เมื่อต้นสัปดาห์ได้มีโอกาสได้ไปเดินเที่ยวที่สถานที่ก่อสร้างแห่งหนึ่ง
มีอยู่บริเวณหนึ่งที่เขาเพิ่งจะตอกเสาเข็มเสร็จ
ก็เลยถือโอกาสเอาสิ่งที่ได้พบปะพูดคุยกับวิศวกรโยธาที่ทำหน้าที่กำกับดูแลงานดังกล่าว
มาเล่าให้วิศวกรเคมีฟังแบบง่าย
ๆ เพื่อที่เวลาที่ฟังวิศวกรสาขาอื่นพูดนั้น
จะได้รู้ว่าเขาพูดเรื่องอะไรกันอยู่
ในการสร้างสิ่งก่อสร้างที่มีน้ำหนักมากหรือต้องรับน้ำหนักมากนั้น
(เช่นตัวอาคาร
แทงค์เก็บของเหลว เสารั้ว
ฐานสำหรับติดตั้งสิ่งก่อสร้างต่าง
ๆ)
จำเป็นที่ต้องมีการถ่ายน้ำหนักของสิ่งก่อสร้างผ่านฐานรากลงไปยังชั้นพื้นดินที่มีเสถียรภาพ
ที่มีเสถียรภาพในที่นี้คือไม่มีการทรุดตัว
(บางที่อาจเป็นชั้นหินก็ได้)
ส่วนชั้นดินที่มีเสถียรภาพนี้จะอยู่ลึกที่ระดับไหนนั้นขึ้นกับแต่ละท้องที่
ถ้าเป็นที่ราบลุ่มอย่างเช่นในกรุงเทพก็อยู่ลึกลงไปประมาณ
๒๐ เมตร
แต่ในบางท้องที่ที่อยู่บนที่สูงนั้นอาจจะเป็นระดับผิวบนสุดเลยก็ได้
ถ้าชั้นพื้นดินที่มีเสถียรภาพนั้นอยู่ไม่ลึกมากหรืออยู่ตื้น
การทำฐานราก
(โครงสร้างที่ทำหน้าที่ถ่ายน้ำหนักของตัวสิ่งก่อสร้างลงสูงพื้นดิน)
ก็มักจะใช้ระบบ
"ฐานแผ่หรือฐานรากแผ่
(Spread
footing หรือ
Shallow
footing)"
แต่ถ้าอยู่ลึกลงไปมากก็จะทำการถ่ายน้ำหนักผ่านสิ่งที่เรียกว่า
"เสาเข็ม
(Pile)"
ระบบเสาเข็มที่ผมเห็นอยู่บ่อยครั้งมีอยู่สองระบบ
คือระบบเข็มตอก (Driven
precast concrete pile หรือ
Prestressed
concrete pile) ที่ใช้เสาเข็มสำเร็จรูปตอกอัดลงไปในพื้นดิน
และระบบเข็มเจาะ (Bored
pile หรือ
Bored
and cast in place pile)
ที่ใช้วิธีการเจาะดินให้เป็นหลุมแล้วค่อยหล่อเสาเข็มในหลุมที่เจาะนั้น
เสาเข็มตอกนั้นถ้าเป็นโครงสร้างขนาดเล็ก
(เช่นรั้วหรืออาคารขนาดเล็ก)
ก็อาจเป็นเสาเข็มไม้
แต่ถ้าเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ก็มักจะต้องเป็นเสาเข็มคอนกรีต
โดยจะทำการตอกเสาเข็มให้จมลงไปในดินถึงระดับที่ต้องการ
การเลือกใช้เข็มตอกจำเป็นต้องคำนึงถึงสิ่งก่อสร้างในบริเวณรอบข้าง
เพราะในขณะตอกเสาเข็มจะมีการสั่นสะเทือนไปยังบริเวณรอบข้างมาก
อาจทำให้อาคารข้างเคียงเกิดความเสียหายได้
และในกรณีที่ต้องการเสาเข็มที่ยาวมาก
ก็ต้องคำนึงถึงเส้นทางการลำเลียงเสาเข็มมายังตำแหน่งก่อสร้างด้วย
เพราะยิ่งเสาเข็มยิ่งยาว
รถที่บรรทุกก็ต้องการวงเลี้ยวที่กว้างขึ้น
ถ้าตำแหน่งที่ถ่ายน้ำหนักลงเสาเข็มนั้นไม่ได้รับน้ำหนักมาก
