ปัญหาเสาเข็มเจาะระบบแห้งและการแก้ไข (1)

ธเนศ วีระศิรินายกสมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์

เสาเข็มเจาะที่ใช้กันในประเทศไทยมี 2 ระบบ คือ เสาเข็มเจาะระบบแห้ง (Dry- Process Bored Piles) และเสาเข็มเจาะระบบเปียก (Wet-Process Bored Pile)

เสาเข็มเจาะระบบแห้ง หมายถึงการทำเสาเข็มโดยไม่ใช้สารที่เป็นของเหลวช่วยในการขุดเจาะดิน นั่นคือไม่ต้องใช้สารละลายเบนโทไนท์หรือโพลีเมอร์มาใส่ในหลุมเจาะขณะขุดเจาะ การป้องกันการพังทลายของดินขอบผนังรูเจาะในการทำเสาเข็มระบบแห้งจะใช้ปลอกเหล็กเป็นตัวป้องกันดินชั่วคราว (Temporary Casing) และจะถอนขึ้นเมื่อเทคอนกรีตเสาเข็มแล้วเสร็จ สำหรับเสาเข็มเจาะระบบเปียกจะใช้ปลอกเหล็กป้องกันดินพังทลายในช่วงบนและใช้สารละลาย เบนโทไนท์หรือสารผสมโพลิเมอร์ช่วยป้องกันดินพังทลายในช่วงขุดเจาะดินลึกลงไปมากๆ และผ่านชั้นทราย

กรณีปัญหาที่จะกล่าวถึงในที่นี้คือ เสาเข็มเจาะระบบแห้ง โดยทั่วไปจะใช้เครื่องมือทำเสาเข็มที่เรียกว่า Tripod Rig เสาเข็มประเภทนี้มักมีการออกแบบให้ปลายเสาเข็มไปอยู่ในชั้นทราย ที่เรียกว่า ชั้นทรายชั้นแรก (First Sand Layer) สำหรับในกรุงเทพมหานคร หรือแม้แต่ในพื้นที่ต่างจังหวัดก็ระบุให้ปลายเสาเข็มชนิดนี้วางในชั้นทราย เนื่องจากดินทรายเป็นดินที่ระบายน้ำได้ดีจึงเป็นช่องทางการไหลของน้ำใต้ดิน

การกำหนดให้ปลายเสาเข็มชนิดนี้ไปอยู่ในชั้นทรายจึงเท่ากับเป็นการกำหนดให้มีการขุดเจาะดินไปจนถึงการขุดทรายชั้นนี้ให้หลวม รวมไปถึงเป็นการทำให้น้ำใต้ดินไหลทะลักขึ้นมา หากเป็นชั้น Clean Sand ที่ไม่มีดิน Cohesive Soils ได้แก่ ดินเหนียว ปนอยู่ในชั้นทรายด้วยแล้ว น้ำใต้ดินจะยิ่งไหลทะลักขึ้นมาอย่างรวดเร็ว ทำให้เสาเข็มเจาะที่ต้องการให้เป็นระบบแห้งนั้นชุ่มไปด้วยน้ำ และที่สำคัญแรงต้านทานที่ปลายเสาเข็มจะลดลงมากหรืออาจไม่มีเลย เนื่องจากทรายที่ปลายเสาเข็มเกิดการฟุ้งฟูขึ้น

ค่า SPT (Standard Penetration Test) ที่ได้จากการเจาะสำรวจดินในสนามมีค่ามากๆ นั้น กลับกลายเป็นลดลงหรือมีค่าอยู่ในช่วงทรายหลวม (Very Loose Sand) และทำให้เสาเข็มเจาะนั้นกลายเป็นเสาเข็มชนิดรับแรงเสียดทาน (Friction Pile) เท่านั้น ดังจะเห็นได้จากผลทดสอบความสมบูรณ์ของเสาเข็มด้วย Seismic Test เป็นส่วนใหญ่ว่าปลายสัญญาณคลื่นทดสอบไม่แสดงผลการสะท้อนจากปลายเสาเข็ม อาคารใดที่วางบนเสาเข็มเจาะระบบแห้งที่มีปัญหาดังกล่าวนี้จะมีปัญหาเรื่องการทรุดเอียงของอาคาร โดยอาคารจะเอียงไปในทิศทางตำแหน่งที่ศูนย์กลางน้ำหนักของอาคาร (Center Of Force)

