งานเสริมฐานรากอาคาร UNDERPINNING

งานเสริมฐานรากอาคาร UNDERPINNING
โดย สืบศักดิ์ พรหมบุญ (Suebsak Promboon) ตำแหน่ง กรรมการผู้จัดการ บริษัท อินเตอร-คอนซัลท์ จำกัด suebsak970@yahoo.com

บทคัดย่อ : ด้วยประสบการณ์ในงานซ่อมแซมแก้ไขฐานรากอาคารมากกว่า 30 ปี ผู้เขียนได้มีโอกาสพบเจอปัญหาของอาคารทึ่เกิดการทรุดตัวมากมาย ด้วยเหตุนี้ผู้เขียนจึงได้เรียบเรียงตัวอย่างของอาคารในต่างประเทศและในประเทศที่เกิดการทรุดตัวตั้งแต่ในอดีตถึงปัจจุบัน พร้อมทั้งวิธีการแก้ไขอาคารทรุดตัว โดยการเสริมความแข็งแรงของฐานรากอาคาร หรือที่เรียกว่า UNDERPINNING

และผู้เขียนหวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์ต่อวงการวิศวกรรมโยธาถึงพฤติกรรมของการทรุดตัวของอาคารพร้อมทั้งแนวทางการแก้ไขการทรุดตัวของอาคารโดยการเสริมความแข็งแรงของฐานรากอาคาร

ABSTRACT : Having involved in foundation rehabilitation projects for more the three decades, the author has be confronting withvarious kinds of building settlement problems. With this in mind, the author to compose example of building in international andlocal at the happen settlement the past as present and solution repair of building settlement, by strengthening of the foundation orunderpinning. The author purpose of this paper is to let engineers to behaviour of building settlement and repair by underpinning.

KEYWORDS : Underpinning, RehabilitationRepair

1. บทนำ

จากประสบการณ์ของผู้เขียน ในการแก้ปัญหาฐานรากมากว่า 30ปี พบว่า เป็นที่น่าแปลกใจจริงๆว่า มีวิศวกรไทยจำนวนไม่น้อยทั้งรุ่นเก่าและรุ่นใหม่ ที่ไม่มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมการรับน้ำหนักของเสาเข็ม โดยจะคำนึงถึงเฉพาะกำลังในการรับน้ำหนักได้ของเสาเข็มเท่านั้น ไม่ได้มีการคำนึงถึงพฤติกรรมการทรุดตัวของเสาเข็มที่ตามมา สิ่งนี้เองจึงเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดปัญหาต่างๆตามมามากมาย เช่น การทรุดตัวของอาคารการเสริมฐานรากอาคาร เป็นปฏิบัติการเพื่อเพิ่มความสามารถรับน้ำหนักของฐานรากอาคารให้แก่อาคารที่มีโครงสร้างรับน้ำหนักไม่เพียงพอ จนเกิดการทรุดตัวหรืออยู่ในสภาพเสี่ยงอันตรายต่อการพังทลาย

Edward E. White [1] ผู้ซึ่งถือได้ว่าเป็น ปรมจารย์ของงานเสริมฐานราก ได้กล่าวไว้ว่า ศิลปะของการเสริมฐานรากอาคารมีความเก่าแก่พอๆ กับการสร้างอาคารเลยทีเดียว วัตถุประสงค์ของการเสริมฐานรากอาคารมีขึ้นก็เพื่อเพิ่มขนาดหรือความลึกของฐานราก ทำให้ขยายความสามารถในการรับน้ำหนักของฐานรากได้เพียงพอกับที่ต้องการ ซึ่งเรียกว่า ?Remedial Underpinning (การเสริมฐานรากเพื่อการแก้ไขหรือปรับปรุง) หรือการเพิ่มความลึกของฐานรากเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาจากอาคารข้างเคียงที่อยู่ติดกันซึ่งเรียกว่า ?Precautionary Underpinning? (การเสริมฐานรากเพื่อป้องกันความเสียหาย)

