1.     ร่วมงานกับเรา
  2.     ข่าวสาร STEC
  3.     คุยกับวิศวกร
  4.     ดาวน์โหลด
  5.     ติดต่อเรา
  6.     Facebook
  7.     Youtube

คุยกับวิศวกรโยธา

01 การเจาะสำรวจคุณสมบัติด้านวิศวกรรมของดิน

   งานวิศวกรรมโครงสร้าง ถนน สะพาน อาคาร เขื่อน และโครงสร้างอื่นๆ ล้วนถ่ายน้ำหนักโครงสร้างเอง,น้ำหนักบรรทุก, แรงลม และแผ่นดินไหวลงสู่ดิน ดังนั้นการเจาะสำรวจคุณสมบัติด้านวิศวกรรมของดิน เพื่อที่จะได้นำผลการสำรวจมาคำนวณหากำลังรับน้ำหนักบรรทุกต่างๆ ของชั้นดินใต้ฐานรากจึงมีความสำคัญมาก และส่งผลถึงการก่อสร้างให้มีความปลอดภัย และประหยัด

จำนวนหลุมเจาะ
   จำนวนหลุมเจาะขึ้นอยู่กับประเภทของอาคาร เมื่อตรวจสอบกับ มาตรฐาน International Building Code (IBC2006) Section 1802 ก็ให้ขึ้นอยู่กับวิศวกรผู้ออกแบบโครงสร้างนั้น (Registered Design Professional) โดยทั่วไป มักกำหนดจำนวน และระยะห่างหลุมเจาะตามประเภทและความสำคัญของโครงสร้างดังต่อไปนี้

ประเภทอาคาร ระยะห่างหลุมเจาะ (m)
อาคารที่พักอาศัย โรงงาน ชั้นเดียว 30-45
อาคารที่พักอาศัย สำนักงาน อาคารสูง 15-30
สะพาน 10-30
เขื่อนดิน 15-60
ถนน 60-500

ถ้าหากชั้นดินมีความผันแปรมากจะต้องเพิ่มจำนวนหลุมเจาะจนได้ข้อมูลของชั้นดินที่ชัดเจน เพื่อออกแบบฐานรากของอาคาร

ความลึกของหลุมเจาะ
ความลึกของหลุมเจาะจะขึ้นอยู่กับชนิดของฐานราก และประเภทของอาคารดังต่อไปนี้
   ฐานรากแผ่ Spread Foundation ปรกติจะสิ้นสุดการเจาะดินที่ความลึกจากใต้ฐานรากลงไปไม่น้อยกว่า 2.5 เท่าของด้านที่แคบที่สุดของฐานราก อาคารนั้นฐานรากบนเสาเข็ม Piles Foundation ปรกติจะสิ้นสุดการเจาะดินที่ความลึกจากใต้ฐานราก ลงไปไม่น้อยกว่า Z ซึ่ง Z = 0.6xS0.7 เมื่อ S = จำนวนชั้นของอาคาร หรือ สิ้นสุดการเจาะเมื่อ ค่า SPT > 50 และชั้นดินแน่นนั้นหนาไม่น้อยกว่า 3.00 เมตร


M.J. Tomlinson 4TH Edition


หรือในพื้นที่ กรุงเทพมหานคร และปริมณฑล มักสิ้นสุดความลึก การเจาะดังนี้

   อาคารสูงไม่เกิน 15 เมตร. โรงงาน 30 เมตร หรือ ค่า SPT > 50 หนาไม่น้อยกว่า 3.00 เมตร
   อาคารสูง 15-30 เมตร. โรงงานขนาดหนัก 30-40 เมตร หรือ ค่า SPT > 50 หนาไม่น้อยกว่า 8.00 เมตร
   อาคารสูง 30-45 เมตร. 40-45 เมตร หรือ ค่า SPT > 50 หนาไม่น้อยกว่า 8.00 เมตร
   อาคารสูง 45-60 เมตร. 45-60 เมตร หรือ ค่า SPT > 50 หนาไม่น้อยกว่า 8.00 เมตร
   อาคารสูง 45-90 เมตร. 60-80 เมตร
   อาคารสูงมากกว่า 90 เมตร. 80-120 เมตร

