เสาเข็มเหล็กคืออะไร เลือกใช้อย่างไรให้เหมาะกับงานก่อสร้าง?

การตัดสินใจเลือกใช้วัสดุสำหรับงานฐานรากถือเป็นหัวใจสำคัญที่ส่งผลต่อความมั่นคงและอายุการใช้งานของสิ่งก่อสร้าง ปัญหาการทรุดตัวของอาคาร ดินอ่อนไม่สามารถรับน้ำหนักได้ หรือข้อจำกัดของพื้นที่ก่อสร้าง ล้วนเป็นความท้าทายที่วิศวกรและผู้รับเหมาต้องเผชิญ การเลือกประเภทเสาเข็มที่ไม่เหมาะสมอาจนำไปสู่ค่าใช้จ่ายที่บานปลายและความล่าช้าของโครงการได้ "เสาเข็มเหล็ก" โดยเฉพาะอย่างยิ่ง "เสาเข็มท่อเหล็ก" ได้กลายเป็นหนึ่งในทางเลือกที่ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่นหลายประการ แต่จะเลือกใช้อย่างไรให้ตอบโจทย์โครงการของคุณมากที่สุด บทความนี้มีคำตอบครับ

เสาเข็มเหล็ก (Steel Piles) คืออะไร?

เสาเข็มเหล็ก (Steel Piles) คือ ส่วนประกอบโครงสร้างที่ทำจากเหล็ก มีหลากหลายรูปทรง เช่น รูปตัว H (H-Beams), เหล็กแผ่น (Sheet Piles) หรือท่อเหล็ก (Pipe Piles) ถูกออกแบบมาเพื่อถ่ายเทน้ำหนักของสิ่งก่อสร้างลงสู่ชั้นดินที่ลึกลงไป ซึ่งมีความสามารถในการรับน้ำหนักได้ดีกว่าชั้นดินผิวดิน เสาเข็มเหล็กสามารถติดตั้งได้โดยวิธีการตอก การเจาะกด หรือวิธีการอื่นๆ ขึ้นอยู่กับสภาพหน้างานและประเภทของเสาเข็ม ด้วยความแข็งแรงทนทานและความหลากหลายในการใช้งาน ทำให้เสาเข็มเหล็กเป็นตัวเลือกที่สำคัญในงานวิศวกรรมฐานรากสมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง "เสาเข็มท่อเหล็ก" ที่มีการใช้งานอย่างกว้างขวาง

ประเภทของเสาเข็มท่อเหล็กที่ใช้ในงานก่อสร้าง

สำหรับเสาเข็มท่อเหล็ก (Steel Pipe Piles) ซึ่งเป็นประเภทหนึ่งของเสาเข็มเหล็กที่ได้รับความนิยมสูงนั้น สามารถแบ่งตามลักษณะของปลายท่อที่ใช้ในการติดตั้งได้เป็น 2 ประเภทหลักๆ เพื่อให้เหมาะสมกับสภาพชั้นดินและวัตถุประสงค์ในการรับน้ำหนักที่แตกต่างกัน ดังนี้ครับ

1. เสาเข็มท่อเหล็กแบบปลายเปิด (Open-End Piles)

เสาเข็มท่อเหล็กแบบปลายเปิด คือ เสาเข็มท่อเหล็กที่ปลายด้านล่างที่จมลงดินจะไม่มีการปิดคลุม ทำให้เมื่อตอกหรือกดเสาเข็มลงไป ดินจะเคลื่อนตัวเข้าไปภายในท่อ ซึ่งดินที่อัดแน่นภายในท่อนี้ (soil plug) สามารถช่วยเพิ่มความสามารถในการรับแรงเสียดทานและแรงแบกทานที่ปลายเสาเข็มได้ เสาเข็มประเภทนี้มักใช้ในกรณีที่ต้องการลดแรงต้านทานในการขับเคลื่อนเสาเข็มลงในชั้นดินเหนียวแข็งหรือทรายแน่น หรือเมื่อต้องการให้ปลายเสาเข็มทะลุผ่านชั้นดินแข็งบางๆ เพื่อลงไปหยั่งในชั้นดินที่แข็งแรงกว่า

