เสาเข็มดินซีเมนต์ หรือที่รู้จักกันในชื่อ Soil-Cement Column (SCC) กำลังเป็นที่นิยมในวงการก่อสร้าง สำหรับงาน ปรับปรุงคุณภาพดิน ซึ่ง SCC เป็นวิธีการที่คล้ายกับการตอกเสาเข็มแบบดั้งเดิมที่เราคุ้นเคย (Prestressed Concrete Pile) แต่แตกต่างกันตรงที่ SCC เป็นการหล่อเสาเข็มในพื้นที่หน้างานโดยตรงผ่านการผสมซีเมนต์กับดินเดิม ซึ่งถือว่าเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ใช้เครื่องจักรพิเศษในการ ปั่นผสมดิน-ซีเมนต์-น้ำ เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับดินในพื้นที่ที่ต้องการปรับปรุง
โดยในบทความนี้แอดมินจะพาทุกคนไปทำความรู้จักกับ วิธีการทำเสาเข็มดินซีเมนต์ ด้วยวิธีการ Jet Grouting และ Deep Cement Mixing (DCM) กันอย่างละเอียด พร้อมทั้งเรียนรู้การใช้เทคนิค DCM ผ่านตัวอย่างโครงการ ที่นำเทคโนโลยีมาใช้สร้างเสาเข็มดินซีเมนต์ ในโครงการจริงที่ผ่านมา
วิธีการสร้างเสาเข็มดินซีเมนต์
ในวงการก่อสร้าง เสาเข็มดินซีเมนต์ (SCC) มีหลายวิธีที่ใช้ในการก่อสร้าง แต่ในประเทศไทยมักพบว่า วิธีการ Jet Grouting มักถูกใช้งานอย่างแพร่หลายตามไซต์งานต่างๆ ซึ่งเป็นเรื่องที่เข้าใจได้ อย่างไรก็ตาม วิธีการ Deep Cement Mixing (DCM) ก็เป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่สามารถใช้ได้เช่นกัน โดยทั้งสองวิธีมีข้อแตกต่างกันในด้านเทคนิคและปัจจัยที่ส่งผลต่อการทำงาน บทความนี้จะอธิบายรายละเอียดและเปรียบเทียบข้อดีข้อเสียของแต่ละวิธีในส่วนต่อไป
วิธีการ Jet Grouting เพื่อการสร้างเสาเข็มดินซีเมนต์
สำหรับในวิธีการแรกนี้ ที่ใช้ในการสร้างเสาเข็มดินซีเมนต์ เราจะมาพูดถึง วิธีการ Jet Grouting ซึ่งเป็นวิธีการที่มักเห็นได้ทั่วไปในประเทศไทย เนื่องจากสามารถทำงานได้คล่องในพื้นที่จำกัด เพราะเป็นการทำงานผ่านเครื่อจักรที่มีขนาดเล็ก
หลักการทำงานของ Jet Grouting นั้นคือการอัดฉีดซีเมนต์เหลว ด้วยแรงดันสูงผ่านอุปกรณ์ก้านเจาะ (Drill String) ที่เจาะลงในชั้นดินอ่อน หลังจากนั้นจะใช้แรงดันสูง (100-600 บาร์) เพื่อทำลายเนื้อดินอ่อนเดิมและผสมซีเมนต์เข้ากับดินจนกลายเป็น เสาเข็มดินซีเมนต์ ที่มีความแข็งแรง
รูปภาพตัวอย่างการวิธีการ Jet Grouting
แต่ทั้งนี้ในการทำ เสาเข็มดินซีเมนต์ (SCC) ด้วยวิธีนี้นั้นก็ยังมีโอกาสเจอความผิดพลาดอยู่บ้างในบางพื้นที่ โดยเฉพาะพื้นที่ความแปรปรวนของชั้นดินสูง ทำให้ต้องใช้ความรู้ทาง วิศวกรรมธรณีขั้นสูง ในการคำนวณความสัมพันธ์ระหว่างความแข็งของดินและแรงดันที่ใช้ในการอัดฉีด หากแรงดันไม่เหมาะสม เช่น ใช้แรงดันต่ำกับดินที่แข็งมาก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ SCC ที่ได้ก็จะเล็กกว่าที่ออกแบบไว้ ในทางกลับกัน หากใช้แรงดันสูงเกินไปกับดินที่อ่อน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางก็อาจใหญ่เกินไป เช่นเดียวกันครับ
