ตอกเสาเข็ม, ปั้นจั่น ตอกเสาเข็ม, เสาเข็มคอนกรีต, เสาเข็มไอ, เสาเข็มสี่เหลี่ยม, เสาเข็มเหลี่ยม

เวลาจะสร้างบ้าน ต่อเติมอาคาร หรือทำโรงงาน คำถามแรก ๆ ที่เจ้าของบ้านและผู้รับเหมามักจะนึกถึงคือ "ต้องใช้เสาเข็มลึกกี่เมตร?" เพราะเสาเข็มคือรากฐานที่รองรับน้ำหนักทั้งหมดของอาคาร หากเลือกสั้นไป บ้านก็เสี่ยงทรุดเอียง แต่ถ้าเลือกยาวเกินความจำเป็น ก็จะทำให้งบบานปลายโดยใช่เหตุ

แล้วเราจะมีวิธีเช็กหรือทราบได้อย่างไรว่าหน้างานของเราต้องใช้เสาเข็มลึกเท่าไหร่? นี่คือ 3 วิธีหลักที่วิศวกรและผู้เชี่ยวชาญใช้ในการประเมินครับ

1. การทำ Soil Test (การเจาะสำรวจชั้นดิน) — วิธีที่แม่นยำที่สุด

หากเป็นอาคารขนาดใหญ่ บ้านหลายชั้น หรือโรงงานที่มีเครื่องจักรหนัก วิศวกรจะไม่เดาความลึกเด็ดขาด แต่จะแนะนำให้ทำ Soil Test (Soil Boring Test)

Soil Test คืออะไร? คือการใช้เครื่องมือเจาะลงไปในดินเพื่อเก็บตัวอย่างดินในแต่ละระดับความลึกมาเข้าห้องแล็บ วิธีนี้จะทำให้เราได้รายงาน (Soil Report) ที่บอกชัดเจนว่า ชั้นดินเหนียวหมดที่กี่เมตร ชั้นทรายเริ่มที่ตรงไหน และดินรับน้ำหนักได้กี่ตันต่อตารางเมตร ทำให้วิศวกรโครงสร้างสามารถคำนวณความลึกและขนาดของเสาเข็มได้อย่างแม่นยำ 100% ปลอดภัย วิธีนี้ค่อนข้างให้ผลที่แม่นยำ แต่ก็มีค่าใช้จ่ายเพิ่ม โดยปกติการทำ soil test จะมีค่าใช้จ่ายที่ประมาณ 15,000 บาทต่อการเจาะ 1 หลุม ยิ่งเราเจาะหลายหลุม ก็จะทำให้เห็นพื้นที่ใต้ดินได้มากขึ้นเท่านั้น (โครงการใหญ่ๆ จะเจาะกัน 3-5 หลุม) แต่จะทำให้ค่าใช้จ่ายสูงขึ้นตามไปด้วย

2. วิธีบ้านๆ แบบไม่เสียค่าใช้จ่าย คือการสอบถามข้างบ้าน หรือเทศบาล/อบต. ในพื้นที่ จะสามารถประมาณการชั้นดินคร่าวๆ ได้ แต่วิธีนี้มีความเสี่ยงค่อนข้างสูง เพราะดินในแต่ละที่ แม้อยู่ในแปลงติดกัน ก็อาจมีความลึกไม่เท่ากัน วิธีนี้แม้ไม่เสียค่าใช้จ่าย แต่ก็มีความเสี่ยงสูงที่จะประเมินความยาวเสาเข็มผิดพลาด ทำให้สั่งเสาเข็มมายาวกว่าที่ต้องการ หรือแย่กว่านั้น คือเสาที่สั่งมาสั้นเกินไป 

Soil Test (Soil Boring Test) คือ การเจาะสำรวจและเก็บตัวอย่างดินในหน้างานก่อสร้างลงไปในระดับความลึกที่กำหนด (ส่วนใหญ่อยู่ที่ 20 - 40 เมตร ขึ้นอยู่กับพื้นที่และประเภทอาคาร) เพื่อนำตัวอย่างดินในแต่ละชั้นความลึกไปทดสอบในห้องปฏิบัติการ (Laboratory Test)

ผลลัพธ์ที่ได้จะถูกสรุปออกมาเป็น "รายงานผลการสำรวจชั้นดิน" (Soil Boring Log) ซึ่งจะบอกรายละเอียดที่สำคัญมาก ๆ 3 ประการ คือ:

1. ประเภทของดิน: บอกว่าในแต่ละระดับความลึกเป็นดินเหนียวอ่อน ดินเหนียวแข็ง หรือชั้นทราย

2. ความหนาของแต่ละชั้นดิน: ทำให้รู้ว่าชั้นดินแข็งหรือชั้นทรายที่เหมาะจะวางปลายเสาเข็ม เริ่มต้นที่ความลึกกี่เมตร

3. กำลังรับน้ำหนักของดิน (Soil Bearing Capacity): ค่าแรงเฉือนและค่าน้ำหนักที่ดินสามารถรองรับได้อย่างปลอดภัย

4 ขั้นตอนการทำ Soil Test หน้างานจริง

วิศวกรปฐพีกลศาสตร์ (Geotechnical Engineer) จะดำเนินการตามมาตรฐานสากล (เช่น ASTM) โดยมีขั้นตอนหลัก ๆ ดังนี้ครับ

1.การเจาะสำรวจ (Boring):ขั้นตอนหน้างาน.