การเสริมฐานรากอาคารในสมัยเริ่มแรก ส่วนใหญ่กระทำเพราะอาคารเกิดการทรุดตัวอันเป็นผลมาจากฐานรากไม่สามารถรับน้ำหนักได้ ชาวโรมันได้ทำการเสริมฐานรากและค้ำยันโบสถ์ Porta Capena (แสดงในภาพที่ 1) การเสริมฐานรากอาคารในครั้งนั้นทำไว้อย่างหยาบๆ โครงสร้างหินก่ออันเทอะทะที่ค้ำยันอาคารไว้ไม่ให้ล้ม ทำให้วิหารดูด้อยความงามลงไปมาก

ตัวอย่างของการเสริมฐานรากอาคารในยุคเริ่มต้นมีอยู่หลายแห่งแต่ที่น่าสนใจที่สุดก็คืองานที่ชาวฝรั่งเศสได้ทำ ไว้เมื่อคริสต์ศตวรรษที่ 13 ณ เมือง Carcassonne ในครั้งนั้นมีความจำเป็นต้องขยายป้อมปราการที่ชาว Visigoths สร้างไว้ตั้งแต่คริสต์ศตวรรษที่ 9 ชาวฝรั่งเศสจึงทำการขุดลอกดินด้านนอกกำแพงเก่าออก จึงทำให้กำแพงมีพฤติกรรมเสมือนเขื่อนกันดินเนื่องจากผิวดินด้านในกำแพงมีระดับสูงกว่าด้านนอก ตัวป้อมเก่าจึงถูกดินดันเคลื่อนตัวออกด้านนอก ชาวฝรั่งเศสได้แก้ไขปัญหานี้ด้วยการก่อกำแพงหินเสริมฐานรากป้อมไว้ โครงสร้างเสริมฐานรากป้อมนี้ ยังสังเกตเห็นได้ในปัจจุบัน ทั้งนี้เพราะก้อนหินที่ชาวฝรั่งเศสใช้มีขนาดโตกว่าที่ชาว Visigoths ใช้อยู่เดิม (ดูภาพที่2)

ภาพที่ 1 การเสริมฐานรากและค้ำยันโบสถ์โรมัน เพื่อป้องกันการพังทลาย

ภาพที่ 2 งานเสริมฐานรากป้อม Carcassonne ในยุคกลาง ประเทศฝรั่งเศส

ในยุคกลาง อาคารที่ประสพปัญหาเรื่องฐานรากมากที่สุดก็คือวิหารต่างๆ เพราะเป็นอาคารที่มีขนาดใหญ่โตที่สุดและหนักที่สุดในสมัยนั้น เช่น อาคารที่เป็นป้อมสูงของวิหารอีลี่ ในประเทศอังกฤษได้พังทะลายลงในคริสต์ศตวรรษที่ 10 และก็ไม่ได้สร้างส่วนนี้ขึ้นใหม่อีก วิหารบางหลังก็มีปัญหาอยู่เป็นศตวรรษ ดังเช่นมหาวิหารวินเชสเตอร์ ในประเทศอังกฤษ มหาวิหารนี้สร้างตั้งแต่คริสต์ศตวรรษที่ 11 โครงสร้างตั้งอยู่บนชั้นถ่านหินชนิดร่วน (peat) หนา 8 ฟุต มหาวิหารนี้ทรุดตัวไปประมาณ 3-4 ฟุต การเสริมฐานรากมีขึ้นในระหว่างปี ค.ศ.1905-1912 ภายใต้การอำนวยการของ ท่านเซอร์เฟรเดอริค ฟ๊อกซ์ โดยใช้วิธีการขุดบ่อใต้กำแพงผ่านชั้นถ่านหินชนิดร่วน และชั้นดินตะกอนทะลุลงไปจนถึงชั้นกรวด แล้วถมบ่อนั้นด้วยถุงคอนกรีต (ดูภาพที่ 3 และ 4)งานเหล่านี้ต้องทำใต้น้ำโดยใช้นักประดาน้ำชื่อ วิลเลี่ยม เอ วอล์คเคอร์ ซึ่งทำงานนี้เพียงคนเดียว เป็นเวลาถึงห้าปีครึ่ง ซึ่งเป็นงานที่น่ามหัศจรรย์จริงๆ ชื่อของนักประดาน้ำผู้นี้ได้ถูกจารึกไว้เป็นอนุสรณ์บนแผ่นสำริดประทับไว้ในมหาวิหารนี้ วิหารสตราเบอร์กก็เคยได้รับการเสริมฐานรากมาแล้ว โดยวิศวกรชาวเยอรมัน และชาวฝรั่งเศสในคริสต์ศตวรรษที่ 12 ตอนต้น ส่วนวิหารโบเวส์ ในประเทศฝรั่งเศสนั้น ก็ยังสร้างไม่เสร็จจนกระทั่งบัดนี้ เพราะตัววิหารพังแล้วพังอีกจนแก้ไม่ตก