ยกเว้นบริเวณบางรัก ทีมีชั้นดินอ่อน มาก ที่ระดับความลึก 30-50 เมตรและบางพลี ทีมีชั้นดินอ่อนช่วงบนหนามาก บางพื้นที่ ถึง 26 เมตร

ผลการเจาะสำรวจดิน/หิน
การเจาะสำรวจคุณสมบัติของดินด้านวิศวกรรม จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องดำเนินการเป็นไปตามมาตรฐานวิศวกรรมที่เกี่ยวข้อง เช่น American Society for Testing and Materials (ASTM) ดังนี้

ASTM D420-93 Investing and Sampling Soil and Rock for Engineering Purposes
ASTM D4220-95 Preserving and Transporting Soil Samples
ASTM D2488-93 Description and Identification of Soil (Visual – Manual Procedure)
ASTM D1586-84(90) Penetration Test and Sprit-Barrel Sampling of Soils

มาตรฐานการเจาะสำรวจ ดิน/หิน
   ผลของการเจาะสำรวจคุณสมบัติของดินทางด้านวิศวกรรม ที่ได้ จะนำมาทำการคำนวณ กำลังรับน้ำหนัก บรรทุกปลอดภัย ของฐานรากตื้น (Spread Foundation) และฐานราก บนเสาเข็ม (Piles Foundation)

ฐานรากตื้น (Spread Foundation) กำลังรับน้ำหนักบรรทุกปลอดภัยของดิน ตาม IBC2006 ดังนี้


   ฐานราก เสาเข็ม กำลังรับน้ำหนักบรรทุกปลอดภัย(Allowable Compression Load) จะต้องไม่เกิน ร้อยละ 40 จา กำลังรับน้ำหนักบรรทุกสูงสุด(Ultimate Compression Load) ที่คำนวณได้ จากผลการเจาะสำรวจดิน หรือ ค่าความปลอดภัย (Factor of Safety, FS) = 2.5 (กฎกระทรวงฉบับที่6 พรบ. ควบคุมอาคาร ข้อ 21 (1))

02 เสาเข็ม และ ฐานราก (Foundation)

1 ฐานรากแผ่น้ำหนักลงดินที่อยู่ชั้นบน (Shallow Foundation)
   ฐานรากแผ่น้ำหนักลงดินที่อยู่ชั้นบน (Shallow Foundation) คือฐานราก ที่รองรับน้ำหนักจากโครงสร้าง ของอาคาร แล้วถ่ายน้ำหนักลงสู่ชั้นดินใต้ฐานรากโดยตรง ดังนั้น ความมั่งคงแข็งแรงของฐานราก จะขึ้นอยู่กับ กำลังรับน้ำหนักบรรทุกของชั้นดินใต้ฐานราก และการทรุดตัวของชั้นดินใต้ฐานรากขณะใช้งาน

2 ฐานรากส่งน้ำหนัก ลงไปในชั้นดินแข็งที่อยู่ลึกลงไป (Deep Foundation)
   ฐานรากส่งน้ำหนัก ลงไปในชั้นดินแข็งที่อยู่ลึกลงไป (Deep Foundation) คือฐานราก ที่รองรับน้ำหนักจากโครงสร้าง ของอาคาร แล้วสามสารถถ่ายน้ำหนักลงสู่ชั้นดินแข็งที่อยู่ลึกลงไปใต้ฐานรากได้โดยตรง ดังนั้น ความมั่งคงแข็งแรงของฐานราก จะขึ้นอยู่กับ กำลังรับน้ำหนักบรรทุกของชั้นดินต่างๆที่อยู่ลึกลงไปใต้ฐานราก และการทรุดตัวสะสม ของชั้นดินต่างๆ ใต้ฐานรากขณะใช้งาน

