ฐานราก (Footing)
คือ โครงสร้างส่วนที่อยู่ใต้ผิวดิน ทำหน้าที่แบกรับน้ำหนักจากเสา แล้วถ่ายลงสู่ดิน การใช้ฐานรากแบบคอนกรีตเสริมเหล็ก จะก่อสร้างได้ง่าย รวดเร็ว และมีความแข็งแรง ทนทานต่อสภาพดินฟ้าอากาศ ซึ่งวิศวกรผู้ออกแบบจะทำการออกแบบและคำนวนขนาดโดยพิจารณาจากน้ำหนักที่กระทำในแต่ละเสา และเมื่อกำหนดค่าออกแบบมาแล้วสิ่งที่เราจะได้เป็นแบบของ ฐานราก พร้อมสิ่งที่จะกำหนดมา คือ น้ำหนักบรรทุก (Loads) ของฐานรากนั้น


ฐานราก สามารถแบ่งออกได้ ดังนี้


1) ฐานราก แผ่ (
Spread Footing)
 คือ ฐานราก ที่แบกรับน้ำหนักจากตัวอาคารแล้วถ่ายน้ำหนักลงสู่ชั้นดินนั้นได้โดยตรง ดังนั้น การเลือกใช้ ฐานราก จึงต้องคำนึงถึงปัจจัยทางด้านขนาดของน้ำหนักที่บรรทุกว่ามีมากหรือไม่ และกลสมบัติของดินที่สามารถรับน้ำหนักได้ในท้องถิ่นนั้น ๆ

210119-Content-งานฐานรากและเสาเข็ม-มีความสำคัญอย่างไร-04


2) ฐานราก เสาเข็ม (
Pile Footing)
คือ ฐานราก ที่แบกรับน้ำหนักจากตัวอาคารแล้วจะถ่ายน้ำหนักลดสู่ตัวเสาเข็มก่อน จากนั้นเสาเข็มจะทำหน้าที่ถ่ายน้ำหนักลงสู่ชั้นดินที่ลึกลงไป นิยมใช้กับดินเนื้ออ่อน ๆ ซึ่งไม่สามารถรับน้ำหนักของโครงสร้างบ้านได้ จุดเด่นของ ฐานรากแบบเสาเข็ม จะเป็นฐานราก แบบลึก ที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน คือ เสาเข็มคอนกรีต หรือเสาเข็มไม้สำหรับบ้านไม้

ฐานรากเข็ม แบ่งประเภทของเสาเข็มที่มารองรับได้ 2 ประเภท คือ

ฐานรากเสาเข็มสั้น (Friction Pile) ฐานรากเสาเข็มยาว (Bearing Pile)
เป็นฐานรากที่แบกรับน้ำหนักไม่มากนัก และก่อสร้างอยู่บนชั้นดินอ่อน เช่น อาคารบ้านพักอาศัยทั่วไป การแบกรับน้ำหนักของเสาเข็มสั้น จะอาศัยแรงเสียดทาน (Friction) ของดินที่มาเกาะรอบ ๆ ตัวเสาเข็มเท่านั้น ความยาวของเสาเข็มสั้นที่สะดวกต่อการปฏิบัติงานโดยทั่วไป จะมีความยาวประมาณ 6-16 เมตร ถ้าความยาวไม่เกิน 6 เมตร สามารถใช้แรงงานคนและสามเกลอตอกลงไปได้ แต่ถ้ายาวมากกว่า 6 เมตรขึ้นไป จะตัองใช้ปั้นจั่นเป็นเครื่องตอก เป็นฐานรากที่ต้องแบกรับน้ำหนักมาก และก่อสร้างอยู่บนชั้นดินอ่อน เช่น อาคารสำนักงาน, โรงงานอุตสาหกรรม, โรงแรม, ห้างสรรพสินค้า ฯลฯ การแบกรับน้ำหนักของเสาเข็ามยาว จะต้องอาศัยทั้งแรงเสียดทาน (Friction) ของดิน และการแบกรับน้ำหนักที่ปลายเสาเข็ม ซึ่งหยั่งถึงชั้นทรายในระดับความลึก 21 เมตรขึ้นไป ความยาวของเสาเข็มซึ่งยาวมากกว่า 21 เมตรนั้น ในทางปฏิบัติแบ่งเป็น 2 ท่อน แล้วค่อย ๆ ตอกลงด้วยปั้นจั่น ซึ่งต้องได้รับความเห็นชอบจากวิศวกรผู้ออกแบบเสมอ และการใช้สองท่อนต่อกัน อาจจะทำให้เกิดปัญหาเสาเข็มเคลื่อนหลุดออกจากกันในภายหลังได้ อาจเป็นผลให้เกิดการทรุดตัวได้เช่นกัน


