"เสาเข็ม"ควรตอกลึกเท่าไหร่ดี

การสร้างบ้านให้แข็งแรง มั่นคง สิ่งแรกที่ควรคำนึกถึง ก็คือรากฐานของบ้าน หรือ เสาเข็ม นั่นเอง

เสาเข็ม คือส่วนที่ทำหน้าที่รับน้ำหนักตัวบ้าน และช่วยกระจายน้ำหนักไปยังชั้นดินที่อยู่ใต้อาคาร โดยใช้แรงพยุงตัวที่เกิดจากแรงเสียดทานของดินกับพื้นที่ผิวรอบเสาเข็ม หรือใช้การถ่ายตรงลงสู่ชั้นดินหรือหินแข็งโดยตรง เพื่อไม่ให้บ้านหรืออาคารทรุดจมลงไปในดิน

เสาเข็มสามารถเป็นได้ทั้งไม้ คอนกรีตเสริมเหล็ก หรือเหล็กรูปพรรณ ถ้าเป็นอาคารขนาดเล็กก็ใช้เข็มสั้นและใช้จำนวนไม่มาก แต่ถ้าเป็นอาคารขนาดใหญ่ ก็จะต้องเสาเข็มจำนวนมากขึ้น หรือใช้เสาเข็มยาวขึ้นเพื่อถ่ายน้ำหนักลงไปยังชั้นดินให้ลึกขึ้น โดยจะสามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า เนื่องจากดินชั้นบนมักจะมีความหนาแน่นน้อย จึงสร้างแรงเสียดทานให้กับเสาเข็มได้น้อยกว่าชั้นดินที่อยู่ลึกลงไป โดยหากเสาเข็มตอกยาวจนถึงระดับชั้นดินหรือชั้นหินแข็ง ก็จะทำให้เสาเข็มรับน้ำหนักจากอาคารและถ่ายลงสู่ชั้นดินแข็งโดยตรง ทำให้มีรากฐานที่คงทนแข็งแรง

โครงสร้างแบบไหนที่จำเป็นต้องใช้เสาเข็ม

การลงเสาเข็มนั้นมีจุดประสงค์คือ การป้องกันไม่ให้อาคารหรือพื้นที่ที่ต้องการสร้างนั้นเกิดการ ทรุดตัว โดยการตอกเสาเข็มจะช่วยให้อาคารนั้นมีการทรุดตัวช้า และมีรากฐานที่คนทนแข็งแรง โดยส่วนมาก ผู้ออกแบบจะคำนึงถึง วัสดุที่ใช้ก่อนสร้าง หรือ ลักษณะอาคารที่จะก่อสร้าง รวมไปถึงพื้นที่ที่จะใช้งาน ยกตัวอย่างเช่น หากเป็นพื้นที่ที่ต้องรองรับน้ำหนักมากๆ เช่น จุดวางแท็งค์น้ำ ห้องสมุด หรือ การสร้างสระว่ายน้ำ แน่นอนว่าเป็นบริเวณที่ต้องรองรับน้ำหนักค่อนข้างมาก หากไม่วางเสาเข็มก็มีโอกาสที่พื้นที่จะเกิดการทรุดตัวได้

ควรตอก เสาเข็มลึกเท่าไหร่ดี

เสาเข็มเป็นส่วนล่างสุดของโครงสร้างบ้าน (โดยทั่วไปมักเรียกรวมกับฐานรากว่าเป็นฐานรากแบบมีเสาเข็ม) ซึ่งทำหน้าที่รองรับน้ำหนักบ้านไว้ โดยปกติแล้วบ้านที่มีฐานรากที่วางอยู่บนดิน และไม่มีเสาเข็มรองรับน้ำหนักของบ้านเรียกว่าฐานราก แผ่ จะมีการทรุดตัวมากกว่าบ้านที่ใช้ฐานรากแบบมีเสาเข็มซึ่งจะช่วยทำให้เกิดแรงต้านน้ำหนักของบ้านเพื่อชะลอการทรุดตัวได้ดีกว่า เพราะมีแรงต้านที่มาจากชั้นดิน 2 ส่วนคือ

1. แรงเสียดทาน(หรือแรงยึดเหนี่ยว)ของดินอ่อนส่วนใหญ่จะเป็นดินเหนียว ลองจินตนาการถึงการนำไม้ปักลงในดิน หากปักลึกลงไประดับหนึ่งจะเริ่มเกิดความฝืดกดลงได้ยากขึ้น นั่นเป็นเพราะไม้ถูกต้านด้วยแรงเสียดทานของดิน หลักการทำงานของเสาเข็ม ก็เช่นเดียวกันคือ จะพึ่งแรงเสียดทานของดินชั้นบนเป็นตัวพยุงรับน้ำหนักบ้านไม่ให้ทรุดตัวลง(ความเอียงเกิดจากการทรุดตัวของแต่ละฐานไม่เท่ากัน)

