ว่าด้วยเรื่องของ “เสาเข็ม”
เสาเข็ม ศัพท์ในภาษาอังกฤษใช้คำว่า Pile Foundation คือส่วนประกอบอย่างหนึ่งในงานก่อสร้างที่ทำหน้าที่ในการรับน้ำหนักของตัวสิ่งก่อสร้างเอาไว้อยู่ใต้สุดของอาคารเชื่อมต่อกับฐานราก ถ้าจะอธิบายให้เห็นภาพ ให้นึกถึงโต๊ะและขาโต๊ะ ซึ่งขาโต๊ะก็คือเสาเข็มที่เจาะลึกลงไปในชั้นดินนั่นเอง ส่วนพื้นโต๊ะก็คือฐานรากที่เชื่อมต่อกับเสาเข็ม โดยเสาเข็มมีหน้าที่แบกรับน้ำหนักทั้งหมดตั้งแต่ฐานรากและสิ่งที่อยู่ด้านบนของฐานราก
ลักษณะการรับน้ำหนักของเสาเข็ม มีอยู่ 2 แบบหลัก ๆ คือ
- การรับน้ำหนักโดยอาศัยแรงพยุงตัวที่เกิดจากแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวของเสาเข็มที่จมลึกลงไปกับดินที่อยู่โดยรอบ เรียกโดยทั่วไปว่า “การรับน้ำหนักโดยแรงพยุงผิว”
- การรับน้ำหนักโดยอาศัยชั้นดินแข็ง (อาจจะเป็นดินแข็ง ดินทราย หรือ ชั้นหิน ก็ได้) ซึ่งลักษณะนี้ จะเป็นการส่งถ่ายน้ำหนักจากสิ่งก่อสร้างลงไปยังชั้นดินแข็งโดยตรง เรียกกันโดยทั่วไปว่า “การรับน้ำหนักที่ปลาย”
ถ้าแบ่งตามประเภทวัสดุ สามารถแบ่งได้ 5 ประเภทดังนี้
- เสาเข็มไม้ (Timber Pile)
เป็นเสาเข็มที่หาได้ง่าย มีน้าหนักเบา ราคาถูก และขนส่งสะดวก แต่มีความสามารถรับน้ำหนักค่อนข้างต่ำ จึงจำเป็นต้องตอกเป็นกลุ่ม ส่งผลให้มีฐานรากมีขนาดใหญ่ ควรตอกให้ต่ำกว่าระดับน้ำใต้ดินเพื่อป้องกันการผุกร่อน เหมาะกับการนำไปใช้กับสิ่งปลูกสร้างที่มีขนาดเล็ก - เสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็ก (Reinforced Concrete Pile)
เป็นเสาเข็มหล่อในโรงงาน ที่ต้องออกแบบเหล็กเสริมตามยาวให้เพียงพอ เพื่อรับโมเมนต์ดัด จากการเคลื่อนย้าย และการตอก ปัจจุบันไม่นิยมมากนักเนื่องจากมีราคาค่อนข้างสูง จึงนิยมใช้เข็มคอนกรีตอัดแรงแทน - เสาเข็มคอนกรีตอัดแรง (Prestressed Concrete Pile)
เป็นเสาเข็มที่อาศัยเทคนิคการดึงลวดรับแรงดึงแล้วเทคอนกรีตลงในแบบ เมื่อคอนกรีตแข็งจนได้กำลังจึงทำการตัดลวดรับแรงดึง จึงทำให้เกิดแรงอัดในเสาเข็ม ซึ่งช่วยลดปัญหาการแตกร้าวของเสาเข็มได้ดีกว่าแบบอื่นๆ โดยรูปแบบเสาเข็มประเภทนี้ที่นิยมนำไปใช้งานมากก็คือ เสาเข็มกลมแรงเหวี่ยงอัดแรง หรือ ที่เรียกกันทั่วไปว่าเสาเข็มสปัน เป็นเสาเข็มคอนกรีตอัดแรงชนิดพิเศษที่ผลิตโดยใช้กรรมวิธีการปั่นคอนกรีตในแบบหล่อซึ่งหมุนด้วยความเร็วสูง ทำให้เนื้อคอนกรีตมีความหนาแน่นสูงกว่าคอนกรีตที่หล่อโดยวิธีธรรมดา จึงมีความทนทานสูง รับน้ำหนักได้มาก เสาเข็มสปันมีลักษณะเป็นเสากลม ตรงกลางกลวงมักใช้เป็นเสาเข็มเจาะเสียบ - เสาเข็มคอนกรีตหล่อในที่ (Cast-in-place Concrete Pile)
หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเสาเข็มเจาะ เป็นเสาเข็มที่มุ่งเน้นให้เกิดผลกระทบต่ออาคารข้างเคียงจากการสั่นสะเทือนน้อยที่สุด สามารถทำความลึกได้มากกว่าเสาเข็มตอก และสามารถควบคุมตำแหน่งได้ดีกว่า แต่มีราคาสูงกว่าในกรณีรับน้ำหนักเท่ากัน - เสาเข็มเหล็ก (Steel Pile)
เป็นเสาเข็มที่ทำจากเหล็กทั้งท่อน มีความสามารถในการรับน้าหนักได้สูงกว่าเสาเข็มคอนกรีตและไม้ แต่มีราคาแพง ในปัจจุบันได้มีเทคโนโลยีเคลือบกันสนิมที่ซึมลงไปในเนื้อเหล็ก ติดตั้งได้เร็ว ไม่มีผลกระทบทางเสียง แรงสั่นสะเทือนน้อย สามารถถอน และเคลื่อนย้ายได้ง่าย นิยมใช้กับงานโครงสร้างชั่วคราวที่ต้องรับน้าหนักมากแต่ต้องทำการรื้อถอนในภายหลัง
แบ่งตามรูปแบบการก่อสร้าง
- เสาเข็มตอก (Driven Pile)
คือการใช้ปั้นจั่นตอกเสาเข็มลงไปในดินจนได้ความลึกที่ต้องการ เป็นวิธีการที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเนื่องจากวิธีการก่อสร้างไม่ซับซ้อนและค่าใช้จ่ายไม่สูง แต่ในปัจจุบันมีปัญหาในการก่อสร้างในพื้นที่ ที่มีอาคารรอบข้าง เนื่องจากแรงสั่นสะเทือนในการตอกและการเคลื่อนตัวของดินที่ถูกแทนที่ด้วยเสาเข็ม เนื่องจากการตอกเสาเข็มมักกระทำโดยผู้รับจ้างซึ่งไม่ใช่วิศวกรจึงมีความเสี่ยงที่จะมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้น ซึ่งการควบคุมการตอกควรจะต้องกระทำโดยวิศวกรผู้รับผิดชอบโครงการนั้นจึงจะเหมาะสมเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย - เสาเข็มเจาะหล่อในที่ (Bored Pile)
คือเสาเข็มที่ก่อสร้างโดยหล่อคอนกรีตลงไปในดินที่ถูกเจาะเป็นหลุมไว้ล่วงหน้าให้เต็ม เป็นวิธีก่อสร้างที่ช่วยแก้ปัญหาที่พบจากการใช้เสาเข็มตอก ทั้งการขนย้ายเสาเข็มเข้าพื้นที่ก่อสร้าง การรบกวนอาคารรอบข้างเนื่องจากแรงสั่นสะเทือนจากการตอก รวมทั้งการควบคุมตำแหน่ง และแนวของเสาเข็ม เหมาะกับการก่อสร้างขนาดเล็กในพื้นที่แคบ การควบคุมคุณภาพของการก่อสร้างมีส่วนที่สาคัญคือ การกำหนดตำแหน่งของเสาเข็ม การควบคุมแนวการเจาะให้ได้แนวดิ่ง ความสะอาด และเรียบร้อยของหลุมเจาะ การติดตั้งเหล็กเสริม และการเทคอนกรีต - เสาเข็มเจาะเสียบ (Auger Press Pile)
เป็นการใช้เสาเข็มสำเร็จรูป ติดตั้งโดยการเจาะดินให้เป็นรูขนาดเล็กกว่าขนาดเสาเข็มเล็กน้อยแล้วกดเสาเข็มลงไปในรู เป็นการแก้ปัญหาการสั่นสะเทือน และการเคลื่อนตัวของดิน วิธีนี้สามารถใช้การตอกแทนการกดได้ซึ่งนอกจากจะลดปัญหาการสั่นสะเทือน และการเคลื่อนตัวของดินแล้ว ยังช่วยในกรณีที่ต้องตอกเสาเข็มผ่านชั้นดินที่แข็งแรงมากๆ จึงนิยมใช้เสาเข็มกลมแรงเหวี่ยงอัดซึ่งมีรูกลวงตรงกลาง โดยในระหว่างที่กดเสาเข็มลงไปนั้น สว่านที่ใส่อยู่ในรูเสาเข็มก็จะหมุน เพื่อนำดินขึ้นมา เมื่อกดเสาเข็มพร้อมกับเจาะดินจนเสาเข็มจมลงใกล้ระดับที่ต้องการก็หยุดกด ดึงดอกสว่านออกแล้วตอกด้วยลูกตุ้มจนได้ระดับที่ต้องการ
