วันอังคารที่ 19 มิถุนายน พ.ศ. 2555

งานเสาเข็ม ( Pile )

        โครงสร้างของฐานราก
ฐานรากของบ้านเป็นสิ่งที่ให้ความมั่งคงและแข็งแรงให้แก่ตัวบ้านเป็นอันดับแรก ถ้าจะเปรียบเทียบ กับต้นไม้ใหญ่ก็เปรียบเสมือนรากแก้วของต้นไม้เลยที่เดียว ต้นไม้ที่มีรากแก้วใหญ่จะหยั่งรากลึกลงไปในดิน ยิ่งมากเท่าไรก็ย่อมก่อเกิดความมั่งคงแข็งแรงแก่ต้นไม้นั้นมากขึ้นเท่านั้น บ้านก็เช่นเดียวกัน ถ้ามีฐานรากที่ มั่นคงแข็งแรงผู้อยู่อาศัยก็ย่อมอุ่นใจได้ว่าบ้านที่อยู่นั้นจะไม่เอียงหรือทรุดลงมาในภายหลัง ซึ่งผู้อ่านก็คงได้ ยินข่าวเกี่ยวกับตึกแถวที่เอียงและพังถล่มลงมาซึ่งมีสาเหตุมาจากโครงสร้างของฐานรากที่ไม่แข็งแรงนั่นเอง
ส่วนประกอบที่สำคัญของโครงสร้างของฐานรากก็คือส่วนที่อยู่ลึกที่สุดลงไปในดินนั่งก็คือเสาเข็ม ผู้ซื้อบ้านหรือผู้ปลูกบ้านส่วนใหญ่มักจะไม่ค่อยสนใจหรือให้ความสำคัญกับเสาเข็มมากนัก เหตุผลหนึ่ง อาจ เป็นเพราะเสาเข็มซ่อนอยู่ใต้ดินเมื่อตอกลงไปแล้วก็หายไป ไม่ปรากฏเป็นหน้าเป็นตาของตัวบ้านแต่ประการใด อีกเหตุผลหนึ่งคงจะเป็นเพราะว่าการกำหนดว่าบ้านแต่ละแบบแต่ละหลังจะต้องใช้เสาเข็มชนิด ใด ขนาดใด เป็นจำนวนเท่าใดนั้น จะต้องใช้ความรู้ด้านวิศวกรรมมาคำนวณและกำหนดลงไป ซึ่งควร จะเป็นหน้าที่ของวิศวกรผู้ออกแบบและผู้ควบคุมการก่อสร้างที่จะดำเนินขั้นตอนเหล่านี้ให้เป็นไปด้วยความ เรียบร้อย ผู้ซื้อบ้านหรือผู้ปลูกบ้านส่วนใหญ่มิได้มีพื้นความรู้ในสิ่งเหล่านี้จึงไม่น่าจะเป็นภาระที่จะต้องมากัง วล หรือสนใจกับสิ่งเหล่านี้ ความคิดเช่นนี้จะถูกหรือผิดเสียทีเดียวก็คงไม่ได้ แต่ในการออกแบบหรือควบคุมการปลูกสร้างบ้าน แต่ละหลัง บางครั้งก็มิใช่ว่าจะถูกต้องสมบูรณ์ไปเสียทั้งหมดทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับมาตรฐาน ประสบการณ์ และความชำนาญของผู้ออกแบบและผู้ควบคุมการก่อสร้างแต่ละรายด้วย การที่ผู้ซื้อบ้านหรือผู้ปลูกบ้านมีความ รู้เกี่ยวกับการสร้างบ้านบ้างก็ย่อมจะเป็นการได้เปรียบ อย่างน้อยก็เพื่อเป็นข้อคิดหรือข้อสังเกต เมื่อพบเห็นสิ่งผิดสังเกตหรือข้อสงสัยจะได้สามารถสอบถามเพื่อขอคำชี้แจงได้ ซึ่งจะทำให้เจ้าของบ้านสามารถป้องกันหรือแก้ไขปัญหาต่าง  ได้ตั้งแต่แรก