ภาพที่ 3 และ 4 การเสริมฐานราก มหาวิหารวินเชสเตอร์ในประเทศอังกฤษ ที่ทำสำเร็จโดยใช้นักประดาน้ำเพียงคนเดียว

ตัวอย่างของสิ่งก่อสร้างทรุดตัวที่มีชื่อเสียงมากที่สุดในโลก คือหอเอนเมืองปิซา ที่มีความสูง 180 ฟุต (54 เมตร) ซึ่งเอียงออกจากแนวดิ่งถึง 14 ฟุต (4 เมตร) หอเอนนี้ทรุดตัวอย่างต่อเนื่องมาแล้วกว่า 600 ปี โดยในปี ค.ศ.1932 ได้มีการแก้ไขปัญหาการทรุดตัวโดยการเจาะรูผ่านฐานรากแล้วใช้น้ำปูนประมาณ 1,000 ตัน พ่นอัดเข้าไปชั้นดิน ซึ่งวิธีการนี้ใช้ไม่ได้ผล และการเอียงตัวก็ยังคงมีอยู่ต่อไป วิศวกรชาวอิตาลีที่ทำการศึกษาเรื่องนี้ ได้คาดการณ์ไว้ว่าหากไม่ได้มีการแก้ไขปัญหาการทรุดตัวนี้อย่างถูกต้องแล้ว หอเอนนี้จะพังทะลายลงมาใน 50-100 ปีข้างหน้า ในปัจจุบันได้มีความก้าวหน้าของศิลปะการเสริมฐานรากอาคารอย่างมากในอเมริกา ซึ่งผู้เขียนเห็นว่าสามารถทำการเสริมฐานรากหอเอนนี้ได้สำเร็จอย่างแน่นอน แต่อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งบัดนี้วิศวกรอิตาลีก็ยังคงศึกษาหาวิธีการเสริมฐานรากหอเอนแห่งนี้อยู่ และยังคงลังเลใจที่จะปฏิบัติการแก้ไขปัญหาอันยุ่งยากกับโครงสร้างที่จวนพังเช่นหอเอนนี้ (ดูภาพที่ 5)

ภาพที่ 5 งานเสริมฐานรากหอเอน ประเทศอิตาลี

ในสหรัฐอเมริกา การเสริมฐานรากอาคารครั้งแรกที่กระทำกันก็คือที่อนุสาวรีย์วอชิงตัน ในกรุงวอชิงตัน ซึ่งโครงสร้างดังกล่าวมีปัญหาการทรุดตัวตั้งแต่ยังสร้างไม่เสร็จ เนื่องจากฐานรากไม่สามารถแบกรับน้ำหนักของโครงสร้างได้ การแก้ไขทำโดยวิธีขยายขนาดฐานรากออก เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของโครงสร้าง

