372 การทรุดตัวของฐานรากเสาเข็มเกิดขึ้นได้ไหม? (เกิดขึ้นได้ หากเสาเข็มหัก หรือชั้นดินใต้ปลายเสาเข็มอ่อนตัว)
การทรุดตัวของฐานรากเสาเข็มสามารถเกิดขึ้นได้จริง แม้จะมีการใช้เสาเข็มแล้วก็ตาม โดยมีสาเหตุหลักมาจาก เสาเข็มหัก หรือ ชั้นดินใต้ปลายเสาเข็มอ่อนตัว จนไม่สามารถรับน้ำหนักได้ตามที่ออกแบบไว้ นอกจากนี้ยังมีปัจจัยสำคัญอื่นๆ ที่ทำให้เกิดการทรุดตัวได้ดังนี้ครับ:
- ความบกพร่องของตัวเสาเข็ม
- เสาเข็มหักหรือแตกร้าว: อาจเกิดขึ้นจากการขนส่ง การตอกที่รุนแรงเกินไป หรือในกรณีเสาเข็มเจาะอาจเกิดรอยคอดหรือคอนกรีตขาดตอนระหว่างหล่อ นอกจากนี้เสาเข็มอาจชำรุดจาก แรงดันด้านข้าง ของเครื่องจักรหรือการเคลื่อนตัวของดินรอบข้างในระหว่างการก่อสร้าง
- เสาเข็มเยื้องศูนย์: หากตำแหน่งเสาเข็มไม่อยู่กึ่งกลางตามแนวเสาอาคาร จะทำให้น้ำหนักกดลงไม่สมดุลจนฐานรากเกิดอาการพลิกตัวและทรุดเอียงได้
- สภาพชั้นดินและการวางปลายเสาเข็ม
- ชั้นดินใต้ปลายเข็มอ่อนตัว: แม้ปลายเสาเข็มจะวางบนชั้นดินแข็งแล้ว แต่หากมีชั้นดินที่ยุบตัวได้ (Compressible layer) แทรกอยู่ใต้ชั้นดินแข็งนั้น แรงกดจากเสาเข็มจะทำให้ดินชั้นล่างอัดตัวและเกิดการทรุดตัวตามมา
- เสาเข็มยาวไม่เพียงพอ: ปลายเสาเข็มหยั่งไม่ถึงชั้นดินดานหรือชั้นดินแข็งจริง ทำให้เสาเข็มไม่สามารถรับน้ำหนักแบกทาน (End Bearing) ได้อย่างเต็มที่
- การเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำใต้ดิน: การลดลงของน้ำใต้ดินจากการสูบขึ้นมาใช้งาน ทำให้ดินสูญเสียแรงพยุงและเกิดการอัดตัวคายน้ำ (Consolidation) ส่งผลให้ดินและเสาเข็มทรุดตัวลง
- แรงเสียดทานผิวที่เป็นลบ (Negative Skin Friction)
- เกิดขึ้นเมื่อดินรอบเสาเข็มมีการทรุดตัวลงเร็วกว่าตัวเสาเข็ม (เช่น กรณีมีการ ถมดินใหม่ หรือน้ำใต้ดินลดลง) ดินจะไปยึดเกาะและ ฉุดให้เสาเข็มทรุดตัวตามลงไป ซึ่งจะลดทอนกำลังการรับน้ำหนักของเสาเข็มอย่างมาก
- ผลกระทบและการแก้ไข
- การทรุดตัวที่เสาแต่ละต้นไม่เท่ากัน เรียกว่า การทรุดตัวไม่เท่ากัน (Differential Settlement) จะส่งผลให้โครงสร้างอาคารบิดตัว ผนังเกิดรอยร้าวเฉียง คานเสียหาย หรืออาคารทั้งหลังเอียง
- การใช้ เสาเข็มสปันไมโครไพล์ (Spun Micro Pile) เป็นทางเลือกที่ช่วยลดความเสี่ยงนี้ได้ เนื่องจากสามารถตอกเชื่อมต่อกันจน ลึกถึงชั้นดินแข็งหรือชั้นดินดาลได้จริง และเครื่องจักรมีขนาดเล็กช่วยลดการรบกวนโครงสร้างเดิมขณะติดตั้ง
- หากเกิดการทรุดตัวแล้ว วิศวกรอาจต้องแก้ไขด้วยวิธี การเสริมกำลังฐานราก (Underpinning) เช่น การกดเสาเข็มไมโครไพล์เพิ่มเพื่อถ่ายน้ำหนักอาคารลงสู่เสาเข็มชุดใหม่