การใช้เข็มเจาะ (Franki piling system) ในการสร้างฐานรากอาคาร

ประกอบ คุปรัตน์
Pracob Cooparat
E-mail: pracob@sb4af.org

ศึกษาและเรียบเรียงจาก Wikipedia, the free encyclopedia

Keywords: construction, งานก่อสร้าง, การทำฐานราก

การใช้เสาเข็มเจาะ (Franki piling system) ต่างจากเสาเข็มแบบตอก

ภาพ กระบวนการทำเสาเข็มแบบเจาะ (Franki Filing System)

ความหมาย

การจะก่อสร้างอาคารหรือสิ่งก่อสร้างที่ต้องมีน้ำหนักกดทับ ต้องมีการสร้างฐานรากที่มีความแข็งแกร่ง ไม่ทรุดตัว จึงต้องมีการใช้เสาเข็มในการค้ำจนถึงจุดดินหรือหินที่แน่นหนาแข็งแรง ซึ่งในการนี้จำเป็นต้องมีการตอกเสาเข็ม หรือใช้วิธีการเจาะเสาเข็ม

การทำเสาเข็มแบบเจาะ ในภาษาอังกฤษเรียกว่า “The Franki piling system” หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า “Pressure-injected footing” ซึ่งเป็นวิธีการทำฐานรากของสิ่งก่อสร้าง โดยการเจาะพื้นลงไปด้วยปลอกที่ต่อๆกัน จนถึงระดับพื้นหินแข็งหรือดินดาน แล้วนำเศษโคลนดิน ดินแข็ง หรือเศษหินขึ้นมาให้สะอาด หย่อนโครงเหล็กผูกลงไปในโพลง แล้วเทคอนกรีตไปตามรูหรือโพลงที่เจาะไปจนถึงฐานรากจนเต็มช่องว่าง แล้วดึงปลอกนั้นขึ้นมาจนหมด ปล่อยดินรอบข้างจะทำหน้าที่เป็นแม่แบบหล่อเสาเข็มไปในตัว เป็นการหล่อเสาเข็ม ณ ที่ทำการก่อสร้าง (base cast-in-situ concrete - franki) piles^[1] แทนที่ระบบการที่หล่อเสาเข็ม ณ ที่หนึ่งซึ่งอาจเป็นที่โรงงานหล่อเสาเข็มที่อยู่ใกล้เคียง แล้วเคลื่อนย้ายไปทำการตอกลงดิน ณ ที่งานก่อสร้าง

ระบบเสาเข็มแบบเจาะนี้พัฒนาโดยวิศวกรชาวเบลเยี่ยม ชื่อ Edgard Frankignoul ในปี ค.ศ. 1909 หรือกว่า 100 ปีแล้ว จึงได้รับชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้ค้นคิด และได้มีการใช้กันอย่างกว้างขวางทั่วโลก

ในเขตเมืองที่การขนย้ายเสาเข็มขนาดใหญ่ผ่านเมืองทำได้ยาก และการตอกเสาเข็มขนาดยาวและใหญ่ ทำให้เกิดแรงสั่นสะเทือนแก่อาคารใกล้เคียง ทำให้อาจเกิดการร้าวในอาคารข้างเคียงได้ กฎของเมืองบางเมืองคือห้ามใช้เข็มตอกขนาดใหญ่ จึงต้องใช้เข็มแบบเจาะ ซึ่งก็มีความสะดวกและคล่องตัวสูง

กระบวนการ

เสาเข็มเจาะเป็น เสาเข็มชนิดหนึ่ง เสาเข็มเจาะจะไม่ใช้การตอกเข็มลงไปในดินโดยตรง แต่จะใช้การทำดังนี้

1. ตอกปลอกเหล็ก (Franki plug) ทีละปลอก แล้วต่อกันด้วยเกลียว แล้วตอกลงต่อไปในกระบวนการเดียวกัน จนถึงระดับพื้นแข็งที่เป็นฐานดินดานหรือหิน

2. การใช้กรวยตักโคลน ดิน หรือเศษหินที่อยู่ด้านในออก จนสะอาดถึงฐานผิวพื้น

3. ใส่เหล็กผูกลงไปตามช่องว่างภายในปลอกที่ได้ตอกลงไป เหมือนกับการหล่อเสาเข็มทั่วไป

4. เทคอนกรึต ซึ่งปัจจุบันใช้คอนกรีตที่ได้นำส่งโดยรถขนส่งคอนกรีตผสม แล้วเทคอนกรีตลงในช่องว่าง จนเต็มถึงที่ระดับพื้น หรือตามกำหนด ตรวจสอบว่าไม่มีโอกาสเป็นโพลงช่องว่างอากาศจะด้วยเหตุใด