2. เสาเข็มท่อเหล็กแบบปลายปิด (Closed-End Piles)

เสาเข็มท่อเหล็กแบบปลายปิด จะมีการเชื่อมแผ่นเหล็ก (steel plate) หรือติดตั้งหัวเสาเข็มรูปกรวย (conical shoe) ปิดที่ปลายด้านล่างของท่อ ก่อนทำการติดตั้ง การออกแบบนี้ทำให้ดินถูกแทนที่ออกไปด้านข้างของเสาเข็มขณะติดตั้ง และป้องกันไม่ให้ดินหรือน้ำเข้าไปภายในท่อ ทำให้ด้านในของท่อยังคงสะอาด เหมาะสำหรับการเทคอนกรีตเสริมเหล็กเข้าไปภายในท่อเพื่อเพิ่มกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของเสาเข็มให้สูงขึ้น หรือในกรณีที่ต้องการความมั่นใจในการรับแรงแบกทานที่ปลายเสาเข็มเป็นหลัก

ทำไมเสาเข็มท่อเหล็กจึงมีความสำคัญต่องานฐานรากสมัยใหม่?

เสาเข็มท่อเหล็กมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในงานฐานรากสมัยใหม่ ด้วยคุณสมบัติที่ตอบโจทย์ความท้าทายในการก่อสร้างหลากหลายรูปแบบ 

ประการแรกคือ ความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกสูง ทั้งน้ำหนักในแนวดิ่ง (Axial Load) จากตัวอาคาร และแรงกระทำด้านข้าง (Lateral Load) เช่น แรงลม หรือแรงดันดิน ทำให้เหมาะกับโครงสร้างขนาดใหญ่และอาคารสูง 

ประการที่สองคือ การสร้างความมั่นคงให้กับโครงสร้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีชั้นดินอ่อนหรือไม่สม่ำเสมอ เสาเข็มท่อเหล็กสามารถถ่ายน้ำหนักลงไปยังชั้นดินแข็งที่อยู่ลึกลงไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยลดปัญหาการทรุดตัวที่แตกต่างกันของอาคาร (Differential Settlement) 

ประการสุดท้ายคือ การแก้ปัญหาในพื้นที่ดินอ่อน ซึ่งเป็นลักษณะทางธรณีวิทยาที่พบได้บ่อยในหลายพื้นที่ เสาเข็มท่อเหล็กสามารถทะลุทะลวงชั้นดินอ่อนได้ดีกว่าเสาเข็มประเภทอื่นบางชนิด เพื่อไปถึงชั้นดินที่แข็งแรงกว่า ทำให้การก่อสร้างในพื้นที่ดังกล่าวมีความเป็นไปได้และปลอดภัยมากขึ้น

เสาเข็มท่อเหล็กใช้ทำอะไรได้บ้าง?

ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่น เสาเข็มท่อเหล็กจึงถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวางในโครงการก่อสร้างหลากหลายประเภท ตั้งแต่โครงการขนาดเล็กไปจนถึงโครงการขนาดใหญ่ที่มีความซับซ้อนสูง ตัวอย่างการใช้งานที่เห็นได้ชัดเจนของเสาเข็มท่อเหล็ก ได้แก่

• อาคารสูงและอาคารขนาดใหญ่ : รองรับน้ำหนักมหาศาลของโครงสร้าง เช่น อาคารสำนักงาน คอนโดมิเนียม โรงแรม หรือห้างสรรพสินค้า
• สะพานและโครงสร้างพื้นฐานทางคมนาคม : ใช้เป็นฐานรากสำหรับตอม่อสะพาน โครงสร้างทางยกระดับ หรือสถานีรถไฟฟ้า
• ท่าเทียบเรือและโครงสร้างทางทะเล : เหมาะสำหรับงานในทะเลหรือชายฝั่ง เช่น ท่าเรือ เขื่อนกันคลื่น แท่นขุดเจาะนอกชายฝั่ง เนื่องจากทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้ดี
• โรงงานอุตสาหกรรมและคลังสินค้า : รองรับเครื่องจักรหนักและโครงสร้างขนาดใหญ่ของโรงงาน
• งานเสริมความมั่นคงของฐานรากเดิม (Underpinning) : ใช้เสริมกำลังฐานรากของอาคารเดิมที่เกิดการทรุดตัวหรือต้องการเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก
• กำแพงกันดินและโครงสร้างป้องกันการพังทลาย : ใช้เป็นส่วนหนึ่งของระบบกำแพงกันดิน หรือป้องกันการกัดเซาะของตลิ่ง