ภาพที่ 6 อนุสาวรีย์วอชิงตัน อนุสาวรีย์วอชิงตัน

ตำหนักศิลป์ในกรุงเม็กซิโก ประเทศเม็กซิโก เป็นตัวอย่างที่ดี ที่ชี้ให้เห็นถึงปัญหาของการที่ฐานรากไม่สามารถรับน้ำหนักอาคารได้ ในยุคสมัยใหม่ ตำหนักศิลป์นี้มีการทรุดตัวมากกว่า 10 ฟุต (3เมตร) นับตั้งแต่เริ่มก่อสร้างในปี ค.ศ.1904 โดยมีการทรุดตัวในอัตราครึ่งนิ้วต่อปี ลักษณะของฐานรากเป็นฐานแผ่คอนกรีตขนาดความหนา 6-10 ฟุต ตั้งอยู่บนชั้นดินตะกอนและชั้นเถ้าภูเขาไฟที่มีความหนาถึง 600 ฟุต (183 เมตร) ซึ่งตัวฐานรากแผ่นี้ มีน้ำหนักพอๆ กับตัวอาคารเลยทีเดียว จึงกลายเป็นการเพิ่มน้ำหนักให้กับชั้นดินก่อนที่จะเริ่มทำการก่อสร้างอาคารตำหนักศิลป์นี้เสียอีกความพยายามในการเสริมฐานรากอาคารตำหนักศิลป์นี้ประสพความล้มเหลวมาแล้วหลายครั้ง ในปี ค.ศ.1910-1913 มีการพ่นอัดฉีดซีเมนต์กว่า 70,000 ถุง เข้าไปใต้ฐานแผ่คอนกรีต แต่เนื่องจากชั้นดินใต้ฐานแผ่มีเม็ดละเอียดเกินกว่าที่ผงซีเมนต์จะแทรกตัวเข้าไปได้ วิธีการนี้จึงล้มเหลวอีก ในปี ค.ศ.1915 ได้มีการตอกเข็มเหล็กพืดแบบ interlock ล้อมรอบอาคารตำหนักศิลป์ไว้ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อจำกัดอาณาเขตชั้นดินทางด้านข้าง แต่เนื่องจากการทรุดตัวมีสาเหตุมาจากการอัดตัวของเม็ดดิน วิธีการนี้ก็ใช้ไม่ได้ผลอีกและอาคารตำหนักศิลป์ก็ทรุดตัวต่อไปเรื่อยๆการเสริมฐานรากอาคาร 2 วิธีนี้ คือการพ่นอัดน้ำซีเมนต์ และการตอกเข็มเหล็กพืดล้อมรอบอาคาร เป็นวิธีที่เคยมีการใช้ในการแก้ปัญหาการทรุดตัวของอาคารอยู่บ่อย ๆ แต่น้อยครั้งที่จะสำเร็จทั้งนี้ เพราะชั้นดินตะกอนแผ่ลงลึกมากเกินไป (ในที่นี้ลึกถึง 183เมตร) และจากเหตุผลที่ว่านี้ในทางปฏิบัติจึงไม่สามารถเสริมฐานรากอาคารให้ลึกถึงชั้นหินหรือชั้นดินแข็งเบื้องล่างได้ วิธีการที่น่าจะได้ผลก็คือการติดตั้งระบบแม่แรงเสริมฐานราก ซึ่งจะทำให้ตำหนักศิลป์นี้ได้ระดับ และเป็นการป้องกันอันตรายจากปัญหาการทรุดตัวไม่เท่ากัน

ภาพที่ 7 ตำหนักศิลป์แห่งแม็กซิโก

2.งานเสริมฐานรากในประเทศไทย

สำหรับในประเทศไทย ในอดีตก็มีโครงสร้างที่มีการก่อสร้างและเกิดการทรุดตัว จนจำเป็นจะต้องซ่อมแซมโดยการเสริมฐานรากซึ่งวิธีการที่ใช้ในการซ่อมแซมดังกล่าว ถือได้ว่าเป็นภูมิปัญญาของคนไทยล้วนๆ โดยมีตัวอย่างดังต่อไปนี้