3) ฐานราก แบบตอม่อ
จะเป็นการทำฐานคอนกรีตแบบตอม่อหล่อลึกลงไปในดินหรือน้ำ โดยจะมีความแข็งแรงค่อนข้างมาก แต่ไม่นิยมใช้กันในการสร้างบ้านพักอาศัย


การทำ ฐานราก มีขั้นตอนการทำงานและตรวจสอบ ดังนี้
1) การสำรวจวางตำแหน่งเสา (Survey) เพื่อทำ ฐานราก ในขั้นตอนจะมีการวางผังเส้นกรอบรอบโครงการก่อน แล้วมาล้อมตัวอาคารที่จะสร้างอีกครั้งเพื่อกำหนด แนวเสา (Gridline) โดยต้องกำหนดกรอบแล้วทำการตรวจสอบระยะอาคาร, ระยะห่างของเสาแต่ละแนว, ระยะร่นของอาคารและขอบเขตของที่ดินว่าถูกต้องหรือไม่
2) เมื่อสำรวจเสร็จ ฐานราก ของแต่ละอาคารจะมีชนิดใหญ่ ๆ คือ แบบ ฐานราก แผ่ที่ไม่ต้องมีเสาเข็ม การทำแบบ ฐานราก แผ่นี้ได้ต้องมีการทดสอบการรับน้ำหนักดิน (Plate baring test) เป็นการตรวจสอบการรับน้ำหนักของดินหากรับน้ำหนักไหวแต่ถ้าไม่ไหวก็ต้องทำการเจาะเสาเข็ม
3) การตอกเสาเข็ม เสาเข็มมีวิธีการดำเนินการ คือ

  • การตอกด้วย ปั้นจั่น เป็นวิธีการนำเสาเข็มมาใช้ปั้นจั่นทำการตอกเสาเข็มลงในดิน โดยจะตั้งโครงเหล็กเป็นแท่งและมีรอกต่อเครื่องจักรเข้ากับตุ้มเหล็ก การทำงานจะใช้รอกชักตุ้มเหล็กขึ้นสูงแล้วปล่อยน้ำหนักลงในแนวดิ่งเพื่อกดเสาเข็มให้ลง โดยการตอกจะมีการคำนวนจากวิศวกร เช่น กำหนดค่า last ten blow มา หรือให้ตอกจนจมตามความลึกที่กำหนด เป็นต้น

ข้อดีของเสาเข็มแบบตอก คือ เรื่องราคา แต่ต้องทำกับงานที่เริ่มต้นใหม่ ไม่มีอาคารข้างเคียงใกล้ ๆ เพราะแรงกระแทกของเข็มเข้าไปในดินอาจดันดินไปทำให้บ้านข้างเคียงเสียหายได้

  • การเจาะเสาเข็ม จะมีแบบที่เจาะด้วยรถเจาะขนาดใหญ่และแบบสามขา มีทั้งวิธีเจาะแบบเปียกและแบบแห้ง หลักการคือ จะใช้รถใส่หัวสว่านเจาะเอาดินขึ้นมาเป็นรู แล้วนำปอกเหล็กใส่ไปในดินเพื่อกันไว้ แล้วนำเหล็กเสริมใส่ลงไปทำการเทคอนกรีตและชักปอกออกจากดิน

ข้อดีของเสาเข็มเจาะ คือ สามารถทำงานได้ในพื้นที่ที่งานก่อสร้างอื่นอยู่แล้วโดยใช้แบบสามขาเล็กเข้าไปทำงาน นิยมมากในงานต่อเติม เสริมความแข็งแรงและมีหลายขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง เช่น 35 / 40 / 50 /60 ซม. มีราคาค่อนข้างสูงตกต้นละ 7,000 – 10,000 บาท เลยทีเดียว