Deep Foundation ยังสามารถแยกตามประเภทของเสาเข็มดังนี้

   2.1 เสาเข็มไม้ (Timber Pile)เสาเข็มไม้ เป็นเสาเข็มที่จัดหาวัสดุได้ง่าย มีความแข็งแรงสูง เมื่อเทียบกับน้ำหนักตัวเสาเข็มเอง สามารถ ตัดแต่งหัวเสาที่เปลี่ยนสภาพภายหลังการตอกได้ง่าย มีความคงทนสูงเมื่ออยู่ใต้ระดับน้ำใต้ดินต่ำสุด มีค่าใช้จ่ายถูกที่สุดเมื่อเทียบกับเสาเข็มประเภทอื่นๆ

   2.2 เสาเข็มตอก ขนาดเล็ก (Micro pile) คือเสาเข็มเหล็ก หรือ คอนกรีตหล่อสำเร็จขนาดเล็ก 0.05-0.30 ม. มีความยาวแต่ละท่อน 1.5-2.5 ม. ติดตั้งโดยการตอกหรือกด โดยอุปกรณ์ขนาดเล็ก ติดตั้งเชื่อมต่อกันไปเรื่อยๆ จนถึงชั้นดินแข็งที่อยู่ใต้ฐานราก เหมาะสำหรับงานที่ฐานรากอยู่ในพื้นที่ จำกัด และรองรับน้ำหนักไม่มาก เช่นงานต่อเติมอาคาร งานแก้ไขฐานราก สามารถรับน้ำหนัก ได้ 5-50 ตัน

   2.3 เสาเข็มเหล็ก (Steel Pile) คือ เสาเข็มเหล็กรูปพรรณ เหมาะสำหรับฐานรากที่ต้องรับน้ำหนักมากๆ และต้องติดตั้งเสาเข็มผ่านชั้นดินแข็ง หลายๆชั้น จนถึงชั้นดินแข็งที่ต้องการที่อยู่ลึกลงไป มาก สามารถติดตั้งลงไปถึงชั้นดินที่ลึกกว่าเสาเข็มประเภทอื่นๆ เนื่องจากวัสดุเสาเข็ม มีความ แข็งแรงสูงมาก สามารถติดตั้งผ่านชั้นดินแข็งมาก ที่มีค่า SPT N>40 ได้

   2.4 เสาเข็ม คอนกรีตหล่อสำเร็จ (Precast Reinforce Concrete Pile) คือเสาเข็ม คอนกรีตเสริมเหล็ก หล่อสำเร็จ ติดตั้งโดยการตอกหรือกด โดยอุปกรณ์ขนาดใหญ่ สามารถเชื่อมต่อกันไปจนปลายเสาเข็มลงลึกถึงชั้นดินที่ต้องการ การใช้เสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็กหล่อสำเร็จนี้ เหมาะสำหรับงานก่อสร้างในทะเล หรือพื้นที่ห่างไกลจากโรงงานคอนกรีตอัดแรง ที่ค่าใช้จ่ายสำหรับการขนส่งสูงมากเกินไป ทำให้ การหล่อเสาเข็ม ที่หน่วยงานก่อสร้าง มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า สามารถติดตั้งผ่านชั้นดินแข็งมาก ที่มีค่า SPT N<40

โดยเหล็กเสริมหลักของเสาเข็มประมาณ 1.5-8% (ACI Recommendation)

กำลังรับน้ำหนักบรรทุกปลอดภัย และความยาวสูงสุด ของเสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็ก หน้าตัดรูปสี่เหลี่ยมตัน

ขนาดเสาเข็ม (มม.) กำลังรับน้ำหนักบรรทุกปลอดภัย (ตัน) ความยาวสูงสุด (ม.)
250 20-30 12
300 30-45 15
350 35-60 18
400 45-75 21
450 50-90 25