        ประเภทของเสาเข็ม
เสาเข็มที่ใช้กับอาคารบ้านเรือนทั่วไปในปัจจุบันสามารถแบ่งออกได้เป็น ประเภทใหญ่  ตามลักษณะของการผลิตและการใช้งาน ได้แก่
1. 
เสาเข็มคอนกรีตอัดแรง ( prestressed concrete pile )
2. 
เสาเข็มเจาะ ( bored pile )
3. 
เสาเข็มกลมแรงเหวี่ยงอัดแรง ( prestressed concrete spun pile )ในที่นี้จะขอกล่าวถึงรายละเอียดเกี่ยวกับเสาเข็มแต่ละประเภทพร้อมทั้งข้อสังเกตที่สำคัญบางประการ ดังต่อไปนี้

        เสาเข็มคอนกรีตอัดแรง
เสาเข็มคอนกรีตอัดแรงเป็นเสาเข็มที่ใช้กันแพร่หลายสำหรับอาคารพานิชย์และบ้านพักอาศัยทั่วไป เป็นเสาคอนกรีตที่ทำจากปูนซีเมนต์ชนิดแข็งตัวเร็วและโครงเหล็กภายในทำจากลวดเหล็กอัดแรงกำลังสูง กรรมวิธีที่ใช้ในการลงเสาเข็มจะเป็นการตอกกระแทกลงไปในดินโดยใช้ปั้นจั่นซึ่งเป็นกรรมวิธีที่ไม่ยุ่งยาก ซับซ้อนและประหยัดค่าใช้จ่าย
เสาเข็มคอนกรีตอัดแรงสามารถแบ่งแยกย่อยออกไปได้อีกตามรูปร่างลักษณะของเสาเข็ม ที่ใช้กัน แพร่หลาย ได้แก่
1. 
เสาเข็มรูปตัวไอ
2. 
เสาเข็มสี่เหลี่ยมตัน
3. 
เสาเข็มหกเหลี่ยมหรือแปดเหลี่ยมชนิดกลวง
4. 
เสาเข็มรูปตัวที
ชนิดเสาเข็มที่ใช้สำหรับรับน้ำหนักของตัวบ้านโดยทั่วไปจะเป็นเสาเข็ม รูปตัวไอ ส่วนขนาดและ ความยาวนั้นขึ้นอยู่กับวิศวกรผู้ออกแบบเป็นผู้กำหนด ส่วนเสาเข็มหกเหลี่ยมหรือแปดเหลี่ยมชนิดกลวง หรือเสาเข็มรูปตัวทีนั้นมักจะใช้กับงานโครงสร้างที่เล็กกว่าหรือการรับน้ำหนักน้อยกว่า เช่น งานฐานราก ของรั้ว

       เสาเข็มเจาะ
เสาเข็มเจาะเป็นเสาเข็มอีกประเภทหนึ่งซึ่งแตกต่างจากเสาเข็มคอนกรีตอัดแรงในลักษณะของการใช้ งาน กรรมวิธีในการทำเสาเข็มเจาะค่อนข้างยุ่งยากซับซ้อน และจะต้องทำ  สถานที่ที่จะใช้งานจริงเลย โดยใช้เครื่องมือเจาะขุดดินลงไปให้ได้ขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางและความลึกของเสาเข็มตามที่กำหนดจาก นั้นจึงจะใส่เหล็กเสริมและเทคอนกรีตลงไปเพื่อหล่อเป็นเสาเข็ม
เสาเข็มเจาะสามารถแบ่งออกเป็น ประเภทใหญ่ๆตามขนาดของเสาเข็มและกรรมวิธีที่ใช้ อันได้แก่


1. เสาเข็มเจาะขนาดเล็ก ( small diameter bored pile )
เป็นเสาเข็มเจาะที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ในช่วง 35-60 เซนติเมตร ( ส่วนใหญ่จะเป็น ขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 35, 40, 50, 60 เซนติเมตร ) มีความลึกอยู่ในช่วงประมาณ 18-23 เมตร กรรมวิธีที่ใช้ในการเจาะมักจะเป็นแบบแห้ง ( dry process ) ซึ่งเป็นการขุดเจาะโดยใช้เครื่องมือขุดเจาะ ลงไปตามธรรมดา

