การแก้ไขปัญหาอาคารทรุดตัวของอาคารเนื่องจากเสาเข็ม

อาคารทรุดตัวเพราะปลายเสาเข็มอยู่บนดินต่างชนิดกัน

การแก้ไขฐานรากอาคารทรุดตัวนั้นสามารถแก้ไขโดยการเสริมเสาเข็มเข้าไปช่วยรับน้ำหนักแทนเสาเข็มเดิมที่รับน้ำหนักบรรทุกไม่ได้ การจะกำหนดให้เสาเข็มที่เสริมเข้าไปนั้นรับน้ำหนักอย่างไรขึ้นอยู่กับผลการวิเคราะห์สาเหตุการทรุดตัวและลักษณะการทรุดตัวโดยมีแนวทางในการแก้ไขปัญหาในลักษณะต่างๆ ดังนี้

                1)  กรณีเสาเข็มเดิมของอาคารเป็นเสาเข็มสั้นหรือปลายเสาเข็มอยู่ในชั้นดินเหนียวอ่อน มีฐานรากบางฐานในอาคารเกิดการทรุดตัวมากจนอาคารเสียหาย ควรแก้ไขด้วยการทำเสาเข็มเสริมเสาเข็มใหม่เฉพาะฐานรากที่เกิดการทรุดตัวเท่านั้นเพื่อหยุดยั้งการทรุดตัว  เสาเข็มที่เสริมเข้าไปใหม่ควรมีความยาวใกล้เคียงกับเสาเข็มเดิม  และไม่ควรใส่ปลายเสาเข็มหยั่งลงในชั้นดินต่างชนิดกับเสาเข็มเดิม มิฉะนั้นฐานรากที่ไม่ได้เสริมเสาเข็มจะทรุดตัวมากกว่าในภายหลัง

                2)  กรณีเสาเข็มเดิมของอาคารเป็นเสาเข็มสั้นหรือปลายเสาเข็มยังอยู่ในชั้นดินเหนียวอ่อน มีฐานรากจำนวนมากในอาคารเกิดการทรุดตัวควรเสริมฐานรากทุกฐานด้วยเสาเข็มใหม่ที่มีความยาวมากกว่าเสาเข็มเดิม และปลายเสาเข็มควรอยู่ในชั้นดินเหนียวแข็งหรือทรายแน่น และไม่ควรที่จะนำเสาเข็มเดิมกลับมาใช้งานอีก ดังนั้นภายหลังจากทำเสาเข็มเสริมและถ่ายน้ำหนักลงเสาเข็มที่เสริมเป็นที่เรียบร้อยแล้วควรตัดเสาเข็มเดิมให้ขาดจากฐานรากด้วย

                3)  กรณีเสาเข็มบกพร่องแตกหักหรือเสาเข็มเยื้องศูนย์กรณีที่เสาเข็มทรุดตัวบางฐาน ควรแก้ด้วยการเสริมที่มีความยาวหรืออยู่ในชั้นดินเดียวกับเสาเข็มเดิม แต่ถ้ากรณีมีการทรุดตัวหลายฐานในอาคาร ควรเสริมเสาเข็มใหม่ให้ปลายเสาเข็มใหม่อยู่ในชั้นดินทรายแน่น

                  4)  กรณีปลายเสาเข็มอยู่บนดินต่างชนิดกัน การแก้ไขอาคารทรุดตัวจากสาเหตุปลายเสาเข็มอยู่บนดินต่างชนิดกันต้องวิเคราะห์ด้วยว่าเสาเข็มเดิมของอาคารส่วนใหญ่อยู่ในชั้นดินชนิดไหน เช่น  ถ้าปลายเสาเข็มเดิมส่วนมากปลายเสาเข็มอยู่ในชั้นทรายมีบางฐานอยู่ในชั้นดินเหนียวแข็ง เสาเข็มที่อยู่ในชั้นดินเหนียวแข็งจะมีการทรุดตัวมากกว่าทำให้อาคารแตกร้าว ก็ควรแก้ไขฐานรากที่      ปลายเสาเข็มเดิมอยู่ในชั้นดินเหนียวแข็ง โดยแก้ไขให้ปลายเสาเข็มที่เสริมใหม่อยู่ในชั้นดินทราย