   2.5 เสาเข็มคอนกรีตอัดแรง (Precast Pre-stressed Concrete Pile) คือเสาเข็ม คอนกรีตอัดแรง หล่อสำเร็จ ติดตั้งโดยการตอกหรือกด โดยอุปกรณ์ขนาดใหญ่ สามารถเชื่อมต่อกันไปจนปลายเสาเข็มลงลึกถึงชั้นดินที่ต้องการ เสาเข็มคอนกรีตอัดแรง มีหลายประเภท ดังนี้

      2.5.1 เสาเข็มคอนกรีตอัดแรงรูปตัวไอ (I Section Pre-stressed Concrete Pile) เหมาะสำหรับเสาเข็มที่ติดตั้งผ่านชั้นดินอ่อน รองรับพลังงานจากการ ตอกไม่สูงมาก ขนาด กว้าง x ยาว ตั้งแต่ 18 – 45 ซม.

      2.5.2 เสาเข็มคอนกรีตอัดแรงรูปสี่เหลี่ยมตัน (Solid Square Section Pre-stressed Concrete Pile) เหมาะสำหรับเสาเข็มที่ติดตั้งผ่านชั้นดินแข็ง รองรับพลังงานจากการ ตอกได้มาก มีค่า SPT N<40 ขนาด กว้าง x ยาว ตั้งแต่ 18 – 45 ซม.

      2.5.3 เสาเข็มคอนกรีตอัดแรงรูปกลมกลวง (Pre-stressed Concrete Spun Pile) เหมาะสำหรับเสาเข็มที่ติดตั้งผ่านชั้นดินอ่อน รองรับพลังงานจากการ ตอกไม่สูงมากนัก ถ้าต้องติดตั้งผ่านชั้นดินแข็ง ควร จะมีการเจาะนำในชั้นดินแข็งก่อน ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ตั้งแต่ 250 – 800 มม.

ขนาดของเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง
     Minimum Dimension (ขนาดเล็กที่สุดที่มาตรฐานยอมรับ)
     TISI 396-2549 6” (150 mm)
     IBC 2006 Clause 1809.2.1.2 8” (203 mm)
     เหล็กปลอกของเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง Stirrup Steel
     TISI 396-2549 Steel/Concrete ratio = 0.50% at 1.5B, 0.2% at 3B from both end (B = the least dimension)
     IBC 2006 Clause 1809.2.1.3 tie spacing = 4” (102 mm) at 2’ (610 mm) from both end and 6”(152 mm) for elsewhere except the both end.      เสาเข็มคอนกรีตอัดแรงต้องมีการอัดแรงประสิทธิผลอย่างน้อยที่สุดไม่ต่ำกว่า ค่าตามมาตรฐานดังนี้ Minimum Effective stress
     TISI 396-2549 2.5 Mpa
     ACI 543-00 Clause 2-5-3-2 4.8 Mpa
     IBC 2006 Clause 1809.2.3.2 2.76 Mpa for <30’ (9144 mm), 3.79 Mpa for 30’-50’ (9144-15240) mm) and 4.83 Mpa for >50’ (15240 mm)การดึงลวดอัดแรงสูงสุด ต้องไม่เกินค่าตามมาตรฐานดังนี้ Maximum Jacking Force
     TISI 396-2549 0.70 Fpu (Normal Relaxation)
     0.74 Fpu (Low Relaxation)
     ACI 318 Clause 18-5-1-a 0.80 Fpu
     เสาเข็มต้องจมอยู่ในดิน ไม่น้อยกว่าค่าตามมาตรฐานดังนี้ Minimum Pile Length Embedded in Soil
     IBC 2006 Clause 1808.1 12 times the least horizontal dimension (12 เท่าของด้านที่แคบที่สุดของหน้าตัดขวางเสาเข็ม)

การติดตั้งเสาเข็ม และเครื่องจักร อุปกรณ์ (Piling Equipment & Method)

1. ปั้นจั่นโครง (Piling Frame Drop Hammer)



2. Double Acting Diesel Hammer



3. Hydraulic Hammer


4. Power Auger for Pre-bore Pile