5. ชักปลอกเหล็กที่เป็นกรอบนอกออกที่ละปลอก จนหมด ปล่อยให้คอนกรีตมีดินหรือพื้นแข็งด้านข้างทำหน้าที่เป็นแม่แบบ คอนกรีตจะลงไปจนเต็มช่องว่าง โดยมีเหล็กเป็นโครง

6. ปล่อยให้คอนกรีตบ่มแข็งไปในตัว แล้วจึงทำฐานรากต่อจากเสาคอนกรีตเข็มเจาะนั้น ซึ่งจะต่างจากคอนกรีตเข็มตอกตรงที่ เข็มตอกจะเป็นเสาเข็มที่ได้มีการบ่ม มีความแข็งแรงในตัวมาแล้ว

7. ส่วนปลอกเหล็กสามารถนำไปใช้ในการดำเนินการเจาะพื้นดิน และตามกระบวนการต่างๆต่อไป

ข้อดี

เสาเข็มเจาะมีข้อดี คือ เสาเข็มเจาะสามารถทำงานในที่คับแคบได้ ไม่ส่งผลกระทบกับโครงสร้างหรืออาคารข้างเคียง เพราะแรงสั่นสะเทือนน้อย สามารถใช้กับงานต่อเติมได้ วิธีการเจาะเสาเข็มที่ไม่ใช้การตอกเสาเข็มขนาดยาวและและลึกลงไป ลดการสั่นสะเทือนข้างเคียง รับน้ำหนักได้ดี เจาะในที่คับแคบได้ ส่วนระบบแรงสำหรับขุดเจาะ สามารถใช้เป็นแบบรถเคลื่อนย้ายได้ หรือเป็นแบบมีเครื่องยนต์ แล้วลากมาทิ้งไว้ทำงาน ส่วน ณ ที่เจาะเสาเข้มแต่ละจุด ก็เป็นเพียงระบบ 3 ขาค้ำยันชักลูกตุ้มตอกขึ้นลง ตลอดจนใช้ช่วยแรงงานในการใส่ หรือถอดปลอก

เสาเข็มมีขนาดใหญ่และกลมตันไปตามรูปปลอก ทำให้สามารถรับน้ำหนักได้มาก (high tensile load capacity) มีเสียงรบกวนขณะทำงาน โดยเปรียบเทียบกับเสาแบบเข็มตอกแล้วน้อยกว่า และก่อแรงสั่นสะเทือนน้อยกว่า (ground vibration level)

การใช้แรงงาน

ส่วนคนทำงานที่มีประสบการณ์ สำหรับการก่อสร้างอาคารขนาดเล็กหรือกลางดังบ้าน อาคารห้องชุด หรืออาคารสำนักงานนั้น จะใช้จำนวนต่ำสุดประมาณ 5 คน ต่อหนึ่งหน่วยทำงาน

ส่วนหนึ่งเพื่อการผูกเหล็กให้เรียบร้อยก่อนนำไปใช้งาน การผูกเหล็ก ณ ที่งานก่อสร้าง นับเป็นการสะดวกต่อการขนย้าย

ใช้ 3 คน สำหรับการขุดเจาะ คนหนึ่งสำหรับคุมเครื่องจักร สำหรับเครื่องจักร เขาใช้เครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่ ติดตั้ง ณ จุดทำงาน แต่มีสายไฮดรอลิกส่งพลังอัดเพื่อการทำงานไปยังจุดที่จะขุดเจาะ ทำให้การโยกย้ายจุดทำงานสะดวก ไม่ต้องมีการขนย้ายของหนักมากนัก

อีกสองคนสำหรับใส่ปลอก ถอดปลอก การหมุนเกลียวต่อปลอกเข้า และถอดออก ใช้แรงจากเครื่องจักรช่วย โดยมีคนช่วยจัดวาง การตักเอาโคลนและเศษดินออกจากหลุม ใช้เครื่อง แต่ใช้คนช่วยในการจัดวาง และการเคลียร์โคลน เศษดิน และกรวดหินออกจากบริเวณหลุมเล็กๆน้อยๆ ทั้งนี้โดยมีการใช้น้ำหรือน้ำที่ปนโคลนเป็นตัวหล่อลื่นปลอดที่ตอกลงไป หรือทำการสรวมปลอกที่เป็นรอยเกลียวต่อปลอก

ภาพ การทำงานในสภาพการทำงานจริง เมื่อใช้คนร่วมกับเครื่องจักรในการชุดเจาะ และทำเสาเสาแข็มแบบเจาะ แล้วหล่อ

ภาพ การทำงานที่ไม่ต้องใช้เครื่องมือมาก ใช้สามขา (Tripod) ประกอบกับเครื่องยนต์ ต่อสายไฮดรอลิก ประยุกต์ใช้ในการก่อสร้างขนาดเล็กและกลาง ที่ๆไม่มีพื้นที่การทำงานมากนักได้