👉 ส่วนการทำ ฐานราก จะผูกเหล็กเป็น ฐานราก ภาษาช่างเรียกกันว่า “เหล็กตะกร้อ” โดยจะนำเหล็กวางบนหัวเสาเข็ม และต้องวางเหล็กเสา, ตอม่อ มาฝากไว้บนเหล็กเสริม ฐานราก ก่อนทำการเทคอนกรีต การเทคอนกรีตต้องมีการเตรียมเครื่องจี้คอนกรีต (Vibrator) จี้ให้ทั่วเพื่อให้คอนกรีตไม่เป็นโพร่งอากาศและผิวสวยงาม หลักการสำคัญ คือ การทำฐานราก ต้องทำบนดินเดิม ห้ามถมขึ้นมาเพราะหากดินถมทรุดและจะดึงฐานราก ลงไปด้วยทำให้เสียหาย ดังนั้นหากเราขุดดินพลาดเกินระดับไป ให้เทฐานราก ที่ระดับนั้น ๆ อย่าถมแต่ให้ใช้วิธีเพิ่มความหนาฐานราก หรือต่อตอม่อ ขึ้นมาแทน


🤔 ประเภทเสาเข็ม มีอะไรบ้าง?

เสาเข็มสั้น (Friction Pile)
เสาเข็มคอนกรีตประเภทนี้ มีผลิตขายในหลายรูปร่าง เช่น รูปตัวที (T), รูปตัวไอ (I), รูปหกเหลี่ยมกลวง และรูปสี่เหลี่ยมตัน ขนาดหน้าตัดทั่วไป คือ 15×15 ซม. และ 18×18 ซม. ส่วนความยาวสามารถสั่งซื้อได้ตั้งแต่ 1-8 ม. ถ้าความยาวมากกว่านี้สัดส่วนจะไม่เหมาะสมและหักได้ง่าย

👍 ความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาเข็มสั้น ให้ใช้ค่าความฝืดหรือความเสียดทานของดินรอบเสาเข็ม ดังนี้

  • ดินที่อยู่ในระดับความลึกไม่เกิน 7 ม. จากระดับน้ำทะเลปานกลาง ให้ใช้ค่าแรงฝืดของดินไม่เกิน 600 กิโลกรัม/ตร.ม.
  • ดินที่อยู่ลึกกว่า 7 ม. จากระดับน้ำทะเลปานกลาง ให้ใช้ค่าแรงฝืดตามสมการ ดังนี้ หน่วยแรงฝืด = 600 + 220e (กิโลกรัม/ตร.ม.)

ความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาเข็ม เช่น เสาเข็ม ขนาด 6 นิ้ว ยาว 6 ม. จะคำนวณได้โดยการคำนวณเส้นรอบรูปเสาเข็ม คูณความยาวเสาเข็ม แล้วคูณกับค่าแรงฝืดที่กำหนด เช่น
เสาเข็มขนาด 6 นิ้ว ยาว 6ม. จะรับน้ำหนักปลอดภัยได้ 1,700 กิโลกรัม/ตัน
เสาเข็มขนาด 5 นิ้ว ยาว 5ม. จะรับน้ำหนักปลอดภัยได้ 1,200 กิโลกรัม/ตัน
เสาเข็มขนาด 4 นิ้ว ยาว 4ม. จะรับน้ำหนักปลอดภัยได้ 750 กิโลกรัม/ตัน
เสาเข็มขนาด 3 นิ้ว ยาว 3ม. จะรับน้ำหนักปลอดภัยได้ 400 กิโลกรัม/ตัน


