถึงระดับความลึกที่ต้องการ แต่เน้นว่าปลายเสาเข็มต้องอยู่ในชั้นดินเหนียวแข็ง ข้อควรระวังคือต้องขุดเจาะดินให้เลยปลายปลอกเหล็กกันดินพัง ถ้าขุดเจาะดินไม่เลยปลายปลอกเหล็กกันดินพังจะเกิดปัญหาดินอุดปลายจะทำให้ถอนปลอกเหล็กไม่ขึ้นเหมือนมีจุกก๊อกปิดปลายล่างของปลอกเหล็กกันดินพัง

• เมื่อขุดเจาะดินได้ความลึกตามต้องการแล้วลงเหล็กเสริมในเสาเข็มให้ปลายเหล็กเสริมยาวลึกเลยปลายปลอกเหล็กกันดินพัง มิฉะนั้นขณะถอนปลอกเหล็กกันดินพังขึ้นภายหลังจากเทคอนกรีตแล้วเสร็จอาจเกิดการล็อกดึงเหล็กเสริมติดขึ้นมาด้วย

• เมื่อลงเหล็กเสริมแล้วเสร็จให้เทคอนกรีตเลยขึ้นมาสูงจากผิวบนของชั้นทรายไม่น้อยกว่า 3 ม. จากนั้นให้ถอนปลอกเหล็กกันดินพังขึ้นมาประมาณ 1 ม. จากนั้นให้เทคอนกรีตเต็มรูเจาะแล้วถอนปลอกเหล็กกันดินพังขึ้นมาตามขั้นตอนปกติ การที่ต้องเทคอนกรีตแล้วถอนปลอกเหล็กกันดินพังขึ้นในช่วงแรกก่อนนั้นเป็นเพราะหากเทคอนกรีตเต็มรูเจาะในทีเดียวอาจทำให้ไม่สามารถถอนปลอกเหล็กขึ้นได้เพราะกำลังถอนของเครื่องมือไม่เพียงพอ แต่ถ้าสามารถเทคอนกรีตรวดเดียวจนเต็มรูเจาะแล้วสามารถถอนปลอกเหล็กกันดินพังขึ้นได้ก็ให้เทคอนกรีตเต็มรูเจาะจะเป็นการดีที่สุด

วิธีที่ 3 ให้ปลายเสาเข็มอยู่ชั้นทราย

วิธีการนี้คือต้องการให้ปลายเสาเข็มอยู่ทรายโดยไม่เลือกใช้ 2 วิธีดังกล่าวข้างต้น เสาเข็มเจาะที่ปลายอยู่ทรายจะมีปัญหาเรื่องน้ำใต้ดินไหลเข้ารูเจาะ ดังนั้นควรแก้ไขด้วยการเปลี่ยนเป็นใช้เสาเข็มเจาะระบบเปียกคือใช้สารละลายเปนโทไนท์หรือสารผสมโพลิเมอร์ช่วยในการขุดเจาะดิน และกระบวนการทำจะเหมือนกับการทำเสาเข็มเจาะขนาดใหญ่ที่เป็นระบบเปียกต่างกันที่เครื่องมือในการทำนั้นจะเป็น Tripod rig ซึ่งจะทำงานได้ช้ากว่า และขุดเจาะดินลึกมากไม่ได้ อย่างไรก็ตามวิธีที่ 3 นี้เสาเข็มเจาะจะมีแรงต้านทานปลายเสาเข็มดีเพราะปลายเสาเข็มอยู่ในชั้นทรายที่มีความแน่นตัว

ตามที่กล่าวมาทั้งหมดนี้คือปัญหาเสาเข็มเจาะระบบแห้งและ แนวทางการแก้ไข สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือเสาเข็มเจาะระบบแห้งไม่ควรให้ปลายเสาเข็มอยู่ในชั้นทราย ถ้าจะให้อยู่ในชั้นทรายควรเปลี่ยนเป็นการทำเสาเข็มเจาะด้วยระบบเปียก การระบุให้ปลายเสาเข็มเจาะอยู่ในชั้นทรายแล้วไม่คำนึงถึงกระบวนการทำงานจะได้เสาเข็มเจาะที่รับน้ำหนักบรรทุกได้ต่ำ และเป็นเสาเข็มที่ไม่มีแรงต้านทานที่ปลายเสาเข็ม ทำให้เกิดปัญหาการทรุดตัวของอาคารทั้งการทรุดเอียงและการทรุดตัวที่แตกต่างกัน

ขอขอบคุณข้อมูลจาก facebook เพจ National Engineering 2018 วิศวกรรมแห่งชาติ 2561 วันที่ 1-3 พ.ย. 2561

ลิงค์ www.facebook.com/NationalEngineeringByEIT/posts/481134435593306

วันที่ 8 กันยายน 2017

ริษัท ทียู อัมรินทร์ จำกัด

มือถือ 084-642-4635 093-789-2626

อีเมล์ tuamarin@hotmail.com

เฟสบุค www.facebook.com/tua635

LINE Add Friend

https://line.me/ti/p/gyaRJqB50j

บริการ เสาเข็มเจาะ กรุงเทพมหานคร กระบี่ กาญจนบุรี กาฬสินธุ์ กำแพงเพชร ขอนแก่น จันทบุรี ฉะเชิงเทรา ชลบุรี ชัยนาท ชัยภูมิ ชุมพร เชียงราย เชียงใหม่ ตรัง ตราด ตาก นครนายก นครปฐม นครพนม นครราชสีมา นครศรีธรรมราช นครสวรรค์ นนทบุรี นราธิวาส น่าน บึงกาฬ บุรีรัมย์ ปทุมธานี ประจวบคีรีขันธ์ ปราจีนบุรี ปัตตานี พระนครศรีอยุธยา พะเยา พังงา พัทลุง พิจิตร พิษณุโลก เพชรบุรี เพชรบูรณ์ แพร่ ภูเก็ต มหาสารคาม มุกดาหาร แม่ฮ่องสอน ยโสธร ยะลา ร้อยเอ็ด ระนอง ระยอง ราชบุรี ลพบุรี ลำปาง ลำพูน เลย ศรีสะเกษ สกลนคร สงขลา สตูล สมุทรปราการ สมุทรสงคราม สมุทรสาคร สระแก้ว สระบุรี สิงห์บุรี สุโขทัย สุพรรณบุรี สุราษฎร์ธานี สุรินทร์ หนองคาย หนองบัวลำภู อ่างทอง อำนาจเจริญ อุดรธานี อุตรดิตถ์ อุทัยธานี อุบลราชธานี โคราช หาดใหญ่ ภาค เหนือ กลาง ใต้ ตะวันออก ตะวันตก อีสาน