2. เสาเข็มเจาะขนาดใหญ่ ( large diameter bored pile )
เป็นเสาเข็มเจาะที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 60 เซนติเมตรขึ้นไป ( ส่วนใหญ่จะมี ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 80, 100, 120, 150 เซนติเมตร ) มีความลึกอยู่ในช่วงประมาณ 25-65 เมตร กรรมวิธีที่ในการเจาะมักจะเป็นระบบเปียก ( wet process ) ซึ่งแตกต่างจากระบบแห้ง คือจะต้องเพิ่ม ขั้นตอนในการฉีดสารเคมีเหลวซึ่งเรียกว่า Bentonite slurry ลงไปในหลุมที่ทำการขุดเจาะ โดยเฉพาะ หลุมที่มีความลึกมากๆถึงชั้นทรายหรือหลุมที่มีน้ำใต้ดิน ทั้งนี้ เพื่อสร้างแรงดันในหลุมที่เจาะและยึดประ สานผิวดินในหลุมเพื่อป้องกันมิให้ผนังหลุมที่เจาะพังทลายลงมา

การใช้เสาเข็มเจาะจะไม่ก่อให้เกิดแรงสั่นสะเทือนอันอาจเป็นอันตรายต่ออาคารข้างเคียง เพราะไม่มี การตอกกระแทกของปั้นจั่นดังเช่นที่ใช้กับเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง อีกทั้งขนาดของเสาเข็มเจาะก็อาจทำให้มีขนาดใหญ่โดยมีขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางได้ถึง 200 เซนติเมตร เพราะไม่มีปัญหาเกี่ยวกับข้อจำกัดของขนาดของปั้นจั่นและน้ำหนักของตัวเสาเข็ม ขณะที่เสาเข็มคอนกรีตอัดแรงนั้นขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่ใช้กันทั่ว ไปมีขนาดความกว้างของพื้นที่หน้าตัดเพียง 40 เซนติเมตรเท่านั้น อีกทั้งความลึกของเสาเข็มเจาะก็สามมารถเจาะได้ลึกกว่าความยาวของเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง ฉะนั้นเสาเข็มเจาะจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอาคารสูงซึ่ง ต้องรับน้ำหนักมากและอาคารที่สร้างใกล้ชิดเพื่อป้องกันมิให้เกิดการสั่นสะเทือนซึ่งจะเป็นอันตรายต่ออาคาร ข้างเคียง ในทางปฏิบัติแล้วขั้นตอนในการทำเสาเข็มเจาะจะมีรายละเอียดที่ยุ่งยากซับซ้อนกว่าที่กล่าวไว้มาก ที่กล่าวมาข้างต้นก็เพียงต้องการให้มองเห็นภาพและขั้นตอนของการทำเสาเข็มเจาะเพียงคร่าว  เท่านั้น การปลูกบ้านพักอาศัยโดยทั่วไปมักจะใช้เสาเข็มคอนกรีตอัดแรงเพราะมีขั้นตอนที่ง่ายกว่าและราคาถูกกว่า เสาเข็มเจาะ

       เสาเข็มกลมแรงเหวี่ยงอัดแรง
เสาเข็มกลมแรงเหวี่ยงอัดแรงหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเสาเข็มสปัน เป็นเสาเข็มที่ผลิตที่ใช้กรรมวิธีการ ปั่นคอนกรีตในแบบหล่อซึ่งหมุนด้วยความเร็วสูงทำให้เนื้อคอนกรีตมีความหนาแน่นสูงกว่าคอนกรีตที่หล่อ โดยวิธีธรรมดา จึงมีความแข็งแกร่งสูง รับน้ำหนักได้มาก เสาเข็มสปันมีลักษณะเป็นเสากลม ตรงกลางกลวง มีโครงลวดเหล็กอัดแรงฝังอยู่ในเนื้อคอนกรีตโดยรอบ การตอกเสาชนิดนี้สามารถทำได้หลายแบบ ทั้งวิธีการตอกด้วยปั้นจั่นแบบธรรมดา และวิธีการตอกด้วยระบบเจาะกด
เสาเข็มสปันมีให้เลือกใช้หลายขนาด ที่พบเห็นกันมากมีตั้งแต่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 - 100 เซนติเมตร มีความหนาของเนื้อคอนกรีตอยู่ในช่วง 6 - 14 เซนติเมตร โดยมีความยาวอยู่ในช่วง 6 - 18 เมตร ขึ้นอยู่กับบริษัทผู้ผลิต ซึ่งความยาวนี้สามารถเพิ่มได้โดยการนำเสามาเชื่อมต่อกัน เนื่องจากเสาเข็มสปันมีลักษณะกลวงจึงช่วยลดการสั่นสะเทือนเวลาตอก และถ้าเสาเข็มที่ใช้ความ ยาวมากก็สามารถลดแรงดันของดินในขณะตอกได้โดยการเจาะนำและลำเลียงดินขึ้นทางรูกลวงของเสา ซึ่ง จะช่วยลดความกระทบกระเทือนที่มีต่ออาคารข้างเคียงได้มาก เสาชนิดนี้เหมาะสำหรับใช้เป็นฐานรากของอาคารสูงที่ต้องการความมั่นคงแข็งแรงสูงเพื่อป้องกันปัญหาเรื่องลมแรงและการเกิดแผ่นดินไหว