นอกจากนี้ยังมีปัจจัยสำคัญอื่นๆ ที่ส่งผลต่อคุณภาพของ เสาเข็มดินซีเมนต์ (SCC) เช่น อัตราการหมุนของหัวเจาะ, อัตราการยกก้านเจาะ, อัตราส่วนน้ำต่อปูนซีเมนต์ (Water-Cement Ratio; W/C) และปริมาณซีเมนต์ที่ใช้ หากไม่สามารถควบคุมปัจจัยเหล่านี้ได้ดีเพียงพอ ผลลัพธ์ของ SCC ที่สร้างขึ้นอาจไม่ตรงตามมาตรฐาน เช่น ขนาดของเสาเข็มไม่สม่ำเสมอตลอดช่วงความลึก หรือเมื่อเก็บตัวอย่าง SCC มาทดสอบ อาจพบว่าค่ากำลังอัดแกนเดียว (Unconfined Compressive Strength; UCS) และค่าความสมบูรณ์ของเสาเข็ม (Rock Quality Designation; RQD) รวมถึง Core Recovery (CR) ต่ำกว่าที่กำหนดไว้ครับ
วิธีการ Deep Cement Mixing (DCM) เพื่อการสร้างเสาเข็มดินซีเมนต์
เป็นอีก 1 วิธีการที่ใช้ในการสร้าง เสาเข็มดินซีเมนต์ ในอีกรูปแบบหนึ่งที่สามารถทำได้ โดยวิธีการ Deep Cement Mixing (DCM) เป็นวิธีการก่อสร้าง SCC ด้วยแรงดันต่ำ (Low Pressure Mechanic Mixing)
วิธีการ Deep Cement Mixing (DCM) หรือที่เรียกว่า การปั่นซีเมนต์แบบผสมลึก มีหลักการทำงานโดยใช้ ใบมีดปั่นผสม (Mixing Blade) เพื่อเจาะและทำลายเนื้อดินเดิม จากนั้นจะฉีดซีเมนต์เหลวเข้าไปผสมกับดินผ่านแรงดันต่ำ ขณะยกและลดก้านเจาะเพื่อสร้าง เสาเข็มดินซีเมนต์ (SCC) ขึ้นมา
จุดเด่นของการใช้วิธี DCM ที่เห็นได้ชัด ก็คือความสามารถในการควบคุม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเสา SCC ที่ทำได้เป็นอย่างดี เนื่องจากขนาดของใบมีดที่ใช้จะกำหนดขนาดหน้าตัดของเสาเข็ม และยังสามารถควบคุมอัตราการปล่อยซีเมนต์ (Flow Rate) เพื่อป้องกันการสูญเสียซีเมนต์เกินความจำเป็น (Cement Loss) แต่ทั้งนี้แล้ววิธี DCM ก็ยังคงต้องอาศัย ความรู้ทางหลักวิศวกรรมธรณีขั้นสูง เช่นเดียวกับวิธี Jet Grouting เพื่อให้ได้เสาเข็มที่มีคุณภาพสูงสุดครับ
รูปภาพตัวอย่างวิธีการ Deep Cement Mixing (DCM)
ที่มา: Sarulla Geothermal Power Plant Project by Geoharbour group
ตัวอย่างโครงการ ที่นำเทคโนโลยีมาใช้สร้างเสาเข็มดินซีเมนต์
ซึ่งในช่วงเวลาที่ผ่านมาทางบริษัทจีโอฮาร์เบอร์ คอนสตรัคชั่น ก็เคยได้ผ่านประสบการณ์ในการนำเทคโนโลยีมาใช้ใน การสร้างเสาเข็มดินซีเมนต์ เช่นเดียวกันในโครงการ งานปรับปรุงคุณภาพดินสำหรับโครงการสร้างโรงไฟฟ้าถ่านหินมาตาร์บารี (Matabari Power Plant) ที่เป็นโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ ภายใต้การลงทุนของ JICA ที่อยู่ทางตอนใต้ของประเทศบังกลาเทศ
รูปภาพโครงการ Matabari Power Plant ประเทศบังกลาเทศ
ที่มา: Matarbari Power Plant Project by Geoharbour group