ก็อาจใช้เสาเข็มเพียงต้นเดียว
แต่ถ้าต้องรับน้ำหนักมากก็จะใช้วิธีการตอกเสาเข็มหลายต้นอยู่เคียงข้างกัน
เพื่อกระจายน้ำหนักไปยังเสาเข็มแต่ละต้น
ส่วนเข็มเจาะนั้นจะใช้วิธีขุดเจาะพื้นดินให้กลายเป็นหลุมลึก
(ระหว่างเจาะจะมีท่อเหล็กเป็นปลอกผนังกันดินพัง)
เมื่อได้ระดับความลึกที่ต้องการก็จะใส่เหล็กเส้นที่ผูกเอาไว้ลงไปในท่อเหล็ก
ตามด้วยการเทคอนกรีตลงไป
ซึ่งเป็นการหล่อเสาเข็มในหลุมที่เจาะนั้น
เข็มเจาะนั้นจะมีขนาดหน้าตัดได้ใหญ่กว่าเข็มตอก
ขึ้นอยู่กับว่าจะให้รับน้ำหนักมากแค่ไหน
และในบริเวณที่มีอาคารอยู่ข้างเคียงนั้น
จะนิยมเข็มเจาะมากกว่า
เพราะมันสั่นสะเทือนน้อยกว่า
(หมายเหตุ
:
ดูเพิ่มเติมได้ที่
http://www.coe.or.th/e_engineers/knc_detail.php?id=56)
รูปที่
๒ หัวเสาเข็มที่โผล่ขึ้นมาที่ความสูงต่างกัน
ขึ้นอยู่กับว่าชั้นดินที่แข็งและรับน้ำหนักได้นั้นอยู่ลึกลงไปเท่าใด
ก่อนที่จะทำการออกแบบฐานรากนั้น
จำเป็นที่ต้องมีการทดสอบพื้นดินก่อนว่ารับน้ำหนักได้เท่าใด
หรือชั้นดินที่รับน้ำหนักได้นั้นอยู่ลึกลงไปเท่าใด
ซึ่งการทดสอบนี้ก็ทำเฉพาะบางตำแหน่งเท่านั้น
และก็ไม่ได้หมายความว่าที่ตำแหน่งเคียงข้างที่อยู่ใกล้กันนั้น
ใต้พื้นดินจะมีสภาพเหมือนกับตำแหน่งที่ทดสอบด้วย
อย่างเช่นตอนผมสร้างบ้านนั้น
เข็มเจาะแต่ละต้นห่างกันเพียงแค่
4
เมตร
ยังพบว่าชั้นดินที่รับน้ำหนักได้นั้นยังอยู่ที่ความลึกแตกต่างกัน
ทำให้เมื่อหย่อนเหล็กเส้นลงไปในหลุมที่เจาะ
เหล็กเส้นก็โผล่มาสูงต่ำไม่เท่ากัน
ในกรณีที่เป็นเข็มตอกนั้น
จำเป็นที่ต้องรู้ว่าชั้นดินที่รับน้ำหนักได้นั้นอยู่ลึกลงไปเท่าใด
จะได้สั่งเสาเข็มที่มีความยาวที่เหมาะสม
คืออย่าให้สั้นเกินไป
เพราะถ้าไปเจอตรงไหนที่มันลึกกว่าตำแหน่งทดสอบ
จะกลายเป็นว่าเสาเข็มที่สั่งมานั้นสั้นเกินไป
เสาเข็มที่ตอกลงไปลึกแล้วมันถอนคืนไม่ได้
ต้องปล่อยเลยตามเลย
แต่ถ้าเสาเข็มยาวเกินไปนั้นไม่มีปัญหา
พอมันลงไปลึกถึงระดับชั้นดินที่รับน้ำหนักได้แล้ว
(ซึ่งแต่ละตำแหน่งไม่จำเป็นต้องเท่ากัน)
เขาก็จะหยุดตอก
ดังนั้นอย่าแปลกใจที่จะไปเห็นว่าทำไมเขาตอกเสาเข็มแต่ละต้นลึกไม่เท่ากัน
(ดังรูปที่
๒)
ส่วนหัวเสาเข็มที่โผล่ยื่นออกมานั้นเขาค่อยตัดออกทีหลังให้เสมอกัน
แล้วค่อยหล่อ "Footing"
บนหัวเสาเข็มนั้น
เพื่อไว้สำหรับหล่อเสาอาคารต่อขึ้นไป
ตรงนี้จะมีศัพท์หนึ่งที่เกี่ยวข้องกับงานตอกเสาเข็มคือ
"Blow
count"