การออกแบบเสาเข็มเจาะขนาดเล็กในงานก่อสร้าง







      เสาเข็มเป็นโครงสร้างส่วนหนึ่งที่มีความสำคัญ เพราะเสาเข็มเป็นส่วนที่ช่วยในการถ่ายเทน้ำหนักของตัวอาคารลงสู่ดิน และยังช่วยให้ตัว อาคารไม่เกิดการทรุดตัวจนอาจจะทำให้เกิดการวิบัติของตัวอาคารได้ และเสาเข็มที่จะกล่าวถึงเป็นเสาเข็มเจาะขนาดเล็กทำโดยระบบแห้ง (Dry Process) เสาเข็มระบบนี้จะมีกระบวนการในการออกแบบโดยทำการเจาะสำรวจดินแล้วนำข้อมูล ที่ได้ไปทำการคำนวณโดยวิธีการหา คุณสมบัติของดินโดยวิธีขีดจำกัดสภาวะของดินเพื่อให้ได้ข้อมูลที่เกี่ยวกับ คุณสมบัติของดินเพื่อที่จะทำการออกแบบเสาเข็มและการรับน้ำหนัก ของเสาเข็มโดยใช้ข้อกำหนดของทางวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย เป็นมาตรฐานในการออกแบบ และอาจจะใช้ทฤษฎีเพื่อช่วยในการออก แบบ เช่น วิธีการประเมินสภาพการรับน้ำหนักของเสาเข็มโดยใช้วิธีน้ำหนักบรรทุกแบบคงที่ (Static Method)
การออกแบบเสาเข็มเจาะขนาดเล็กจะมีกระบวนการในการทำ โดยทำการสำรวจดินและทำการเจาะสำรวจดินเพื่อนำข้อมูลการรับน้ำหนัก ได้ของดินมาทำการออกแบบ และหลักในการออกแบบเสาเข็มเจาะนั้นเมื่อได้ข้อมูลการรับน้ำหนักของดินและทำการประเมินการรับน้ำหนักของ เสาเข็มเจาะโดยวิธีน้ำหนักบรรทุกแบบคงที่ Static Method โดยจะทำการประเมินสภาพการรับน้ำหนักของเสาเข็มเจาะโดยวิธีทั่วไป และทำการ คาดคะเนน้ำหนักบรรทุกของเสาเข็มในชั้นดินเหนียวหรือชั้นดินทรายตามลำดับ ก็แล้วแต่ว่า ส่วนปลายของเสาเข็มเจาะจะตั้งอยู่บนชั้นดิน ประเภทใดและต้องเป็นไปตามข้อกำหนดวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยเป็นมาตรฐาน
        การออกแบบจะมีขั้นตอนหรือข้อกำหนดและสูตรในการออกแบบโดยหลังจากทำการเจาะสำรวจดิน และทำการประเมินสภาพการรับ น้ำหนักของเสาเข็มแล้วก็จะทำการออกแบบความสามารถรับน้ำหนักปลอดภัยของโครงสร้างเสาเข็มเจาะ เป็นการคำนวณเพื่อที่จะได้ทราบถึง การรับน้ำหนักของเสาเข็ม ส่วนพฤติกรรมการรับน้ำหนักและถ่ายน้ำหนักของเสาเข็มนั้นจะมีรูปประกอบและข้อมูลต่าง ๆ ให้ทราบอยู่ในหัว ข้อลักษณะการใช้เสาเข็ม
การศึกษาการออกแบบเสาเข็มเจาะขนาดเล็กในงานก่อสร้างก็เพื่อที่จะได้ทราบถึง การรับน้ำหนักได้ของดินและเพื่อให้ทราบถึงการรับ น้ำหนักของเสาเข็มว่ามีความปลอดภัยเพียงใด

งานเสาเข็ม ( Pile )