​

ข้อดี-ข้อเสียของเสาเข็มท่อเหล็ก

การเลือกใช้เสาเข็มท่อเหล็กนั้น จำเป็นต้องพิจารณาทั้งข้อดีและข้อเสีย เพื่อให้การตัดสินใจสอดคล้องกับความต้องการของโครงการและงบประมาณมากที่สุด

ข้อดีของเสาเข็มท่อเหล็ก

• ความสามารถในการรับน้ำหนักสูง : สามารถรับน้ำหนักได้ทั้งแรงกด (Compression) แรงดึง (Tension) และแรงดัด (Bending Moment) รวมถึงแรงกระทำด้านข้าง (Lateral Loads) ได้ดีเยี่ยม
• ทะลุทะลวงชั้นดินแข็งได้ดี : ด้วยความแข็งแรงของวัสดุเหล็กและรูปทรงของท่อ ทำให้สามารถตอกหรือกดผ่านชั้นดินแข็ง ดินปนกรวด หรืออุปสรรคใต้ดินได้ดีกว่าเสาเข็มประเภทอื่น
• ปรับความยาวหน้างานได้ง่าย : สามารถตัดต่อความยาวของเสาเข็มได้ง่ายด้วยการเชื่อม ทำให้มีความยืดหยุ่นในการปรับให้เข้ากับความลึกของชั้นดินที่แตกต่างกันในแต่ละจุด
• เชื่อมต่อกับโครงสร้างส่วนบนได้ง่าย : การเชื่อมต่อหัวเสาเข็มท่อเหล็กเข้ากับฐานราก (Pile Cap) หรือโครงสร้างส่วนบนทำได้สะดวกและมีความแข็งแรงสูง
• ปริมาณดินที่ถูกแทนที่น้อย (สำหรับปลายเปิด) : เสาเข็มท่อเหล็กแบบปลายเปิดจะแทนที่ดินน้อยกว่าเสาเข็มแบบทึบตันขนาดเดียวกัน ทำให้ลดผลกระทบต่ออาคารข้างเคียงในบางสภาพดิน
• ควบคุมคุณภาพได้ง่าย : สามารถตรวจสอบคุณภาพของท่อเหล็กได้ตั้งแต่โรงงานผลิต และตรวจสอบการติดตั้งหน้างานได้
• ความทนทานสูง : หากมีการป้องกันการกัดกร่อนที่เหมาะสม เสาเข็มท่อเหล็กจะมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน

ข้อเสียและข้อควรพิจารณาของเสาเข็มท่อเหล็ก

• ราคาสูงกว่าวัสดุอื่นในบางกรณี : ต้นทุนวัสดุเหล็กอาจสูงกว่าเสาเข็มคอนกรีต โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงความผันผวนของราคาเหล็กในตลาดโลก
• เสียงและการสั่นสะเทือนขณะตอก (ถ้าใช้วิธีตอก) : การติดตั้งเสาเข็มท่อเหล็กด้วยวิธีการตอก อาจก่อให้เกิดเสียงดังและการสั่นสะเทือนที่ส่งผลกระทบต่อบริเวณข้างเคียง จึงอาจไม่เหมาะกับพื้นที่ชุมชนหนาแน่น เว้นแต่จะใช้วิธีการติดตั้งแบบอื่น เช่น การเจาะกด (Press-in) หรือการเจาะนำ (Pre-drilling)
• การป้องกันการกัดกร่อน : เหล็กเป็นวัสดุที่สามารถเกิดสนิมได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการป้องกันการกัดกร่อนที่เหมาะสม เช่น การเคลือบผิว (Coating) การใช้เหล็กที่มีส่วนผสมทนการกัดกร่อน หรือการป้องกันด้วยวิธี Cathodic Protection โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการกัดกร่อน เช่น ดินเค็ม หรือบริเวณที่สัมผัสน้ำทะเล