เสาเข็มยาว (Bearing Pile)
สามารถแบ่งตามชนิดการก่อสร้างได้ ดั้งนี้
เข็มตอกคอนกรีตอัดแรง (Prestress Concrete Pilling) คือ เสาเข็มคอนกรีตหล่อสำเร็จรูป เป็นเสาเข็มคอนกรีตอัดแรงที่หล่อจากโรงงาน ผลิตโดยอาศัยเทคนิคการดึงลวดรับแรงดึง Pre-tension Method แล้วเทคอนกรีตลงในแบบหล่อ ในขณะที่แรงดึงในเส้นลวด (Tendon) ยังคงค้างอยู่ เมื่อคอนกรีตแข็งตัวจนได้กำลังอัดตามเกณฑ์แล้ว จึงตัดลวดรับแรงดึงออก โดยปกติการถ่ายกำลังจากลวดรับแรงดึงสู่คอนกรีต จะต้องใช้คอนกรีตที่มีกำลังอัดไม่ต่ำกว่า 250 กก./ตร.ซม. และเมื่อคอนกรีตอายุครบ 28 วัน คุณสมบัติของคอนกรีต เมื่อทดสอบด้วยรูปทรงลูกบาศก์ขนาด 15x15x15ซม. ต้องมีกำลังอัดประลัยไม่ต่ำกว่า 420 กก./ตร.ซม.

เข็มประเภทนี้ 👉 เป็นเข็มที่ราคาประหยัด ทำงานได้รวดเร็ว เป็นที่นิยม และมีผู้ผลิตแพร่หลาย มีหน้าตัดต่าง ๆ กัน เช่น สี่เหลี่ยมตัน, รูปตัวไอ, รูปวงกลม

ข้อเสียของการใช้เข็มตอก คือ ระหว่างการตอก จะเกิดการสั่นสะเทือนมากกว่าเข็มอื่น ๆ หน้าตัดของเข็มจะเป็นรูปตัวไอ I หรือสี่เหลี่ยมตัน โดยทั่วไปจะมีขนาดประมาณ 8-9 และ 20-30 ม./ท่อน จึงควรจะต่อใช้ตามจำนวนที่เหมาะกับความยาวที่ต้องการ ความยาวของตัวเข็ม ขึ้นอยู่กับประเภทดินของเขตนั้น ๆ พื้นที่ที่ใกล้แม่น้ำหรือเป็นแอ่งมาก่อน จะมีความจำเป็นต้องตอกให้ลึกกว่าพื้นที่อื่น เข็มที่เป็นที่นิยม คือเข็ม I18, I22 และ I26 

210119-Content-งานฐานรากและเสาเข็ม-มีความสำคัญอย่างไร-06


เสาเข็มเจาะ (Boring Pile)
เป็นที่นิยมในปัจจุบัน เหมาะกับบ้านที่ก่อสร้างติดกัน หรือกรณีที่พื้นที่ทางเข้าแคบมาก รถใหญ่ไม่สามารถเข้าได้ มีแบบใหญ่และขนาดเล็ก ซึ่งขนาดเล็ก (Small Bored Pile) มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 30 – 60 ซม. สามารถเจาะได้ลึกประมาณ 20 – 30 เมตร จึงเรียกเสาเข็มเจาะขนาดเล็กนี้ว่าเป็น ระบบแบบแห้ง (Dry Process) จะใช้เพื่อทดแทนเสาเข็มตอกคอนกรีตอัดแรง ส่วนขนาดใหญ่ (Large Bored Pile) มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางมากกว่า 60 ซม.ขึ้นไป สำหรับความลึกตั้งแต่ 25 – 60 ม. ใช้สำหรับงานก่อสร้างขนาดใหญ่ เช่น สะพานลอยฟ้า สะพานทางหลวง อาคารสูงมาก ฯลฯ เสาเข็มเจาะขนาดใหญ่นี้ จะมีทั้ง ระบบแบบเปียก และระบบแบบแห้ง สำหรับระบบแบบเปียกนั้น ใช้ในกรณีที่ชั้นดินมีน้ำใต้ดิน ซึ่งน้ำใต้ดินจะดันให้หลุมที่เจาะพังทลายได้ จึงต้องใส่น้ำผสมสารละลายเบนโทไนต์ (Bentonite) ลงไปในหลุมเจาะด้วย เพื่อทำหน้าที่ต้านทานน้ำใต้ดินและเคลือบผิวหลุมเจาะไม่ให้พัง ส่วนระบบแห้งนั้นจะใช้ในกรณีที่ชั้นดินไม่มีน้ำใต้ดิน และสภาพดินมีความหนาแน่น ไม่ทำให้หลุมที่เจาะพังได้โดยง่าย

