Research

เสาเข็ม...มองไม่เห็นมิได้หมายความว่าไม่สำคัญ!!!


อาจารย์ประกิต ชมชื่น  
อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมโยธา ​ 
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร  
29 กันยายน 2557  

       บ้านทรุด!!! บ้านร้าว!!! ส่วนต่อเติมร้าวแยกจากตัวบ้าน!!! ตัวการที่เป็นต้นเหตุของปัญหาเหล่านี้ส่วนใหญ่มาจากส่วนประกอบสำคัญของโครงสร้างที่เรียกว่า “เสาเข็ม” (Pile)
       
หลังจากการก่อสร้างเสร็จสมบูรณ์แล้วเรามักไม่เห็นเสาเข็มเนื่องจากมันถูกฝังอยู่ในดินเพื่อรองรับอาคารสิ่งปลูกสร้าง...แต่ไม่เห็นมิได้หมายความว่าไม่สำคัญ!!!

รูปที่ 1 ตัวอย่างการแยกตัวของส่วนต่อเติม (www.scgexperience.co.th)

หน้าที่ของเสาเข็ม
       
วิศวกรพบว่าดินจะทรุดตัวลงเมื่อมีการวางวัสดุที่มีน้ำหนักลงบนดินเป็นระยะเวลานาน สิ่งปลูกสร้างประกอบขึ้นจากวัสดุที่มีน้ำหนักมาก ดังนั้นหากสร้างสิ่งปลูกสร้างลงบนดินก็จะเกิดการทรุดตัวเมื่อเวลาผ่านไปอย่างแน่นอน และยิ่งถ้าดินที่รองรับสิ่งปลูกสร้างมีลักษณะอ่อนด้วยแล้ว การทรุดตัวก็จะยิ่งมีมาก วิศวกรโยธาใช้เสาเข็มเป็นส่วนที่รองรับน้ำหนักของสิ่งปลูกสร้างและทำหน้าที่ส่งถ่ายน้ำหนักดังกล่าวลงสู่ดินเพื่อชะลอหรือลดการทรุดตัวของสิ่งปลูกสร้าง

รูปที่ 2 เสาเข็มทำหน้าที่รองรับน้ำหนักของสิ่งปลูกสร้าง (www.scgexperience.co.th)

       ชะลอหรือลดการทรุดตัวหมายถึงอย่างไรก็ตามสิ่งปลูกสร้างจะเกิดการทรุดตัวอย่างแน่นอนตามธรรมชาติ จะช้าหรือเร็ว มากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับการเลือกใช้เสาเข็ม!!!
       ตามหลักการทางวิศวกรรม เสาเข็มจะต้องลึกจนถึงชั้นดินแข็งที่รับน้ำหนักได้ดีและมีการทรุดตัวน้อยเพื่อเสาเข็มจะได้ทำหน้าที่อย่างเต็มประสิทธิภาพ โดยเสาเข็มจะส่งถ่ายน้ำหนักที่ตัวเองแบกรับไว้ไปยังดินที่หุ้มรอบเสาเข็มและดินแข็งที่แบกรับปลายเสาเข็มไว้
       ดังนั้นหากปลายเสาเข็มตั้งอยู่บนชั้นดินต่างชนิดกัน (อาจหมายรวมถึงเสาเข็มที่มีความยาวไม่เท่ากันด้วย) จะส่งผลให้เกิดอัตราการทรุดตัวที่ไม่เท่ากันของสิ่งปลูกสร้าง อันเป็นที่มาของการร้าวหรือการแยกตัวของโครงสร้าง

รูปที่ 3 หลักการทำงานของเสาเข็ม (www.scgexperience.co.th)

ชนิดและการติดตั้งใช้งานเสาเข็ม
       เสาเข็มที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันอาจจำแนกเป็น 2 แบบใหญ่ๆเป็น เสาเข็มสำเร็จรูปและเสาเข็มหล่อในที่

       เสาเข็มสำเร็จรูปจะถูกขึ้นรูปมาจากโรงงาน หากเป็นเสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็กก็จะมีกระบวนการหล่อตามมาตรฐานวิศวกรรม เสาเข็มสำเร็จรูปจะถูกขนส่งมายังพื้นที่ก่อสร้าง การติดตั้งทำโดยหล้กการกดเสาเข็มลงในดิน ไม่ว่าจะเป็นการตอกด้วยปั้นจั่น หรือการกดด้วยการใช้การสั่นล้วนหมายรวมเป็นการกดทั้งสิ้น โดยทั่วไปเรียกระบบนี้ว่า “เสาเข็มตอก” ข้อดีของเสาเข็มชนิดนี้คือมีการควบคุมมาตรฐานการผลิตจากโรงงาน แต่ข้อเสียคือเสาเข็มจะมีความยาวมาตรฐาน หากต้องการเสาเข็มที่ยาวกว่าความยาวมาตรฐานก็ต้องต่อเสาเข็มซึ่งมีโอกาสที่ทำให้เสาเข็มไม่สมบูรณ์ได้ และการติดตั้งเสาเข็มชนิดนี้ด้วยการตกหรือสั่นจะส่งผลให้พื้นดินโดยรอบเกิดการสะเทือนด้วย ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งปลูกสร้างข้างเคียง
       สำหรับการติดตั้งเสาเข็มแบบหล่อในที่ ดินในตำแหน่งเสาเข็มจะถูกเจาะลึกจนถึงชั้นดินแข็งด้วยหัวเจาะดิน จากนั้นเหล็กเสริมที่เตรียมไว้จะถูกลำเลียงลงไปยังช่องดินที่ถูกเจาะไว้ เมื่อจัดตำแหน่งของเหล็กเสริมเรียบร้อยแล้วจะเทคอนกรีตลงไปในช่องดินจนเต็ม โดยทั่วไปเรียกระบบนี้ว่า “เสาเข็มเจาะ” ข้อดีของเสาเข็มชนิดนี้คือการก่อสร้างจะไม่สร้างผลกระทบต่อพื้นที่ข้างเคียงเท่าเสาเข็มตอกและเสาเข็มแต่ละต้นจะถูกติดตั้งจนถึงชั้นดินลักษณะเดียวกัน แต่ข้อเสียคือการหล่อคอนกรีตที่หน้างานส่งผลให้มีโอกาสที่เสาเข็มจะเกิดความไม่สมบูรณ์ขึ้น และค่าใช้จ่ายโดยรวมจะสูงกว่าระบบเสาเข็มตอก

บทสรุป
       บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อแสดงหลักการพื้นฐานทางวิศวกรรมของส่วนประกอบสำคัญของโครงสร้างสิ่งปลูกสร้างที่เรียกว่าเสาเข็ม ซึ่งได้แสดงหลักการทำงานของระบบเสาเข็มและสะท้อนปัญหาที่จะเกิดขึ้นจากการใช้เสาเข็มโดยไม่ระมัดระวัง อย่างไรก็ตามการเลือกใช้ระบบเสาเข็มขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ดังนั้นการเลือกใช้เสาเข็มควรเป็นผลจากการปรึกษากันระหว่างเจ้าของสิ่งปลูกสร้างกับวิศวกรโยธา

<< ย้อนกลับ