​

หลักการเลือกเสาเข็มท่อเหล็กให้เหมาะสมกับโครงการ

การเลือกเสาเข็มท่อเหล็กให้เหมาะสมกับโครงการนั้นต้องอาศัยการวิเคราะห์ข้อมูลรอบด้าน เพื่อให้ได้ฐานรากที่มั่นคงแข็งแรง ปลอดภัย และคุ้มค่ากับการลงทุน ปัจจัยสำคัญที่ควรนำมาพิจารณาประกอบด้วย

• สภาพชั้นดิน : ข้อมูลการเจาะสำรวจดินเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ต้องทราบประเภทของดิน ความแข็งแรงของดินแต่ละชั้น ระดับน้ำใต้ดิน และคุณสมบัติอื่นๆ เพื่อประเมินความสามารถในการรับน้ำหนักของดิน และเลือกชนิดของปลายเสาเข็ม (ปลายเปิด/ปลายปิด) รวมถึงวิธีการติดตั้งที่เหมาะสม
• ขนาดและน้ำหนักของโครงสร้าง : ต้องทราบน้ำหนักบรรทุกทั้งหมดที่กระทำต่อฐานราก ทั้งน้ำหนักคงที่ (Dead Load) และน้ำหนักจร (Live Load) รวมถึงแรงกระทำด้านข้าง เพื่อคำนวณขนาด เส้นผ่านศูนย์กลาง ความหนา และจำนวนของเสาเข็มท่อเหล็กที่ต้องการ
• สภาพแวดล้อมของสถานที่ก่อสร้าง : พิจารณาข้อจำกัดของพื้นที่ เช่น การเข้าถึงของเครื่องจักรขนาดใหญ่, อาคารข้างเคียงที่อาจได้รับผลกระทบจากการสั่นสะเทือน, และความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนของเหล็ก (เช่น ใกล้ทะเล หรือในพื้นที่ดินเค็ม)
• งบประมาณโครงการ : เปรียบเทียบค่าใช้จ่ายโดยรวมของเสาเข็มท่อเหล็กกับเสาเข็มประเภทอื่น โดยคำนึงถึงค่าวัสดุ ค่าติดตั้ง ค่าขนส่ง และค่าบำรุงรักษาในระยะยาว
• ข้อกำหนดและกฎหมาย : ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดทางวิศวกรรมและกฎหมายควบคุมอาคารที่เกี่ยวข้อง
• วิธีการติดตั้ง : เลือกวิธีการติดตั้งที่เหมาะสมกับสภาพหน้างานและประเภทของเสาเข็ม เพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและอาคารข้างเคียง

​

สรุปบทความ

การเลือกใช้ "เสาเข็มเหล็ก" และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง "เสาเข็มท่อเหล็ก" นับเป็นทางออกที่ชาญฉลาดสำหรับงานฐานรากที่ต้องการความแข็งแรง ทนทาน และความยืดหยุ่นในการก่อสร้าง การทำความเข้าใจถึงประเภท คุณสมบัติ มาตรฐาน ข้อดีข้อเสีย รวมถึงหลักการเลือกใช้ที่ถูกต้อง จะช่วยให้โครงการของคุณดำเนินไปได้อย่างราบรื่นและมั่นคงตามหลักวิศวกรรม

COTCO METAL WORKS พร้อมเป็นส่วนหนึ่งในความสำเร็จของโครงการคุณ ด้วยผลิตภัณฑ์ท่อเหล็กตะเข็บเกลียว หรือท่อสไปรัลคุณภาพสูง ที่เหมาะสำหรับนำไปใช้เป็นเสาเข็มท่อเหล็กประสิทธิภาพเยี่ยม หากคุณกำลังมองหาโซลูชันสำหรับงานเสาเข็ม หรือต้องการคำปรึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของเรา ติดต่อผู้เชี่ยวชาญจาก COTCO METAL WORKS ได้เลยวันนี้ที่เบอร์โทรศัพท์ 02-285-2700 หรือ Line OA : @cotcometalworks เรายินดีให้บริการ