2.1 งานเสริมฐานรากเจดีย์ภูเขาทอง

เจดีย์ภูเขาทอง ตั้งอยู่ในบริเวณวัดสระเกศ ซึ่งเป็นที่ประดิษฐานของพระบรมสารีริกธาตุ สร้างขึ้นเมื่อปลายรัชกาลที่ 3 ลักษณะของฐานรากเป็นเสาเข็มไม้ห่มลงไป แล้วนำไม้ซุงมาถักสานกันเป็นตาราง วางทับอีกที จากนั้นจึงก่อศิลาแลงขึ้นมาจนเกือบเสมอดิน แล้วก่อด้วยอิฐ สาเหตุของการทรุดตัวเนื่องจาก น้ำหนักของศิลาที่บรรจุข้างในเจดีย์มีมากเกินกว่าที่ฐานรากจะรับได้

การแก้ไขปัญหาการทรุดตัวนี้ ในครั้งแรก พระยาศรีพิพัฒน์ฯได้ใช้เสาเข็มไม้ตอกเป็นแพโดยรอบนอกฐานพระปรางค์ ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อป้องกันไม่ให้ดินเคลื่อนตัวออกทางด้านข้าง แต่วิธีนี้ไม่ประสบความสำเร็จ เจดีย์ภูเขาทองก็ยังคงมีการทรุดตัวอยู่ต่อไป

ต่อมาในสมัยรัชกาลที่ 4 ทรงโปรดให้พระยาศรีพิพัฒน์ (แพบุนนาค) และพระยาราชสงครามเป็นนายช่างซ่อมแปลงภูเขา ก่อพระเจดีย์ไว้บนยอด ถึงเดือน 6 ปีฉลู พ.ศ. 2408 ได้เสด็จไปวางศิลาฤกษ์และซ่อมจนตลอดรัชกาล จนมาเสร็จสมบูรณ์ในรัชกาลที่ 5 และทรงบรรจุบรมธาตุไว้ในพระเจดีย์เมื่อปี พ.ศ. 2421

จากการทรุดตัวของฐานรากนี้เอง ทำให้ศูนย์ของเจดีย์ภูเขาทองเบี่ยงเอนไปทางตะวันออกเฉียงเหนือประมาณ 5? นอกจากนี้ยังได้รับผลกระทบจากแรงระเบิดบริเวณสะพานพระพุทธยอดฟ้าฯ ซึ่งอยู่ห่างประมาณ 2 กิโลเมตร ในระหว่างสงครามโลกครั้งที่2 จึงทำให้องค์เจดีย์แตกร้าวมากขึ้นอีก ซึ่งความจริงรอยแตกร้าวนี้ได้ถูกค้นพบโดย Carl Block ตั้งแต่ พ.ศ. 2424 หลังจากสร้างเสร็จเพียง 3 ปีเท่านั้น

สมเด็จพระสังฆราช จึงให้หม่อมหลวงชูชาติ กำภู ดำเนินการซ่อมแซม ซึ่งท่านได้ใช้วิธีลดน้ำหนักของโครงสร้างประมาณ10% และใช้วิธีการที่เรียกว่า Top Down Rehabilitation ในการแก้ไข ซึ่งก็ทำให้เจดีย์ภูเขาทอง มั่นคงอยู่มาจนถึงทุกวันนี้

ภาพที่ 8 เจดีย์ภูเขาทอง

ภาพที่ 9 การซ่อมแซมเจดีย์ภูเขาทองโดยวิธี Top Down Rehabilitation

2.2 งานเสริมฐานรากพระปฐมเจดีย์

พระปฐมเจดีย์ ตั้งอยู่ที่จังหวัดนครปฐม เป็นพระเจดีย์ที่สร้างครอบซ้อนกันถึง 3 องค์ สันนิษฐานว่า เริ่มก่อสร้างเมื่อราวพ.ศ.300 รูปแบบของฐานรากเชื่อว่าสร้างบนดินโดยตรงไม่มีการตอกเสาเข็ม

