เสาเข็มเจาะ เข็มเจาะ

เสาเข็มเจาะ
เสาเข็ม นับว่ามีความสำคัญอย่างมากในการก่อสร้างอาคาร ไม่ว่าจะเป็นอาคารขนาดเล็ก หรือจนกระทั่งไปถึงอาคารขนาดใหญ่ ทั้งนี้เพราะเสาเข็มช่วยในการรับน้ำหนักของตัวอาคาร จากฐานรากไปสู่ดิน ดังนั้นเราควรให้ความสำคัญกับเสาเข็มเป็นอย่างยิ่งเพื่อความมั่นคงของโครงสร้างฐานรากของอาคาร

ทำไมต้องเสาเข็ม?

อย่างที่กล่าวนำในข้างต้นแล้วว่าเสาเข็มมีความสำคัญในการช่วยรับน้ำหนักของอาคาร ซึ่งโดยเสาเข็มจะรับน้ำหนักจากฐานรากก่อน แล้วจึงค่อยถ่ายให้ดิน ซึ่งจะต่างจากฐานรากแบบแผ่ ที่ดินรับน้ำหนักจากฐากรากโดยตรง การออกแบบฐานโดยใช้เสาเข็ม ก็เพราะดินที่อยู่ตื้นรับน้ำหนักได้น้อย จึงต้องใช้เสาเข็มเป็นตัวช่วยถ่ายน้ำหนักข้างบนลงไปยังดินชั้นล่างที่แข็งกว่า ความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาเข็มขึ้นอยู่กับตัวเสาเข็ม
เอง (วัสดุที่ใช้ในการทำเสาเข็ม) และความสามารถในการรับน้ำหนักของดิน รอบตัวเสาเข็ม (Skin friction) และปลายเสาเข็ม (End Bearing) (สำนักควบคุมการก่อสร้าง,2547)

เสาเข็มมีกี่ประเภท?

เสาเข็มที่ใช้ในงานก่อสร้างทั้งหมดนั้น เมื่อแบ่งตามประเภทของการใช้งานตามลักษณะของการก่อสร้างแล้วจะสามารถแยกออกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ คือ เสาเข็มตอก (Driven Piles,Displacement Piles) และเสาเข็มเจาะ (Bored Piles, Cast-in-place piles, Replacement or nondisplacement pile) ซึ่งในบางครั้งอาจมีการจําแนกเพิ่มเติมออกเป็นเสาเข็มตอกแล้วทําการหล่อคอนกรีตในหลุม (Driven and cast-in-situ piles) และเสาเข็มสกรู (Screw piles) แต่ถ้าหากทําการแบ่งตามลักษณะของการใช้งานและวัสดุของเสาเข็มสามารถที่จะทําการจําแนกได้ ดังนี้คือ

1. เสาเข็มไม้ (Timber Piles) ใช้สําหรับสิ่งก่อสร้างที่มีขนาดเล็ก และน้ำหนักที่ทําการถ่ายลงสู่เสาเข็มไม่มากนัก ไม้ที่นํามาใช้ในการก่อสร้างจะเป็นไม้ชนิดธรรมดา หรือทําการเคลือบน้ำยากันการผุกร่อน
2. เสาเข็มคอนกรีต (Concrete Piles) สามารถแบ่งออกได้เป็นเสาเข็มที่ทําการหล่อให้เสร็จเรียบร้อยก่อนนําไปตอก (Precast Concrete Piles) และเสาเข็มที่เทคอนกรีตลงบนหลุมดินที่ทําการเจาะเป็นรูไว้ก่อนแล้ว (Cast-in-place piles) ซึ่งเสาเข็มชนิดนี้จะมีประสิทธิภาพในการรับน้ำหนักบรรทุกได้มากกว่าเสาเข็มไม้ ส่วนเสาเข็มเจาะขนาดใหญ่จะมีประสิทธิภาพในการรับน้ำหนักได้มากกว่าเสาเข็มตอก
3. เสาเข็มเหล็ก (Steel Piles) ใช้สําหรับดินทรายหรือกรวดที่แน่น เพราะมีอํานาจในการแทงทะลุสูง และปริมาตรในการแทนที่ดินน้อย แต่จะมีปัญหาเรื่องของการสึกกร่อน(สนิมเหล็ก) เสาเข็มโดยทั่วไปซึ่งใช้กันได้แก่ H-Pile ,I-Pile ,Pipe Pile และ Sheet Pile
4. เสาเข็มประกอบ (Composite Piles) เป็นเสาเข็มที่ประกอบด้วยวัสดุมากกว่า 1 ชนิดมาประกอบเข้าด้วยกัน เช่น ใช้ไม้หรือเหล็กในส่วนด้านล่างของเสาเข็ม