ปัญหาที่เกิดขึ้นไม่ได้เจาะจงที่ปัญหาของการใช้เครื่องมือ แต่ขึ้นอยู่กับสภาพชั้นดินเป็นหลัก ดังนั้นจึงไม่ควรให้ปลายเสาเข็มเจาะระบบแห้งวางในชั้นทราย เว้นแต่จะใช้สารละลายเบนโทไนท์หรือ สารผสมโพลิเมอร์ช่วยในการขุดเจาะดิน ดังเช่นที่ทำกับเสาเข็มเจาะระบบเปียก นั่นก็คือหากต้องการให้ปลายเสาเข็มเจาะอยู่ในชั้นทรายเมื่อใด ควรกำหนดให้ ชัดเจนว่าให้ใช้เสาเข็มเจาะระบบเปียก ซึ่งการทำเสาเข็มเจาะระบบเปียกนั้นสามารถทำโดยใช้เครื่องมือชนิด Tripod Rig ได้เช่นกัน

การแก้ไขปัญหาการทำเสาเข็มเจาะที่ทำด้วยสามขาดังกล่าวข้างต้นจึงพอสรุปเป็นแนวทางได้ 3 แบบ คือ

วิธีที่ 1 ให้ปลายเสาเข็มอยู่ในดินเหนียวเหนือชั้นทราย นั่นคือเมื่อทราบระดับชั้นทรายว่าอยู่ที่ความลึกเท่าใดแล้ว ควรให้ปลายเสาเข็มอยู่ตื้นกว่า ไม่ควรขุดเจาะดินจนกระทบชั้นทราย เพราะน้ำจะไหลเข้ารูเจาะและทำให้ปลายเสาเข็ม สูญเสียความแน่นตัว และยังทำให้เกิดปัญหาขณะถอนปลอกเหล็ก (Temporary Casing) ขึ้น เพราะ Mortar ของคอนกรีตจะแยกตัวออกและติดข้างปลอกเหล็ก ทำให้ขณะถอนปลอกเหล็กขึ้นนั้นเหล็กเสริมเสาเข็มจะติดลอยขึ้นมาด้วย เป็นปัญหาที่พบบ่อยในภาคสนาม

การแก้ไขโดยการถอยความลึกปลายเสาเข็มไม่ให้ถึงชั้นทรายนั้น เป็นการทำให้ปลายเสาเข็มอยู่ในชั้นดินเหนียว ทำให้ไม่มีน้ำไหลเข้าในรูเจาะและจัดเป็น เสาเข็มเจาะระบบแห้งอย่างแท้จริง โดยทั่วไปจะให้ปลายเสาเข็มอยู่เหนือชั้นทรายประมาณ 1.5-2 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเสาเข็ม

ข้อสังเกต

- เสาเข็มประเภทนี้จัดเป็นเสาเข็มชนิดรับแรงเสียดทาน (Friction Pile) ดังนั้นต้องคำนึงถึงตำแหน่งศูนย์กลางของน้ำหนักที่กดลงฐานรากทั้งอาคาร หรือที่ชัดเจนคือน้ำหนักบรรทุกต่อเสาเข็ม (Load/Pile) ควรใกล้เคียงกัน มิฉะนั้นอาคารจะเกิดการเอียงไปในทิศทางที่มีน้ำหนักบรรทุกกดลงมาก

- เมื่อเลือกใช้วิธีการถอยความลึกขึ้นมาเหนือชั้นทราย ส่วนมากจะพบปัญหาเรื่องกำลังรับน้ำหนักบรรทุกปลอดภัย ไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงต้องเพิ่มจำนวน เสาเข็มจากเดิม

(อ่านต่อฉบับหน้า)