เสาเข็มเจาะ ระบบแห้ง (Dry Process) เป็นเสาเข็มที่เหมาะกับเสาเข็มที่มีขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลาง ตั้งแต่ 0.35 – 0.60 ม. ความลึกของหลุมเจาะไม่ลึกมากนัก ก้นหลุมเจาะยังอยู่ในชั้นดินเหนียวแข็ง (Stiff Clay) หรือชั้นทรายที่ไม่มีน้ำ การนำดินขึ้นมาจากหลุมเจาะ ใช้เครื่องมีประเภทสว่าน (Auger) หรือกระบะตักดิน (Bucket) นำดินขึ้นมาเท่านั้น ภายในหลุมเจาะต้องไม่มีน้ำ และการพังทลายของดินในหลุมเจาะควรน้อยหรือไม่มีเลย
เสาเข็มเจาะ ระบบเปียก (Wet Process) ป็นเสาเข็มเจาะที่มีขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางตั้งแต่ 0.50 ม. เป็นต้นไป ไม่จำกัดความลึกของหลุมเจาะ สำหรับอาคารขนาดใหญ่ อาจจะเลือกใช้ระดับความลึกประมาณ 40 – 50 ม. จากระดับพื้นดิน การป้องกันดินพังทลาย ใช้เทคนิคการสร้างสภาพแวดล้อมของหลุมเจาะให้มีเสถียรภาพ โดยการใช้ของเหลวประเภทเบนโทไนต์ (Bentonite) ซึ่งเป็นสารละลายที่ช่วยสร้างแรงดันในหลุมเจาะ ป้องกันดินพังทลาย และแรงดันน้ำในดิน ใส่ลงในหลุมเจาะ และการเทคอนกรีตโดยวิธีการเทคอนกรีตใต้น้ำผ่านท่อ Tremie Pipe เพื่อป้องกันไม่ให้คอนกรีตเกิดการแยกตัว เมื่อไปสัมผัสกับสารละลายเบนโทไนต์โดยตรง


😊 ข้อดีของ เสาเข็มเจาะ
1. สามารถลดแรงสั่นสะเทือน และเสียงรบกวนเนื่องจากการตอกเสาเข็ม
2. สามารถเข้าไปทำงานในพื้นที่ หรือที่ที่มีความสูงจำกัดได้
3. สามารถเลือกความยาวได้ตามต้องการ เพื่อให้เมาะสมกับน้ำหนักบรรทุก
4. ไม่จำเป็นต้องออกแบบรับแรงดัดเนื่องจากการขนย้าย หรือรับแรงกระแทกเนื่องจากการตอก
5. สามารถตรวจสอบชั้นดินที่ปลายเข็มได้แน่นอนกว่า อยู่ในชั้นดินแข็ง
6. เสาเข็มไม่แตกร้าวขณะทำการก่อสร้าง

☹️ ข้อเสียของ เสาเข็มเจาะ
1. ราคาแพงกว่าเสาเข็มตอก
2. ไม่สามารถหล่อเสาเข็มให้พ้นระดับพื้นดินขึ้นมาได้
3. ไม่สามารถตรวจสอบคอนกรีตที่เทลงในหลุมเจาะได้โดยทั่วถึง ซึ่งหาผู้ปฏิบัติขาดความชำนาญ อาจะเกิดปัญหาดินพังทลาย ทำให้เสาเข็มมีลักษณะเป็นคอคอดได้
4. จำเป็นต้องมีการลำเลียง ขนส่งดินออกจากสถานที่ก่อสร้าง


ค่า ฐานราก สร้างบ้าน
ขึ้นอยู่กับโครงสร้างบ้าน และการประเมินราคาของผู้รับเหมาก่อสร้าง โดยควรสอบถามรายละเอียดและให้มีการแจกแจงรายละเอียดเป็นลายลักษณ์อักษร จากนั้นหากอยากทราบว่าราคาที่ประเมินมาเหมาะสมหรือไม่ ให้ลองปรึกษาวิศวกรหรือสถาปนิกผู้ออกแบบ

ได้รู้จักกับข้อมูลของงานฐานรากและเสาเข็มแล้ว หากคิดจะสร้างบ้านก็อย่าลืมใส่ใจและสังเกตจุดสำคัญที่สุดของบ้านจุดนี้กันให้ดี เพื่อความปลอดภัยของสมาชิกในบ้านจากการทรุดตัวหรือถล่มของบ้านด้วย 🥰