เสาเข็มคอนกรีต (Concrete Pile) จัดได้ว่าเป็นเสาเข็มที่สามารถที่จะนํามาใช้ในการก่อสร้างอาคารประเภทต่างๆ ตั้งแต่อาคารขนาดเล็ก จนถึงอาคารขนาดกลาง และขนาดใหญ่ได้ ซึ่งเสาเข็มจะมีขนาดและหน้าตัดที่แตกต่างตามประเภทของการใช้งาน นอกจากนั้นเสาเข็มคอนกรีตสามารถที่จะนํามาใช้ในการปรับปรุง หรือต่อเติมโครงสร้างอาคารส่วนต่างๆได้ เสาเข็มคอนกรีตนั้น สามารถที่จะจําแนกออกได้เป็น เสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็ก (Reinforced Concrete Pile) และเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง (Prestressed Concrete Pile) ซึ่งมีขนาดของเสาเข็มจะมีความยาวตั้งแต่ 1 เมตร ขึ้นไป ซึ่งในการจําแนกเสาเข็มคอนกรีต สามารถที่จะทําการจําแนกประเภทของเสาเข็มออกได้ เป็น 2 กลุ่มหลัก คือ

- เสาเข็มเล็ก (Small Pile) เป็นเสาเข็มที่มีขนาดเล็ก ซึ่งมีขนาดความยาวตั้งแต่ 1 – 6 เมตร สามารถนํามาใช้ในงานก่อสร้างอาคารขนาดเล็กที่รับน้ำหนักบรรทุกไม่มากนัก และงานต่อเติมส่วนประกอบต่างๆของอาคาร หรือพื้นที่ต่างๆภายในบ้าน
- เสาเข็มใหญ่ (Long Span) เป็นเสาเข็มคอนกรีตที่มีขนาดใหญ่ ซึ่งมีขนาดความยาวมากกว่า 7 เมตร ขึ้นไป สามารถที่จะนํามาใช้ในการก่อสร้างอาคารตั้งแต่ถึงอาคาร ขนาดกลาง และขนาดใหญ่ได้

วัตถุประสงค์ในการใช้งาน

- เพื่อถ่ายน้ำหนักผ่านน้ำ หรือชั้นดินอ่อนไปยังชั้นดินแข็งที่เหมาะสม ได้แก่ เสาเข็มรับน้ำหนักที่ปลาย (End – Bearing – Piles)
- เพื่อถ่ายน้ำหนักลึกลงไปในชั้นดินอ่อนด้วย แรงเสียดทาน (Skin Friction) ตลอดความยาวของเสาเข็ม ได้แก่ เสาเข็มเสียดทาน (Friction Piles)
- เพื่ออัดให้ดินประเภท Granular soils ให้แน่นตัวเพื่อเพิ่ม Bearing Capacity ของมันได้แก่ Compaction piles
- เพื่อขยายความลึกของฐานรากให้ผ่านบริเวณที่จะเกิด Scouring ป้องกันไว้เผื่อดินจะสึกกร่อนหนีไป
- เพื่อเป็นสมอรั้งโครงสร้างต่าง ๆ ที่รับแรงถอน (uplift) เนื่องจากแรงดันของน้ำหรือ Overturning Moment ได้แก่ Tension piles หรือ Uplift piles
- เพื่อเป็นสมอต้านแรงฉุดในแนวนอนจากกำแพงกันดิน หรือแรงฉุดอื่น ๆ ได้แก่ Anchor piles
- เพื่อป้องกันเขื่อนเทียบเรือ จากการกระแทกของเรือ หรือวัตถุลอยน้ำอื่น ๆ ได้แก่ Fender piles และ Dolphins
- เพื่อต้านทานแรงในแนวราบหรือแรงในแนวเอียงที่มีค่ามากต่าง ๆ ได้แก่ Batter piles

ข้อสังเกตบางประการเกี่ยวกับเสาเข็มที่ใช้และกรรมวิธีในการตอก

ข้อสังเกตในที่นี้จะเน้นกล่าวถึงเฉพาะที่เกี่ยวกับเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง เนื่องจากเป็น เสาเข็มที่ใช้ กันแพร่หลายสำหรับอาคารบ้านเรือนทั่วไป