พ.ศ. 2398 รัชกาลที่ 4 ทางทรงโปรดให้ก่อสร้างเป็นเจดีย์ทรงระฆังไม่มีฐานทักษิณครอบหุ้มเจดีย์เดิม

พ.ศ. 2403 ระหว่างการก่อสร้าง เกิดพายุฝนตกหนักหลายวันติดต่อกัน ทำให้เจดีย์เกิดการทรุดตัว ต้องทำการก่อสร้างใหม่ โดยขยายฐานให้กว้างและสูงกว่าเดิม เสริมโครงสร้างให้แข็งแรง โดยใช้ไม้ซุงปักเป็นโครงโดยรอบองค์ รัดให้ติดกันด้วยโซ่เหล็กขนาดใหญ่เป็นเปลาะๆ แล้วก่ออิฐถือปูนหุ้มข้างนอกเป็นเจดีย์ทรงระฆัง ดังที่เห็นในปัจจุบัน

ภาพที่ 10 พระปฐมเจดีย์

ภาพที่ 11 พระปฐมเจดีย์

2.3 งานเสริมฐานรากพระที่นั่งอนันตสมาคม

เป็นรูปแบบอิตาลียุคเรเนซอง มีลักษณะรูปคล้ายรูปกางเขน เป็นอาคาร 2 ชั้นสูงจากดิน แบบเดิมไม่มีห้องใต้ดินและได้มีการแก้ไขอาคารเพื่อป้องกันการทรุดตัวของโครงสร้าง โดยทำฐานรากชนิด Floating Foundation ลักษณะคล้ายเรือลอยอยู่บนดินอ่อนเพื่อรับน้ำหนักของอาคารส่วนบนลึกจากระดับพื้นดิน 3.5 ม.โครงสร้างของอาคารส่วนใหญ่เป็นอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก มีเสาเข็มเข็มอยู่ตามกำแพงเพื่อรับน้ำหนักของอาคาร (WallBearing) พื้นชั้นล่างใต้อาคารบริเวณนอก Wall bearing เป็นHand Dug Caisson ลึกประมาณ 4 เมตร ใช้เป็นฐานรากรับน้ำหนักพื้นชั้นล่างของพระที่นั่ง

ภาพที่ 12 ด้านหน้าพระที่นั่งอนันตสมาคมหลังจากสร้างเสร็จสมบูรณ์

ขณะทำการก่อสร้างเกือบเสร็จเกิดการเคลื่อนตัวของพระที่นั่ง โดยปรากฏรอยแตกร้าวที่ผนังบางแห่ง ซึ่งพบโดย ErcoleManfredi (ชื่อไทยคือนายเอกฤทธิ์ หมั่นเฟ้นดี) บุคคลผู้นี้ได้เป็นผู้ประสานงานในการก่อสร้างพระที่นั่งอนันตสมาคม และเป็นบุคคลที่พบรอยแตกร้าวในผนังของพระที่นั่งฯ และได้ทำงานในกรมโยธาธิการจนพระที่นั่งฯ เสร็จสมบูรณ์