ในครั้งนี้ จีโอฮาร์เบอร์ฯ ได้เข้าร่วมในโครงการนี้ด้วยการเลือกใช้วิธีการ Deep Cement Mixing (DCM) ในการสร้างเสาเข็มดินซีเมนต์ เพื่อเพิ่มเสถียรภาพของลาดดิน เนื่องจากพื้นที่โครงการอยู่ติดกับทะเลและมีลักษณะเป็นดินอ่อนนุ่ม ซึ่งสำรวจพบว่าชั้นดินมีความลึกถึง 10-20 เมตร ประกอบด้วยดินเหนียว ดินตะกอน และดินทรายผสมกัน อีกทั้งยังมีการ ขุดลอกและถมดิน (Dredging & Reclamation) ในบางพื้นที่ ทำให้สภาพดินในโครงการแปรปรวนสูงมาก โดยมีค่า SPT-N Value ตั้งแต่ต่ำกว่า 4 ในชั้นดินเหนียวอ่อนไปจนถึงมากกว่า 30 ในชั้นทราย
หากไม่ได้ทำการปรับปรุงคุณภาพดินในอนาคต อาจเกิดการทรุดตัวและลาดดินอาจพัง ทางโครงการจึงได้ทำการปรับปรุงดินด้วยวิธี PVD Surcharge ในพื้นที่ตรงกลาง พร้อมสร้าง เสาเข็มดินซีเมนต์ (SCC) รอบพื้นที่เพื่อเสริมความแข็งแรง
โดยจีโอฮาร์เบอร์เลือกใช้เครื่องจักร DCM รุ่น DH-658 ที่มีมอเตอร์ขนาด 250 HP ซึ่งเป็นเครื่องจักรขนาดใหญ่ ช่วยให้สามารถสร้างเสาเข็มดินซีเมนต์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.2 เมตรได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ โดยได้ก่อสร้าง SCC เสร็จสิ้นแล้ว 2.2 ล้านลูกบาศก์เมตรจากทั้งหมด 3.75 ล้านลูกบาศก์เมตร หรือคิดเป็น 59% ของสัญญากับผู้รับเหมาหลัก Penta-Ocean Construction Co., Ltd.
รูปภาพโครงการ Matabari Power Plant ประเทศบังกลาเทศ
ที่มา: Matarbari Power Plant Project by Geoharbour group
สรุปวิธีการสร้าง เสาเข็มดินซีเมนต์ ทั้ง 2 วิธี
ทั้ง Jet Grouting และ Deep Cement Mixing (DCM) ต่างก็เป็นวิธีการสร้าง เสาเข็มดินซีเมนต์ (SCC) เพื่อปรับปรุงคุณภาพดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งสองวิธีมีความแตกต่างกันในด้านเทคนิคการทำงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม หากต้องการโฟกัสไปที่เรื่องของขนาดหน้าตัดของ SCC ที่เท่ากัน วิธี DCM มักใช้พลังงาน (ไฟฟ้าหรือน้ำมัน) น้อยกว่าและเกิดของเสียน้อยกว่าวิธี Jet Grouting
แต่ทั้งนี้การเลือกใช้วิธีการสร้าง SCC ก็ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ ที่ต้องพิจารณาให้ดี เช่น สภาพพื้นที่หน้างาน, ลักษณะชั้นดิน, งบประมาณ และระยะเวลาดำเนินงาน ยกตัวอย่างเช่น หากพื้นที่หน้างานมีขนาดจำกัด Jet Grouting อาจเหมาะสมกว่า เนื่องจากเครื่องจักรมีขนาดเล็กและเข้าถึงพื้นที่แคบได้สะดวก แต่หากเป็นพื้นที่เปิดโล่งขนาดใหญ่ DCM จะเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม เพราะสามารถควบคุมต้นทุนและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ดีกว่านั่นเองครับ
เป็นอย่างไรกันบ้างครับ หลังจากอ่านบทความนี้ของเราแล้ว หวังว่าทุกคนจะมีความเข้าใจที่มากขึ้น และได้รับความรู้ดี ๆ เกี่ยวกับวิธีการสร้างเสาเข็มดินซีเมนต์ (Soil Cement Column) กันมากขึ้นครับ ทั้งนี้สำหรับใครที่ต้องการติดตาม อ่านเกร็ดความรู้เพิ่มเติมไปกับเรา จีโอฮาร์เบอร์ก็สามารถติดตามเราได้ในช่องทางต่าง ๆ ทั้งทาง เว็บไซต์ Facebook Instagrasm Tiktok และ Youtube ได้เลยครับ