1. เสาเข็มที่ใช้ควรอยู่ในสภาพที่ดีไม่มีการแตกหักหรือชำรุดมาก่อน ถ้าเป็นไปได้ควร ได้รับการรับรองมาตรฐานจากสำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ( สมอ. ) โดยมีเครื่องหมายรับรองมาตรฐานอุตสาหกรรม ( มอก. ) ประทับอยู่ และมีการระบุถึงวัน / เดือน / ปี ที่ทำการผลิตว่าผลิตออกมาเมื่อใด ถ้าเป็นไปได้เสาเข็มที่ใช้ควรจะมีอายุการผลิต 4 สัปดาห์ขึ้นไป เพราะ เสาเข็มที่เพิ่งผลิตออกมาใหม่คอนกรีต ที่ใช้ทำเสาเข็มยังบ่มตัวไม่เข้าที่ ความแข็งแกร่งยังมีน้อยอาจเกิดการชำรุดหรือแตกหักระหว่างการตอกได้

2. เสาเข็มที่มีขนาดยาวอาจใช้เสาเข็มขนาดสั้น 2 ท่อนมาเชื่อมต่อกันได้เพื่อความ สะดวกในการ ตอกหรือความสะดวกในการขนส่ง ทั้งนี้ เสาเข็มที่นำมาเชื่อมต่อกันจะต้องมีลักษณะ และขนาดของพื้นที่หน้าตัดเหมือนกัน กรรมวิธีในการตอกคือจะทำการตอกเสาท่อนแรกลงไปใน ดินจนเกือบมิดก่อนแล้วใช้ปั้นจั่นดึงเสาท่อนที่สองขึ้นมาจรดกับเสาท่อนแรกในแนวตรง แล้วทำการ เชื่อมเหล็กที่ขอบเสาตรงรอยต่อให้ติดกัน การเชื่อมจะต้องเชื่อมอย่างประณีตโดยรอบให้เสาทั้ง 2 ท่อนต่อกันอย่างสนิทและเป็นแนวเส้นตรง จากนั้นจึงใช้ปั้นจั่นตอกลงไปต่อ

3. การตอกเสาเข็มให้ลึกถึงระดับ การจะดูการตอกเสาเข็มในแต่ละจุดเสร็จสิ้นเรียบ ร้อยได้ผล ตามมาตรฐานที่กำหนดหรือไม่นั้น มิใช่ดูแต่เพียงว่าเสาเข็มตอกจมมิดลงไปใน ดินเท่านั้น แต่จะต้องดู จำนวนครั้งในการตอกด้วย ( blow count ) ว่าเสาเข็มแต่ละต้นใช้ จำนวนครั้งในการตอกเท่าใดจนเสาเข็ม จม มิดดิน ถ้าจำนวนครั้งในการตอกน้อยเกินไป คือสามารถตอกลงไปได้ง่าย แสดงว่าความแน่นของดิน ที่จุดนั้นที่จะใช้ในการรับน้ำหนักยัง ไม่เพียงพอ อาจจะต้องมีการต่อเสาเข็มและตอกเพิ่มลงไปอีกจนกว่าจำนวนครั้งในการตอกจะ เป็นไปตามที่กำหนด
ในทางตรงกันข้าม ถ้าจำนวนครั้งในการตอกมากเพียงพอแล้วแม้ว่าเสาเข็มที่ตอกนั้น จะยังจมไม่ มิดก็อาจแสดงว่าความแน่นของดินที่จุดนั้นที่จะใช้ในการรับน้ำหนักเพียงพอแล้ว ไม่จำเป็นจะตอกต่อลงไปอีก เพราะการฝืนตอกต่อไปอาจทำให้เสาเข็มแตกหักหรือชำรุดได้ ส่วนจำนวนครั้งในการตอกเสาเข็ม แต่ละต้นควรจะเป็นเท่าใดนั้นวิศวกรจะเป็นผู้กำหนด ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับชนิด ขนาดของพื้นที่หน้าตัด และความยาวของเสาเข็มนั้น ๆ

อ้างอิง :
- กลุ่มงานวิเคราะห์วิจัยและพัฒนา สำนักกควบคุมการก่อสร้าง “เสาเข็มและการคำนวณการรับน้ำหนักของเสาเข็ม” 2547 ที่มา : http://www.tumcivil.com/engfanatic/article_gen.php?&article_id=461&p_content=6
- CPAC “ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์เสาเข็มคอนกรีตสำเร็จรูป” ที่มา : http://www.cpacacademy.com
- สร้างบ้านดอทคอม ที่มา : http://srangbaan.com/library-ch5-base%203.htm