การแก้ไขปัญหาการทรุดตัวของพระที่นั่งฯ ใช้วิธีการขุดดินใต้พระที่นั่งฯออก ซึ่งมีความลึกประมาณ 4 ม. และทำฐานรากแผ่ลักษณะ Floating Foundation คล้ายเรือลอยในดิน ทำให้แรงกดบนดินใต้ฐานรากลดลงประมาณ 3 ตัน/ตร.ม. จากของเดิมก่อนที่มีการแก้ไข 9 ตัน/ตร.ม. ในปัจจุบันจึงเหลือน้ำหนักอาคารที่ถ่ายลงดินประมาณ 6 ตัน/ตร.ม. ซึ่งถ้าไม่มีการแก้ไขในลักษณะนี้แล้วพระที่นั่งฯคงเกิดการวิบัติก่อนโครงสร้างนี้จะเสร็จ จึงเชื่อได้ว่าการแก้ไขฐานรากของพระที่นั่งฯ ในลักษณะดังกล่าวนี้ เป็นภูมิปัญญาไทยในหลักการ (Conceptual Idea) แต่การออกแบบก่อนการแก้ไขเป็นของต่างชาติ ลักษณะของการแก้ไขฐานรากลักษณะนี้เราเรียกกันว่า Precautionary Underpinning (การเสริมฐานรากเพื่อป้องกันความเสียหาย) คือการแก้ไขฐานรากเพื่อป้องกันการเสียหายโดยการลดน้ำหนักที่จะถ่ายลงในดิน

2.4 งานเสริมฐานรากอาคารเรียนโรงเรียน ลาซาล

อาคารเรียน ยวง เดอ ลาซาล เป็นอาคารเรียนคอนกรีตเสริมเหล็ก4 ชั้น ความยาว 104 เมตร ความกว้าง 9.75 เมตร(หรือเปรียบเทียบกับอาคารพาณิชย์ 4 ชั้น 26 คูหาติดกัน) ก่อสร้างเสร็จและเปิดใช้งานเมื่อ ปี พศ. 2504 ต่อมาในปี พ.ศ. 2543 ผู้เขียนได้เริ่มเข้าไปตรวจสอบอาคารดังกล่าว พบว่าอาคารดังกล่าว มีการทรุดตัวที่แตกต่างกันและมีการทรุดตัวเรื่อยๆมา และเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ

โดยพบว่าระดับส่วนที่สูงสุดกับส่วนที่ต่ำสุดแตกต่างกันประมาณ60 เซนติเมตร แต่ไม่พบว่าอาคารมีรอยแตกร้าวของโครงสร้างหลักแต่อย่างใด ดังนั้นเพื่อหาสาเหตุการทรุดตัวของอาคาร โดยที่ไม่มีแบบก่อสร้างของอาคารเดิม ผู้เขียนจึงต้องสำรวจอาคารเชิงลึกโดยการขุดตรวจสอบฐานรากอาคาร ซึ่งพบว่าอาคารได้ถูกก่อสร้างโดยใช้เสาเข็มไม้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 เซนติเมตรยาว 6 เมตร แต่ละฐานรากจะมีเสาเข็มไม้จำนวน 49 ต้นเหมือนกันทุกฐานรากของอาคาร และจากการตรวจสอบน้ำหนักขององค์อาคารที่ถ่ายลงสู่ฐานราก พบว่าฐานรากของอาคารแนวด้านหน้ารับน้ำหนักมากกว่าแนวด้านหลังเกือบ 2 เท่า ด้วยเหตุนี้ผู้เขียนจึงพบว่าสาเหตุการทรุดตัวของอาคารดังกล่าวเกิดจากประเด็นหลักๆดังนี้

1. เนื่องจากปลายเสาเข็มของอาคารอยู่ในชั้นดินเหนียวอ่อนทำให้ดินเหนียวอ่อนเกิดการยุบตัวคายน้ำหรือ ที่เรียกว่ากระบวนการ Consolidation ของดินเหนียวอ่อน ซึ่งการยุบตัวคายน้ำของดินเหนียวอ่อนอยู่ในช่วง Primary Consolidation.
2. น้ำหนักอาคารที่ถ่ายลงฐานราก พบว่าน้ำหนักของอาคารที่ลงฐานรากอาคารแนวด้านหน้ามีมากกว่ากว่าแนวด้านหลังเกือบ 2 เท่า ส่งผลให้หน่วยแรงที่กระจายน้ำหนัก ของเสาเข็มแนวด้านหน้ามากกว่าแนวด้านหลังของฐานราก มีผลให้ดินเหนียวอ่อนบริเวณแนวด้านหน้าอาคารเกิดการเร่งการยุบตัวคายน้ำมากกว่าแนวด้านหลัง เนื่องจากน้ำหนักของแนวด้านหน้าอาคารที่ลงมากกว่าแนวด้านหลัง จึงส่งผลให้อาคารดังกล่าวเกิดการทรุดตัวที่แตกต่างกัน