2. แรงต้านจากชั้นดินดาน กรณีเสาเข็มยาวลึกไปจนถึงชั้นดินแข็ง นั่นหมายถึงว่าเสาเข็มจะวางอยู่บนชั้นดินแข็ง จะทำให้ความสามารถการรับน้ำหนักของเสาเข็มได้ดีขึ้น และโอกาสการทรุดตัวของตัวบ้านจะมีน้อยลงและช้าลง หลักการสร้างบ้านโดยทั่วไป ควรใช้เสาเข็มให้ยาวลึกถึงชั้นดินดานจะได้แรงต้านทั้งสองส่วนช่วยพยุงให้บ้านมีความมั่นคงแข็งแรกว่า สำหรับบ้านที่มีเสาเข็มยาวไม่ถึงชั้นดินดาน ย่อมหมายถึงว่าน้ำหนักของบ้านจะมีเพียงแรงเสียดทานของดินชั้นบนรองรับเท่านั้น การทรุดตัวจึงเกิดขึ้นมากและเร็วกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเป็นที่ดินที่เพิ่งถมมาไม่เกิน 1-2 ปี หรือที่ดิน ซึ่งเคยเป็นบ่อหรือบึงมาก่อน แรงเสียด ทานจะยิ่งน้อย อัตราการทรุดตัวก็จะยิ่งเร็วตาม กรณีของดินในกรุงเทพฯ มีลักษณะชั้นดินเป็นดินเหนียวที่เกิดจากการตกตะกอนทับถม และมีความลึกประมาณ 15-23 เมตร แต่จะมีความลึกมากขึ้น บริเวณสมุทรปราการซึ่งมีความลึกของชั้นดินกว่า 28 เมตร วิธีการคิดคำนวณขนาดของฐานรากแผ่ คือเราต้องรู้ค่าการรับน้ำหนักของดินว่ารับน้ำหนักได้เท่าไรต่อพื้นที่สัมผัส ตัวอย่างเช่น ดินรับน้ำหนักได้ 5 ตัน/ตร.ม. และมีแรงกดลงที่ฐานรากซึ่งเกิดขึ้นจากโครงสร้างของอาคารเท่ากับ 10 ตัน ดังนั้น จะต้องทำฐานรากให้มีพื้นที่ผิวขนาด 2 ตร.ม. เป็นต้น

สร้างบ้านใหม่ต้องใช้เสาเข็มแบบไหน ?

ถ้าเป็นบ้านสร้างใหม่ไม่เกิน 2 ชั้น มักจะใช้เสาเข็มคอนกรีตแบบเข็มตอก เพราะประหยัดที่สุด มักใช้เป็นแบบเสาเข็มหน้าตัดรูปตัวไอ (I) ความยาวปานกลาง ระหว่าง 12 – 16 เมตร ซึ่งเข็มระดับนี้ ส่วนใหญ่จะยังคงอาศัยแรงฝืดของดินเป็นตัวรองรับน้ำหนักอยู่

ถ้าเป็น อาคารใหญ่มากกว่า2ชั้น จะต้องใช้เสาเข็มยาวขึ้น ตั้งแต่ 18 – 24 เมตร ให้ถ่ายน้ำหนักลงสู่ชั้นดินดานโดยตรงเพื่อให้มีแรงรับน้ำหนักถึงปลายเสาเข็ม แต่ถ้าเป็นพื้นที่ภาคอีสานและภาคใต้ ที่ดินมีความหนาแน่นสูง หรือมีชั้นดินแข็งที่อยู่ตื้นมาก วิศวกรอาจจะออกแบบให้เสาเข็ม ตอกลงไปเพียง 6 – 8 เมตร ก็สามารถถ่ายน้ำหนักสู่ชั้นดินแข็งได้เลย เสาเข็มอีกประเภทที่นิยมใช้ใน บ้านพักอาศัย ทั้งแบบที่เป็นสร้างบ้านใหม่รวมถึงบ้านที่ต้องการต่อเติมคือ เข็มเจาะ โดยจะเป็นเข็มเจาะระบบเล็กที่สามารถเคลื่อนย้ายเครื่องมือเข้าไปทำงานในพื้นที่แคบๆได้สามารถเจาะดิน หล่อเข็มได้โดยไม่สร้างแรงกระเทือน กับโครงสร้างอาคาร/ฐานรากใต้ดิน ของอาคารหรือบ้านที่อยู่ใกล้เคียง(โดยเทศบัญญัติในบางพื้นที่กำหนดให้ใช้ระบบเข็มเจาะกรณีที่อาคารที่สร้างใหม่ห่างจากอาคารเดิม/เพื่อนบ้านน้อยกว่า 30 เมตร) สามารถ ทำเข็มสำหรับอาคารต่อเติมให้รองรับน้ำหนักได้ใกล้เคียงกับอาคารเดิม เข็มที่หล่อจากระบบนี้ มีเส้นผ่านศูนย์กลางได้ตั้งแต่ 30-80 เซ็นติเมตร และสามารถเจาะได้ลึกถึง 24 เมตร เลยทีเดียว