                5)  กรณีเกิดการเคลื่อนตัวของดินทำให้เสาเข็มเดิมเกิดการเสียหายอาคารเกิดการทรุดตัว กรณีนี้จะต้องปรับปรุงและต้องให้ดินเดิมมีความเสถียรภาพก่อนถึงจะทำการแก้ไขฐานรากของอาคารโดยที่เสาเข็มที่เสริมใหม่ปลายเสาเข็มควรใกล้เคียงปลายเสาเข็มอาคารเดิม หรืออยู่ชั้นดินเดียวกับอาคารเดิม

                2.7.1   ลำดับขั้นตอนในการแก้ไขอาคารทรุดตัว

                การแก้ไขอาคารทรุดตัวควรมีลำดับขั้นตอนดังนี้

                1)  คำนวณน้ำหนักลงแต่ละฐานราก (Column Load) ที่จะทำการเสริมเสาเข็ม

                2)  เลือกชนิดของเสาเข็ม สำหรับขนาดและความยาวของเสาเข็มควรพิจารณาจากข้อมูลดิน และควรนำข้อมูลที่เกี่ยวกับเสาเข็มเดิมมาพิจารณาประกอบ 

                3)  คำนวณกำลังรับน้ำหนักบรรทุกปลอดภัยของเสาเข็มที่เสริมจากข้อมูลดินตามชนิดขนาดและระดับความลึกของปลายเสาเข็มที่เลือกใช้

                4)  กำหนดจำนวนเสาเข็มที่จะเสริมในแต่ละฐานรากจำนวนเสาเข็มที่เสริมจะขึ้นอยู่กับน้ำหนักที่กดลงฐานราก (Column Load) และผลวิเคราะห์สาเหตุการทรุดตัว หากผลวิเคราะห์สรุปว่าเสาเข็มเดิมยังคงใช้งานได้อาจให้เสาเข็มใหม่รับน้ำหนักส่วนเกินจากเสาเข็มเดิมเท่านั้น ลักษณะเช่นนี้เสาเข็มที่ใช้เสริมจะมีจำนวนไม่มากและขณะทำการแก้ไขจะยังคงมีความปลอดภัยอยู่ระดับหนึ่งเนื่องจากเสาเข็มเดิมยังคงแบกรับน้ำหนักของอาคารอยู่ แต่หากวิเคราะห์ แล้วพบว่าเสาเข็มเดิมมีความบกพร่อง เช่น แตกหักหรือขาดจากกัน จะต้องแก้ไขด้วยการเสริมเสาเข็มให้มีจำนวนมากเพียงพอเพื่อที่จะสามารถรับน้ำหนักแทนเสาเข็มเดิมได้ทั้งหมดในกรณีที่เสาเข็มเดิมมีความบกพร่องขณะทำการแก้ไขควรมีความระมัดระวังเป็นอย่างมาก เพราะการติดตั้งเสาเข็มอาจส่งผลกระทบกระเทือนจนทำให้ฐานรากทรุดตัวเพิ่มขึ้นโครงสร้างจะแตกร้าวมากกว่าเดิมและอาจถึงขั้นวิบัติได้

                5)  ตำแหน่งที่จะเสริมเสาเข็มควรเป็นตำแหน่งที่ทำให้สามารถถ่ายน้ำหนักลงเสาเข็มที่เสริมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตำแหน่งที่เหมาะสมสมควรอยู่ใกล้เสาชิดขอบฐานรากหรือเสาเข็มเดิมมากที่สุด และเป็นตำแหน่งที่จะไม่ทำให้ฐานรากเกิดการพลิกตัวหรือบิดตัวไปจากเดิมสำหรับเสาเข็มที่เสริมใหม่ที่อยู่ใกล้กับเสาเข็มเดิมนั้นควรให้มีระยะห่างระหว่างผิวเสาเข็มที่เสริมกับผิวเสาเข็มเดิมไม่น้อยกว่าหนึ่งเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางเสาเข็มที่มีขนาดใหญ่กว่า