ใช้เครื่องเจาะสำรวจชั้นดิน (Drilling Rig) เจาะลงไปในดิ่ง โดยส่วนใหญ่ในเขตกรุงเทพฯ และปริมณฑล จะเจาะลึกประมาณ 20-30 เมตร เพื่อให้ทะลุชั้นดินเหนียวไปถึงชั้นทรายชั้นแรก หรือชั้นทรายชั้นที่สอง

2.การทดสอบตอกทะลุทะลวงมาตรฐาน (SPT):เก็บข้อมูลหน้างาน.

ระหว่างที่เจาะ จะมีการทำ Standard Penetration Test (SPT) โดยการปล่อยลูกตุ้มเหล็กหนัก 63.5 กิโลกรัม ตกกระแทกท่อตัวอย่างลงไปในดิน แล้วนับจำนวนครั้งในการตอก (เรียกว่า Blow Count หรือค่า N-Value) ยิ่งค่านับได้สูง แสดงว่าดินชั้นนั้นยิ่งแข็งแรงและรับน้ำหนักได้ดี

3.เก็บตัวอย่างดิน (Soil Sampling):ซีลสูญญากาศ.

เก็บตัวอย่างดินขึ้นมาจากความลึกต่าง ๆ แบ่งเป็น ดินเหนียว (เก็บแบบคงสภาพด้วยกระบอกบาง เพื่อไม่ให้โครงสร้างดินเปลี่ยน) และ ดินทราย (เก็บแบบเปลี่ยนสภาพจากท่อ SPT) จากนั้นจะทำการเคลือบพาราฟินหรือซีลอย่างดีเพื่อรักษาความชื้นตามธรรมชาติไว้ ก่อนส่งเข้าห้องแล็บ

4.ทดสอบในห้องปฏิบัติการ (Lab Test):สรุปรายงาน.

นำดินเข้าห้องแล็บเพื่อหาค่าความหนาแน่น, ค่าความชื้น, แรงเฉือน (Shear Strength) และการทรุดตัวเมื่อโดนอัด (Consolidation) จากนั้นวิศวกรจะนำค่าทั้งหมดมาคำนวณและออกรายงาน Soil Report พร้อมเซ็นรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.)

ทำไมต้องทำ Soil Test? ไม่ทำได้ไหม?

หลายคนอาจมองว่าการทำ Soil Test มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม (ประมาณ 15,000 - 30,000 บาท ต่อจุด ขึ้นอยู่กับพื้นที่และความลึก) จึงอยากข้ามขั้นตอนนี้ไป แต่ในความเป็นจริง การทำ Soil Test ให้ประโยชน์ที่คุ้มค่ากว่าเงินที่จ่ายไปหลายเท่าครับ:

• ป้องกันโครงสร้างทรุดเอียงแบบถาวร: หากเราเดาความลึกเสาเข็ม แล้วปลายเสาเข็มไปหยุดอยู่บนชั้นดินเหนียวอ่อน เมื่อเวลาผ่านไป อาคารจะเกิดการทรุดตัว (Settlement) ยิ่งถ้าทรุดไม่เท่ากัน (Differential Settlement) บ้านจะแตกร้าว เอียง และพังทลายลงมา ซึ่งค่าซ่อมแซมบ้านทรุดภายหลังนั้นแพงกว่าค่า Soil Test หลายสิบเท่า

• ประหยัดงบค่าเสาเข็ม (Overdesign): หากไม่มีข้อมูลดิน วิศวกรโครงสร้างจำเป็นต้องออกแบบเสาเข็มให้ "เผื่อเหลือเผื่อขาด" ไว้ก่อน เช่น สั่งเสาเข็มที่ยาวหรือหน้าตัดใหญ่เกินจริง เพื่อความปลอดภัย แต่ถ้ามีผล Soil Test วิศวกรจะคำนวณหน้าตัดและความลึกได้พอดีเป๊ะ ไม่ต้องจ่ายค่าเสาเข็มและค่าแรงตอกเกินความจำเป็น

• ถูกต้องตามกฎหมาย: สำหรับการก่อสร้างอาคารสูง อาคารขนาดใหญ่ หรือโรงงาน กฎหมายควบคุมอาคารบังคับว่าต้องแนบผลเจาะสำรวจชั้นดินควบคู่ไปกับแบบพิมพ์เขวเพื่อขออนุญาตก่อสร้าง

???? รู้หรือไม่? ดินในกรุงเทพฯ และปริมณฑล แต่ละเขตมีความลึกของชั้นทรายไม่เท่ากัน เช่น แถบดอนเมือง-รังสิต อาจเจอชั้นทรายที่ความลึก 16-18 เมตร แต่ถ้าขยับไปแถบสมุทรปราการ-พระประแดง อาจต้องเจาะลึกถึง 24-28 เมตร ดังนั้น การอ้างอิงข้อมูลจากบ้านที่อยู่ห่างออกไปไกล ๆ จึงมีความเสี่ยงสูงมาก