คือเป็นตรวจสอบว่าเสาเข็มจมลงไปถึงระดับชั้นดินที่รับน้ำหนักได้หรือยัง
โดยดูจากการระยะการจมลึกของเสาเข็มต่อจำนวนครั้งการตอก
(เช่นตอก
10
ครั้งจมลงไปได้ลึกเท่าใด)
ถ้าหากระยะการจมลึกนั้นน้อยกว่าระยะที่กำหนดไว้
ก็จะหยุดตอก เพราะถ้าฝืนตอกต่อไป
เสาเข็มจะไม่เคลื่อนตัวจมลึกลงไป
แต่จะหักแทนได้ (รูปที่
๓)
การคำนวณ
Blow
count นี้ต้องให้วิศวกรโยธาคำนวณ
เพราะมันขึ้นกับปัจจัยหลายอย่าง
เช่นน้ำหนักของลูกตุ้มที่ใช้ตอกเป็นต้น
รูปที่
๓ เสาเข็มที่หักจากการตอก
คาดว่าเป็นเพราะไปเจอพื้นหินแข็งที่อยู่ตื้นมาก
(เปลี่ยนจากชั้นดินเป็นชั้นหิน)
บริเวณก่อสร้างที่ผมไปเยี่ยมชมนั้นอยู่ใกล้กับเชิงเขา
เท่าที่ทราบก็คือพื้นที่บริเวณนั้นชั้นดินไม่ค่อยทรุดตัว
บางแห่งเป็นแอ่งทรายขนาดใหญ่
ขนาดทำบ่อทรายขุดขายได้
ชั้นดินที่ไม่ทรุดตัวนั้นอยู่ค่อนข้างตื้น
ดังนั้นบางอาคาร
(ที่กินพื้นที่ค่อนข้างมาก)
เขาจึงใช้วิธีทำฐานแผ่
คือเปิดหน้าดินไปจนถึงชั้นดินที่คงตัว
แล้วก็หล่อฐานแผ่จากระดับนั้น
ส่วนบริเวณที่เป็นโครงสร้างขนาดเล็ก
(ไม่ได้กินพื้นที่มาก)
เขาใช้วิธีตอกเสาเข็ม
เสาเข็มที่เขาเอามาตอกก็เห็นยาวแค่ประมาณ
๔ เมตร แต่กระนั้นก็ยังไม่วายเจอกับพื้นแข็ง
(สงสัยว่าเป็นพื้นหิน)
อยู่ข้างใต้
ทำให้แทนที่เสาเข็มจะค่อย
ๆ จมได้ช้าลง กลับกลายเป็นหยุดอยู่กับที่
พอตอกซ้ำลงไปแทนที่เสาเข็มจะจม
ก็กลายเป็นหักแทน (รูปที่
๓)
อีกปัญหาหนึ่งที่เขาเจอก็คือความแน่นของพื้นด้านล่างไม่สม่ำเสมอ
บางตำแหน่งตัวเสาเข็มลงไปตรงรอยต่อระหว่างพื้นที่แข็ง
(ที่แรงต้านเสาเข็มสูง)
กับพื้นที่อ่อนกว่า
(แรงต้านเสาเข็มต่ำกว่า)
พอตอกลงไปเสาเข็มแทนที่จะจมลงไปตรง
ๆ กลับมีการแฉลบออกข้างแทน
ทำให้เห็นเสาเข็มที่ตอกลงไปนั้นเอียง
(ที่ลูกศรสีเหลืองชี้ในรูปที่
๔)
รูปที่
๔
ปัญหาของที่คาดว่าเกิดจากการมีชั้นหินแข็งอยู่ข้างเคียงตำแหน่งตอกเสาเข็ม
ทำให้เสาเข็มที่ตอกเกิดการแฉลบเอียง
ตำแหน่งที่ผมไปดูนั้นเขาไว้สร้างอะไรเหรอ
คำตอบก็คือมันเป็นส่วนของกระบวนการผลิตที่เขาขอให้ผมเข้าไปช่วยให้คำปรึกษา
(มีการกระซิบมาด้วยว่าเป็นงานการกุศล
และต้องไม่มีสิทธิถอนตัวด้วย)
ครั้งก่อนหน้านี้ที่ผมไปเยี่ยมนั้นเขายังไม่ได้มีการตอกเสาเข็มอะไร
มีแค่ปักป้ายบอกว่าเป็นพื้นที่สำหรับอะไร
ซึ่งคำตอบก็อยู่ในรูปข้างล่างนี้เอง
รูปที่
๕
ป้ายบอกว่าพื้นที่ดังกล่าวเตรียมไว้สำหรับโครงสร้างอะไร
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น