                6)  ทำการถ่ายน้ำหนักลงเสาเข็มใหม่ที่เสริม เมื่อติดตั้งเสาเข็มเสริมตามตำแหน่งที่กำหนดไว้จนครบแล้วควรทำการถ่ายน้ำหนักจากอาคารลงเสาเข็มใหม่ที่เสริม มิฉะนั้นเสาเข็มใหม่ที่เสริมจะไม่ได้รับน้ำหนักบรรทุกใด ๆ เลย เว้นเสียแต่ว่าจะปล่อยให้อาคารทรุดจมลงจนกดหัวเสาเข็มที่เสริมจึงจะทำให้เสาเข็มใหม่ที่เสริมเริ่มแบกรับน้ำหนัก ถ้าปล่อยให้ทรุดตัวลักษณะนี้อาคารจะแตกร้าวเพิ่มขึ้นอาจไม่เป็นผลดีต่อความมั่นคงปลอดภัยของอาคารโดยเฉพาะกับอาคารที่ทรุดตัวอย่างรวดเร็วมีความเสี่ยงต่อการทรุดจมแบบฉับพลัน

                เมื่อทำการเสริมเสาเข็มและถ่ายน้ำหนักลงเสาเข็มที่เสริมใหม่ครบทุกฐานแล้วอาคารควรหยุดการทรุดตัวหรือชะลอการทรุดตัวลง ฐานรากทั้งหมดของอาคารควรมีอัตราการทรุดตัวที่ใกล้เคียงกันและเป็นอัตราการทรุดตัวที่มีค่าลดน้อยลงตามลำดับ เมื่อน้ำหนักบรรทุกไม่เปลี่ยนแปลงความเคลื่อนไหวเหล่านี้จะทราบได้จากการสำรวจการทรุดตัว ซึ่งควรสำรวจตั้งแต่ก่อนทำการแก้ไข ระหว่างทำการแก้ไข และเมื่อแก้ไขแล้วเสร็จเพื่อพิจารณาว่าการแก้ไขนั้นได้ผลดีมากน้อยเพียงใด

                2.7.2   ขั้นตอนการเสริมฐานรากอาคารและยกอาคาร

                หลังจากทำการวิเคราะห์-คำนวณ ได้แนวทางการแก้ไขอาคารทรุดแล้ว ต้องทำการเสริมฐานรากโดยมีลำดับขั้นตอน ดังนี้

                1)  ศึกษาแบบแปลนรายละเอียดการแก้ไขอาคารทรุด

                2)  เตรียมเสาเข็มสำหรับที่ใช้เสริมฐานรากโดยความยาวเสาเข็มที่ใช้เสริมฐานรากความยาวประมาณ 1.00 เมตร

                3)  ขุดดินบริเวณตำแหน่งฐานรากที่จะทำการเสริมเพื่อกำหนดตำแหน่งของเสาเข็มใหม่ให้ใกล้เคียงตำแหน่งเดิมมากที่สุดดังรูปที่ 2.32

                4)  กดเสาเข็มลงดินด้วยแม่แรงไฮดรอลิกโดยใช้น้ำหนักของอาคารเป็น Reaction Load แล้วจดบันทึกค่าการรับน้ำหนักของเสาเข็มใหม่ดังรูปที่ 2.33

                5)  เมื่อทำการกดเสาเข็มจนได้ความยาวหรือการรับน้ำหนักได้ตามรายการคำนวณแล้วทำ Cross Beam และ Main Beam เพื่อถ่ายน้ำหนักของอาคารลงสู่เสาเข็มใหม่

                6)  Preloading ให้เสาเข็มที่ทำการเสริมใหม่รับน้ำหนักของอาคาร และมีการยกปรับระดับอาคาร ถ้าอาคารทรุดเอียงมากดังรูปที่ 2.37

                7)  เทคอนกรีตหุ้ม Cross Beam และ Main Beam

เริ่มต้นการแก้ไขด้วยการขุดดินบริเวณฐานรากที่ทรุดตัว

ตั้งเสาเข็มท่อนแรกให้ได้ดิ่ง ตำแหน่งเสาเข็มควรอยู่ใกล้เสาอาคารมากที่สุด

ใช้แม่แรงไฮดรอลิคดันใต้คานคอดินเพื่อกดเสาเข็มลงดิน

เมื่อกดเสาเข็มท่อนแรกเรียบร้อยแล้ว นำเสาเข็มท่อนต่อไปมาต่อด้วยการเชื่อม

ต่อเสาเข็มแล้วกดต่อไปเรื่อย ๆ จนได้ความลึกหรือการรับน้ำหนักที่ต้องการ

ทำคานถ่ายน้ำหนักจากอาคารลงเสาเข็มต้นใหม่ โดยการ Preloading