14 ธ.ค. 2022 เวลา 16:08 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
เสาเข็ม (Pile Foundations)
เสาเข็มมีหน้าที่เป็นตัวกลางในการถ่ายเทน้ำหนักของตัวอาคารลงสู่พื้นดิน โดยจะถ่ายเทน้ำหนักจากหลังคา, พื้น, คาน, เสา, ตอม่อ และฐานรากตามลำดับ การถ่ายเทน้ำหนักของเสาเข็มมี 2 ลักษณะ คือ เสาเข็มสั้นหรือเสาเข็มที่รับน้ำหนักโดยใช้แรงเสียดทาน ซึ่งเสาเข็มชนิดนี้จะถ่ายน้ำหนักตัวอาคารกับชั้นดินโดยใช้แรงเสียดทานในการช่วยรับน้ำหนัก และเสาเข็มยาวเป็นเสาเข็มที่ถ่ายน้ำหนักตัวอาคารผ่านชั้นดินอ่อนไปยังชั้นดินที่มีความแข็งเพื่อรับน้ำหนักเสาเข็มโดยตรง
การก่อสร้างด้วยเสาเข็มเกิดขึ้นครั้งแรกเมื่อ 6,000 ปีก่อน ในยุคที่เรียกว่า "Swiss Lake Dwellers" ซึ่งเป็นพื้นที่หนึ่งของประเทศสวิตเซอร์แลนด์ในปัจจุบัน ผู้คนในยุคนั้นใช้เสาเข็มที่ทำมาจากไม้ ในการสร้างกระโจมที่พักอาศัย โดยยกระดับความสูงจากพื้นเพื่อป้องกันตัวเองจากสัตว์ป่า
ยุคถัดมาชาวโรมันได้ใช้เสาเข็มที่ทำมาจากไม้และหิน ในการก่อสร้างจำนวนมาก ทั้ง ที่พักอาศัย, วิหาร และสะพาน ในปี ค.ศ. 1832 กระบวนการเก็บรักษาสภาพของไม้ได้เกิดขึ้นครั้งแรกในอังกฤษ โดยการฉีดสารเคมีเข้าไปในไม้ นี่เป็นช่วงเวลาที่เสาเข็มไม้ได้รับการพัฒนามากขึ้นอย่างก้าวกระโดด หลังยุค ค.ศ. 1900 เป็นต้นมา จึงเริ่มมีการพัฒนาจากเสาเข็มไม้เป็นเสาเข็มปูนเพิ่มมากขึ้นและเมื่อถึงยุคอุตสาหกรรม ระบบฐานรากเสาเข็มได้ถูกพัฒนาต่อยอดแตกแขนงออกมาอีกหลากหลายประเภท ตามความต้องการที่เพิ่มมากขึ้น
เสาเข็มไม้ (Timber Pile)
เป็นเสาเข็มที่หาได้ง่าย มีน้าหนักเบา ราคาถูก และขนส่งสะดวก แต่มีความสามารถรับน้ำหนักค่อนข้างต่ำ จึงจำเป็นต้องตอกเป็นกลุ่ม ส่งผลให้มีฐานรากมีขนาดใหญ่ ควรตอกให้ต่ำกว่าระดับน้ำใต้ดินเพื่อป้องกันการผุกร่อนจากปลวก และเห็ดรา ปัจจุบันนิยมใช้เสาเข็มไม้สน และยูคาลิปตัส ตามท้องตลาดจะระบุขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเป็นนิ้วและความยาวเป็นเมตร เหมาะกับการนำไปใช้กับสิ่งปลูกสร้างที่มีขนาดเล็ก
เสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็ก (Reinforced Concrete Pile)
เป็นเสาเข็มหล่อในโรงงาน ที่ต้องออกแบบเหล็กเสริมตามยาวให้เพียงพอ เพื่อรับโมเมนต์ดัดจากการเคลื่อนย้ายและการตอก ปัจจุบันไม่นิยมมากนักเนื่องจากมีราคาแพง จึงนิยมเปลี่ยนมาใช้เสาเข็มคอนกรีตอัดแรงแทน
เสาเข็มคอนกรีตอัดแรง (Prestressed Concrete Pile)
เป็นเสาเข็มที่ใช้เทคนิคการดึงลวดรับแรงดึงแล้วเทคอนกรีตลงในแบบ เมื่อแข็งจนได้กำลังจึงตัดลวดรับแรงดึงทำให้เกิดแรงอัดในเสา ช่วยลดปัญหาการแตกร้าวดีกว่าแบบอื่น แบบที่นิยมนำไปใช้คือเสาเข็มกลมแรงเหวี่ยงอัดแรงหรือเสาเข็มสปัน เป็นเสาเข็มคอนกรีตอัดแรงชนิดพิเศษผลิตโดยใช้วิธีการปั่นคอนกรีตในแบบหล่อ หมุนด้วยความเร็วสูงทำให้เนื้อคอนกรีตมีความหนาแน่นสูงกว่าวิธีธรรมดา ความทนทานสูงรับน้ำหนักได้มาก เป็นเสากลมตรงกลางกลวงมักใช้เป็นเสาเข็มเจาะเสียบ (Auger press pile)
เสาเข็มคอนกรีตหล่อในที่ (Cast-in-place Concrete Pile)
เป็นเสาเข็มที่มุ่งเน้นให้เกิดผลกระทบต่ออาคารข้างเคียงจากการสั่นสะเทือนน้อยที่สุด สามารถทำความลึกได้มากกว่าเสาเข็มตอกและสามารถควบคุมตำแหน่งได้ดีกว่า แต่มีราคาสูงกว่าในกรณีรับน้ำหนักเท่ากัน เรียกกันทั่วไปว่า "เสาเข็มเจาะ"