ภาพที่ 13 อาคารเรียน ยวง เดอ ลาซาลโรงเรียนลาซาลมีการทรุดตัว แตกต่างกันประมาณ 60 เซ็นติเมตร



ภาพที่ 14 แบบจำลองการทรุดตัวที่แตกต่างกันของของอาคารเรียน ยวงเดอ ลาซาลโรงเรียนลาซาล



ภาพที่ 15 และ 16 การขุดตรวจสอบฐานรากอาคารเรียน ยวง เดอ ลาซานพบว่า ฐานรากอาคารใช้เสาเข็มไม้ขนาด 6นิ้ว ยาว 6เมตร



ภาพที่ 17 ฐานรากอคารมีเสาเข็มไม้จำนวน 49 ต้นต่อฐาน

การแก้ไขและซ่อมแซมอาคารให้หยุดการทรุดตัวใช้วิธีการแก้ไขและซ่อมแซมด้วยการเสริมความแข็งแรงของฐานราก หรือที่เรียกว่า Underpinning โดยใช้เข็ม Micro pile ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 เซนติเมตรโดยกดเสาเข็ม Micropile ลงชั้นดินแข็งที่ออกแบบความปลอดภัยไว้ 20 ตันต่อต้น พร้อมทั้งยกปรับระดับอาคารอยู่ในระดับเดิม แล้วยกปรับระดับเพิ่มขึ้นอีก 180เซนติเมตร รวมการยกปรับระดับอาคารทั้งหมด 230 เซนติเมตร



ภาพที่ 18 การเสริมฐานรากอาคารโดยการกดเสาเข็ม Micro Pile



ภาพที่ 19 การประกอบฐานรากอาคารเรียนใหม่



ภาพที่ 20 การยกปรับระดับอาคาร 230 เซนติเมตร



ภาพที่ 21 แบบจำลองอาคารหลังจากเสริมความแข็งแรงฐานรากและยกยกปรับระดับแล้วเสร็จ

สุดท้ายนี้ผู้เขียนมีความเห็นว่า งานเสริมฐานรากอาคารนั้นมีลักษณะเป็นงานก่อสร้างที่ต้องใช้ความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน ถึงแม้ว่าโดยทั่วไปแล้วดูจะเป็นงานอันตราย แต่จริงๆ แล้วถือว่าเป็นงานที่มีความปลอดภัยสูงมาก เช่นเดียวกับงานโยธาขนาดใหญ่อย่างอื่น แต่ทั้งนี้ต้องมีการออกแบบและวางแผนงานในการดำเนินงานที่ดี ซึ่งในการนี้จำเป็นต้องอาศัยประสบการณ์และความรู้ความเชี่ยวชาญของวิศวกรเป็นหลัก

3. บรรณานุกรม

[1] Edward E. White, 1962. FOUNDATION ENINEER.CIVILENGINEERING SERIES. United Stated of America : McGRAWHILL.

[2] สืบศักดิ์ พรหมบุญ และคณะ, . งานเสริมฐานรากอาคารในประเทศไทย.

[3] สืบศักดิ์ พรหมบุญ, 2543.ฐานรากพระที่นั่งอนันตสมาคม งานฐานราก2000.

[4] สืบศักดิ์ พรหมบุญ และชูเลิศ จิตเจือจุน,2003. รูปแบบการวิบัติของฐานรากในประเทศไทย. วิศวกรรมฐานราก 46, โดยคณะอนุกรรมการสาขาวิศวกรรมปฐพี วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยในพระบรมชูปถัมน์