เสาเข็ม (Pile Foundations) มีกี่ประเภท แต่ละประเภทมีคุณสมบัติเด่น และวิธีการนำไปใช้งานอย่างไร

Type : Construction Material (วัสดุก่อสร้าง)

Catagory : เสาเข็ม (Pile Foundations)

Summary Product Data​ : ข้อมูลที่น่าสนใจของเสาเข็ม

เสาเข็มถือเป็นองค์ประกอบส่วนสำคัญที่สุดส่วนหนึ่งของอาคาร โดยทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการถ่ายเทน้ำหนักของตัวอาคารลงสู่พื้นดิน โดยถ่ายน้ำหนักจากหลังคา ,พื้น ,คาน,เสา,ตอม่อและฐานราก ลงไปสู่ชั้นดินตามลำดับ

จากบันทึกพบว่าแนวความคิดในการก่อสร้างด้วยเสาเข็ม เกิดขึ้นครั้งแรกเมื่อ 6,000 ปีก่อน ในยุคที่เรียกว่า "Swiss Lake Dwellers" ซึ่งเป็นพื้นที่หนึ่งของประเทศสวิตเซอร์แลนด์ในปัจจุบัน ผู้คนในยุคนั้นใช้เสาเข็มที่ทำมาจากไม้ ในการสร้างกระโจมที่พักอาศัย โดยยกระดับความสูงจากพื้นเพิ่มขั้นเพื่อป้องกันตัวเองจากสัตว์ป่า

ในยุคถัดมาชาวโรมันได้ใช้เสาเข็มที่ทำมาจากไม้ และหินในการก่อสร้างจำนวนมาก อาทิเช่น ที่พักอาศัย วิหาร และสะพาน

ในปี ค.ศ. 1832 กระบวนการเก็บรักษาสภาพของไม้ได้เกิดขึ้นครั้งแรกในอังกฤษ โดยการฉีดสารเคมีเข้าไปในไม้ นี่เป็นช่วงเวลาที่เสาเข็มไม้ได้รับการพัฒนามากขึ้นอย่างก้าวกระโดด จนถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลาย 

หลังจากที่ใช้เสาเข็มไม้มานาน หลังยุค ค.ศ. 1900 เป็นต้นมา จึงเริ่มมีการพัฒนาจากเสาเข็มไม้ เป็นเสาเข็มปูนเพิ่มมากขึ้น และเมื่อถึงยุคอุตสาหกรรม ระบบฐานรากเสาเข็มได้ถูกพัฒนาต่อยอดแตกแขนงออกมาอีกหลากหลายประเภท ตามความต้องการที่เพิ่มมากขึ้น โดยมีการพัฒนากระบวนการผลิตเสาเข็มที่เป็นระบบ และมีความทันสมัย มาอย่างต่อเนื่องจวบจนถึงปัจจุบัน

Raw material : วัสดุ และส่วนประกอบหลักของเสาเข็ม แบ่งออกได้ 6 ประเภท ดังนี้

เสาเข็มไม้ (Timber Pile)

เป็นเสาเข็มที่หาได้ง่าย มีน้าหนักเบา ราคาถูก และขนส่งสะดวก แต่มีความสามารถรับน้ำหนักค่อนข้างต่ำ จึงจำเป็นต้องตอกเป็นกลุ่ม ส่งผลให้มีฐานรากมีขนาดใหญ่ ควรตอกให้ต่ำกว่าระดับน้ำใต้ดินเพื่อป้องกันการผุกร่อนจากปลวก และเห็ดรา ปัจจุบันนิยมใช้เสาเข็มไม้สน และยูคาลิปตัส ตามท้องตลาดจะระบุขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเป็นนิ้วและความยาวเป็นเมตร เหมาะกับการนำไปใช้กับสิ่งปลูกสร้างที่มีขนาดเล็ก

เสาเข็มคอนกรีตเสริมเหล็ก (Reinforced Concrete Pile)

เป็นเสาเข็มหล่อในโรงงาน ที่ต้องออกแบบเหล็กเสริมตามยาวให้เพียงพอ เพื่อรับโมเมนต์ดัด จากการเคลื่อนย้าย และการตอก ปัจจุบันไม่นิยมมากนักเนื่องจากไม่ประหยัด จึงนิยมใช้เข็มคอนกรีตอัดแรงแทน

เสาเข็มคอนกรีตอัดแรง (Prestressed Concrete Pile)

เป็นเสาเข็มที่อาศัยเทคนิคการดึงลวดรับแรงดึงแล้วเทคอนกรีตลงในแบบ เมื่อคอนกรีตแข็งจนได้กำลังจึงทำการตัดลวดรับแรงดึง จึงทำให้เกิดแรงอัดในเสาเข็ม ซึ่งช่วยลดปัญหาการแตกร้าวของเสาเข็มได้ดีกว่าแบบอื่นๆ โดยรูปแบบเสาเข็มประเภทนี้ที่นิยมนำไปใช้งานมากก็คือ

เสาเข็มกลมแรงเหวี่ยงอัดแรง หรือ ที่เรียกกันทั่วไปว่าเสาเข็มสปัน เป็นเสาเข็มคอนกรีตอัดแรงชนิดพิเศษที่ผลิตโดยใช้กรรมวิธีการปั่นคอนกรีตในแบบหล่อซึ่งหมุนด้วยความเร็วสูง ทำให้เนื้อคอนกรีตมีความหนาแน่นสูงกว่าคอนกรีตที่หล่อโดยวิธีธรรมดา จึงมีความทนทานสูง รับน้ำหนักได้มาก เสาเข็มสปันมีลักษณะเป็นเสากลม ตรงกลางกลวงมักใช้เป็นเสาเข็มเจาะเสียบ (Auger press pile)

เสาเข็มคอนกรีตหล่อในที่ (Cast-in-place Concrete Pile)

หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเสาเข็มเจาะ เป็นเสาเข็มที่มุ่งเน้นให้เกิดผลกระทบต่ออาคารข้างเคียงจากการสั่นสะเทือนน้อยที่สุด สามารถทำความลึกได้มากกว่าเสาเข็มตอก และสามารถควบคุมตำแหน่งได้ดีกว่า แต่มีราคาสูงกว่าในกรณีรับน้ำหนักเท่ากัน

เสาเข็มเหล็ก (Steel Pile)

เป็นเสาเข็มที่ทำจากเหล็กทั้งท่อน มีความสามารถในการรับน้าหนักได้สูงกว่าเสาเข็มคอนกรีตและไม้ แต่มีราคาแพง ในปัจจุบันได้มีเทคโนโลยีเคลือบกันสนิมที่ซึมลงไปในเนื้อเหล็ก ติดตั้งได้เร็ว ไม่มีผลกระทบทางเสียง แรงสั่นสะเทือนน้อย สามารถถอน และเคลื่อนย้ายได้ง่าย นิยมใช้กับงานโครงสร้างชั่วคราวที่ต้องรับน้าหนักมากแต่ต้องทำการรื้อถอนในภายหลัง

เสาเข็มประกอบ (Composite Pile) เป็นเสาเข็มที่ประกอบด้วยวัสดุสองชนิดในต้นเดียวกัน จุดสำคัญของเสาเข็มชนิดนี้คือรอยต่อต้องแข็งแรง ทนทาน และสามารถถ่ายน้ำหนักจากท่อนบนสู่ท่อนล่างได้เป็นอย่างดี

***ข้อมูลอ้างอิงโดย https://civil.kku.ac.th

Specific Data : ข้อมูลจำเพาะของเสาเข็ม (Pile Foundations)

- Content : เนื้อหา

เสาเข็ม (Pile Foundations)

- Environmental Effect : คุณสมบัติเด่นเฉพาะตัว

เสาเข็มถือเป็นองค์ประกอบส่วนสำคัญที่สุดส่วนหนึ่งของอาคาร โดยทำหน้าที่เป็นตัวกลาง ในการถ่ายเทน้ำหนักของตัวอาคารลงสู่พื้นดิน โดยถ่ายน้ำหนักจากหลังคา ,พื้น ,คาน,เสา,ตอม่อและฐานราก ลงไปสู่ชั้นดินตามลำดับ

การถ่ายเทน้ำหนักของเสาเข็มมี 2 ลักษณะ  คือ เสาเข็มสั้น หรือ เสาเข็มที่รับน้ำหนักโดยใช้แรงเสียดทาน ซึ่งเสาเข็มชนิดนี้จะถ่ายน้ำหนักตัวอาคารกับชั้นดินโดยใช้แรงเสียดทานในการช่วยรับน้ำหนัก และเสาเข็มยาว คือ เสาเข็มที่ถ่ายน้ำหนักตัวอาคาร ผ่านชั้นดินอ่อนไปยังชั้นดินที่มีความแข็งเพื่อรับน้ำหนักเสาเข็มโดยตรง

- Application : ประเภทการนำไปใช้งาน

การแบ่งประเภทของเสาเข็มตามรูปแบบการก่อสร้าง

เสาเข็มตอก (Driven Pile)

คือการใช้ปั้นจั่นตอกเสาเข็มลงไปในดินจนได้ความลึกที่ต้องการ เป็นวิธีการที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเนื่องจากวิธีการก่อสร้างไม่ซับซ้อนและค่าใช้จ่ายไม่สูง แต่ในปัจจุบันมีปัญหาในการก่อสร้างในพื้นที่ ที่มีอาคารรอบข้าง เนื่องจากแรงสั่นสะเทือนในการตอกและการเคลื่อนตัวของดินที่ถูกแทนที่ด้วยเสาเข็ม เนื่องจากการตอกเสาเข็มมักกระทำโดยผู้รับจ้างซึ่งไม่ใช่วิศวกรจึงมีความเสี่ยงที่จะมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้น ซึ่งการควบคุมการตอกควรจะต้องกระทำโดยวิศวกรผู้รับผิดชอบโครงการนั้นจึงจะเหมาะสมเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย 

เสาเข็มเจาะหล่อในที่ (Bored Pile)

คือเสาเข็มที่ก่อสร้างโดยหล่อคอนกรีตลงไปในดินที่ถูกเจาะเป็นหลุมไว้ล่วงหน้าให้เต็ม เป็นวิธีก่อสร้างที่ช่วยแก้ปัญหาที่พบจากการใช้เสาเข็มตอก ทั้งการขนย้ายเสาเข็มเข้าพื้นที่ก่อสร้าง การรบกวนอาคารรอบข้างเนื่องจากแรงสั่นสะเทือนจากการตอก รวมทั้งการควบคุมตำแหน่ง และแนวของเสาเข็ม การเจาะอาจกระทำโดยกระบวนการแห้ง (Dry Process) คือการเจาะโดยไม่ต้องใช้น้ำช่วยในกรณีที่ดินข้างหลุมเจาะมีเสถียรภาพ ส่วนใหญ่จะเป็นเสาเข็มเจาะขนาดเล็ก ( Small Diameter Bored Pile )ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ในช่วง 35-60 เซนติเมตร ( ส่วนใหญ่จะเป็น ขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง 35, 40, 50, 60 เซนติเมตร ) มีความลึกอยู่ในช่วงประมาณ 18-23 เมตร

แต่ถ้าหากดินข้างหลุมเจาะพังทลาย จำเป็นต้องใส่น้ำผสมสารเบนโทไนท์หรือโพลิเมอร์ลงไปในหลุมเพื่อช่วยพยุงดินข้างหลุม เรียกว่ากระบวนการเปียก (Wet Process) ส่วนใหญ่จะเป็นเสาเข็มเจาะขนาดใหญ่ ( Large Diameter Bored Pile ) ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 60 เซนติเมตรขึ้นไป ( ส่วนใหญ่จะมี ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 80, 100, 120, 150 เซนติเมตร ) มีความลึกอยู่ในช่วงประมาณ 25-65 เมตร

สาหรับการเจาะดินนั้นสามารถกระทำได้หลายวิธี ได้แก่ การเจาะแบบหมุน (Rotary Type ) แบบขุด (Excavation Type ) และการเจาะแบบทุ้งกระแทก (Percussion Type ) ซึ่งเป็นวิธีที่ง่ายที่สุด เหมาะกับการก่อสร้างขนาดเล็กในพื้นที่แคบ การควบคุมคุณภาพของการก่อสร้างมีส่วนที่สาคัญคือ การกำหนดตำแหน่งของเสาเข็ม การควบคุมแนวการเจาะให้ได้แนวดิ่ง ความสะอาด และเรียบร้อยของหลุมเจาะ การติดตั้งเหล็กเสริม และการเทคอนกรีต หากการก่อสร้างเสาเข็มเจาะกระทำโดยบริษัทที่ดีและมีประสบการณ์ วิศวกรของบริษัทจะเป็นผู้ควบคุมดูแลคุณภาพของเสาเข็มเจาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เสาเข็มเจาะเสียบ (Auger Press Pile)

เป็นการใช้เสาเข็มสำเร็จรูป ติดตั้งโดยการเจาะดินให้เป็นรูขนาดเล็กกว่าขนาดเสาเข็มเล็กน้อยแล้วกดเสาเข็มลงไปในรู เป็นการแก้ปัญหาการสั่นสะเทือน และการเคลื่อนตัวของดิน วิธีนี้สามารถใช้การตอกแทนการกดได้ซึ่งนอกจากจะลดปัญหาการสั่นสะเทือน และการเคลื่อนตัวของดินแล้ว ยังช่วยในกรณีที่ต้องตอกเสาเข็มผ่านชั้นดินที่แข็งแรงมากๆ จึงนิยมใช้เสาเข็มกลมแรงเหวี่ยงอัดซึ่งมีรูกลวงตรงกลาง โดยในระหว่างที่กดเสาเข็มลงไปนั้น สว่านที่ใส่อยู่ในรูเสาเข็มก็จะหมุน เพื่อนำดินขึ้นมา เมื่อกดเสาเข็มพร้อมกับเจาะดินจนเสาเข็มจมลงใกล้ระดับที่ต้องการก็หยุดกด ดึงดอกสว่านออกแล้วตอกด้วยลูกตุ้มจนได้ระดับที่ต้องการ

***ข้อมูลอ้างอิงโดย https://civil.kku.ac.th

- Forewarning : ข้อควรระวังในการใช้งาน

ในงานฐานรากเสาเข็มบางประเภท เช่น เสาเข็มตอก อาจก่อให้เกิดมลภาวะทางเสียง และแรงสั่นสะเทือนจากการตอกเข็ม ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการดำเนินชีวิตของผู้คนที่อาศัยอยู่รอบๆ รวมถึงตัวอาคารข้างเคียงที่อาจจะเกิดความเสียหายได้ ฉะนั้นในการดำเนินงานในส่วนฐานรากสำเข็ม ควรมีมาตรการในการป้องกันที่ดี และดำเนินงานอย่างเคร่งครัดตามหลักทางวิศวกรรม และกฏหมาย 

- Size : ขนาด

ขนาดของเสาเข็มแต่ละประเภทจะมีขนาดที่หลากหลาย โดยจะแตกต่างกันไปตามประเภทวัสดุส่วนประกอบ และประเภทการใช้งานตามความเหมาะสมกับอาคารแต่ละแบบ ซึ่งการเลือกใช้ขนาด หรือ ประเภทของเสาเข็มที่เหมาะสมกับตัวอาคาร จะต้องได้รับการคำนวณจากสถาปนิก และวิศวกรอย่างถูกต้องเหมาะสม จึงจะให้ความมั่นคงปลอดภัยในการนำไปใช้งาน

Material Trend : แนวโน้มการใช้งานเสาเข็มในอนาคต

เสาเข็ม ยังคงเป็นส่วนประกอบหลักของอาคารที่จะขาดไปไม่ได้ แต่ในอนาคตเสาเข็มจะถูกพัฒนาในด้านวัสดุส่วนประกอบ ,รูปแบบที่หลากหลาย ตลอดจนวิธีการติดตั้งที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อตอบโจทย์ และยกระดับการใช้งานในด้านต่างๆให้สูงขึ้นตามยุคสมัย ประกอบด้วย

- ความคุ้มค่าในด้านเวลา และค่าใช้จ่าย 

- การลดเศษดิน หรือ เศษปูนหน้างาน

- การลดมลภาวะทางเสียง

- การลดปัญหาเรื่องแรงสั่นสะเทือน และการเคลื่อนตัวของดิน

- ความสะดวกรวดเร็วในการเคลื่อนย้าย และติดตั้ง ด้วยเวลาที่กระชับมากขึ้น

- ความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

Contact Product : สินค้าเทียบเคียงในหมวดมือจับประตู

Wazzadu Academy : ข้อมูลวัสดุศาสตร์ในหมวดอื่นๆที่น่าสนใจ

ข้อมูลอ้างอิงจาก

-  https://civil.kku.ac.th

-  www.homeloverthai.com

-  www.koppersuip.com/pilings/history-of-piling.html

- Franki Foundations