เสาเข็มเหล็ก (Steel Pile)
เป็นเสาเข็มที่ทำจากเหล็กทั้งท่อน มีความสามารถในการรับน้าหนักได้สูงกว่าเสาเข็มคอนกรีตและไม้แต่มีราคาแพง ในปัจจุบันได้มีเทคโนโลยีเคลือบกันสนิมที่ซึมลงไปในเนื้อเหล็ก ติดตั้งได้อย่างรวดเร็ว ไม่มีผลกระทบทางเสียง แรงสั่นสะเทือนน้อย สามารถรื้อถอนและเคลื่อนย้ายได้ง่าย นิยมใช้กับงานโครงสร้างชั่วคราวที่ต้องรับน้ำหนักมากแต่ต้องทำการรื้อถอนในภายหลัง
เสาเข็มประกอบ (Composite Pile)
เป็นเสาเข็มที่ประกอบด้วยวัสดุสองชนิดในต้นเดียวกัน จุดสำคัญของเสาเข็มชนิดนี้คือรอยต่อต้องแข็งแรง ทนทาน และสามารถถ่ายน้ำหนักจากท่อนบนสู่ท่อนล่างได้เป็นอย่างดี
การแบ่งประเภทของเสาเข็มตามรูปแบบการก่อสร้าง
เสาเข็มตอก (Driven Pile)
คือการใช้ปั้นจั่นตอกเสาเข็มลงไปในดินจนได้ความลึกที่ต้องการ วิธีนี้ได้รับความนิยมมากที่สุดเนื่องจากวิธีการก่อสร้างไม่ซับซ้อนและค่าใช้จ่ายไม่สูง ปัจจุบันมีปัญหาในการก่อสร้างในพื้นที่ที่มีอาคารรอบข้าง เพราะแรงสั่นสะเทือนในการตอกและการเคลื่อนตัวของดินที่ถูกแทนที่ด้วยเสาเข็ม
เสาเข็มเจาะหล่อในที่ (Bored Pile)
คือเสาเข็มที่ก่อสร้างโดยหล่อคอนกรีตลงไปในดินที่ถูกเจาะเป็นหลุมไว้ล่วงหน้า เป็นวิธีที่ช่วยแก้ปัญหาที่พบจากการใช้เสาเข็มตอก ทั้งการขนย้ายเสาเข็มเข้าพื้นที่ก่อสร้าง การรบกวนอาคารรอบข้างเนื่องจากแรงสั่นสะเทือนจากการตอก รวมทั้งการควบคุมตำแหน่งและแนวของเสาเข็ม การเจาะอาจกระทำโดยกระบวนการแห้ง (Dry Process) คือการเจาะโดยไม่ต้องใช้น้ำช่วยในกรณีที่ดินข้างหลุมเจาะมีเสถียรภาพ ส่วนใหญ่จะเป็นเสาเข็มเจาะขนาดเล็ก ( Small Diameter Bored Pile ) เส้นผ่านศูนย์กลาง 35-60 ซม.
มีความลึกอยู่ในช่วงประมาณ 18-23 ม. หากดินข้างหลุมเจาะพังทลาย จำเป็นต้องใส่น้ำผสมสารเบนโทไนท์หรือโพลิเมอร์ลงไปในหลุมเพื่อช่วยพยุงดินข้างหลุม เรียกว่ากระบวนการเปียก (Wet Process) ส่วนใหญ่จะเป็นเสาเข็มเจาะขนาดใหญ่ ( Large Diameter Bored Pile ) ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 60 ซม. ขึ้นไป มีความลึกอยู่ในช่วงประมาณ 25-65 ม.
การเจาะดินนั้นสามารถทำได้หลายวิธี ได้แก่ การเจาะแบบหมุน (Rotary Type ) แบบขุด (Excavation Type ) และการเจาะแบบทุ้งกระแทก (Percussion Type ) ซึ่งเป็นวิธีที่ง่ายที่สุด เหมาะกับการก่อสร้างขนาดเล็กในพื้นที่แคบ การควบคุมคุณภาพของการก่อสร้างมีส่วนที่สาคัญคือ การกำหนดตำแหน่งของเสาเข็ม การควบคุมแนวการเจาะให้ได้แนวดิ่ง ความสะอาด และเรียบร้อยของหลุมเจาะ การติดตั้งเหล็กเสริม และการเทคอนกรีต
เสาเข็มเจาะเสียบ (Auger Press Pile)
เป็นการใช้เสาเข็มสำเร็จรูปติดตั้งโดยการเจาะดินให้เป็นรูเล็กกว่าขนาดเสาเข็มเล็กน้อยแล้วกดเสาเข็มลงไป ช่วยแก้ปัญหาการสั่นสะเทือนและการเคลื่อนตัวของดินและช่วยในกรณีที่ต้องตอกเสาเข็มผ่านชั้นดินที่แข็งแรงมากๆ สามารถใช้การตอกแทนการกดได้ นิยมใช้เสาเข็มกลมแรงเหวี่ยงอัดที่มีรูกลวงตรงกลาง ระหว่างกดเสาเข็มลงไปสว่านที่ใส่อยู่ในรูเสาเข็มจะหมุนเพื่อนำดินขึ้นมา เมื่อกดเสาเข็มพร้อมกับเจาะดินจนใกล้ระดับที่ต้องการก็หยุดกด ดึงดอกสว่านออกแล้วตอกด้วยลูกตุ้มจนได้ระดับที่ต้องการ
โฆษณา