มารู้จัก “การวิบัติของฐานราก” ต้นตออาคารหอพักย่านพันท้ายฯ ทรุดตัวลงมา

กรณี “หอพักป้าเยี่ยม” อาคารห้องพักให้เช่าความสูง 3 ชั้น รวม 30 ห้อง ในพื้นที่หมู่ที่ 2 ต.พันท้ายนรสิงห์ อ.เมืองฯ จ.สมุทรสาคร เกิดการทรุดตัวลงมา เมื่อเวลา 19.08 น. ของวันที่ 19 ส.ค. ที่ผ่านมา ทำให้ตัวอาคารทั้งหมดเอนเอียงไปทางด้านหลังซึ่งเป็นพื้นที่บ่อน้ำ ผู้พักอาศัยต้องวิ่งหนีตายเอาชีวิตรอดอย่างจ้าละหวั่น

แม้จะโชคดีที่ผู้พักอาศัย 58 ชีวิต ไม่มีใครได้รับบาดเจ็บหรือเสียชีวิต แต่ก็ได้รับความเดือดร้อน เนื่องจากไม่สามารถหยิบเอาทรัพย์สินที่มีอยู่ในหอพักออกมาได้ อีกทั้งจักรยานยนต์ที่จอดอยู่หน้าหอพักได้รับความเสียหาย กระทั่งมีการเปิดให้ขนย้ายข้าวของเครื่องใช้ที่จำเป็น และทรัพย์สินมีค่าออกมา เพื่อบรรเทาความเดือดร้อนในเบื้องต้น

โดยปฏิบัติการขนย้ายทรัพย์สินมีค่าและสิ่งของที่จำเป็นครั้งนี้ ใช้วิธีให้เจ้าหน้าที่กู้ภัยและเจ้าของห้องพักเข้าไปในห้องแบบ 1 ต่อ 1 เร่งขนย้ายข้าวของเครื่องใช้ที่จำเป็นและมีค่าออกมาก่อน จากนั้นจะมีเจ้าหน้าที่อีกชุดหนึ่ง ช่วยนำสิ่งของเครื่องใช้ที่อยู่ในห้องตามออกมาภายหลัง เริ่มจากชั้น 3 ลงมา พบว่าบริเวณชั้น 1 ซึ่งมีห้องพักจำนวน 10 ห้อง ได้รับความเสียหายมากที่สุด

จากการตรวจสอบของคณะกรรมการชุดเฉพาะกิจ และข้อสรุปของสำนักควบคุมและตรวจสอบอาคาร กรมโยธาธิการและผังเมือง เมื่อวันที่ 21 ส.ค. บ่งชี้ว่า สาเหตุไม่น่าจะมาจากเรื่องของการก่อสร้าง แต่เกิดจาก “การวิบัติของฐานราก” เพราะฐานรากบริเวณด้านหลังอาคาร ซึ่งอยู่ติดกับแอ่งน้ำ เกิดการทรุดตัวอย่างทันทีทันใด ทำให้เกิดการดึงรั้งของโครงสร้างอาคารบริเวณด้านหน้า ส่งผลให้ฐานรากอาคารส่วนที่เหลือทรุดตัวลงมาทั้งหมด

ส่วนการวิบัติของฐานรากจะเกิดจากอะไรนั้น ต้องทำการตรวจสอบต่อไป หลังจากที่รื้อถอนอาคารเรียบร้อยแล้ว

นอกจากนี้ ยังพบว่าอาคารทรุดตัวลง เกินกว่ามาตรฐานที่วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมป์ (วสท.) กำหนด ซึ่งค่ามาตรฐานคือในเวลา 24 ชั่วโมง ต้องทรุดตัวไม่เกิน 6 มิลลิเมตร แต่ตอนนี้ค่าที่ตรวจสอบได้มากถึง 8 มิลลิเมตร อีกทั้งยังพบรอยแตกร้าวที่ผนังอาคารชั้น 2 เพิ่มมากขึ้นด้วย ถือว่าเป็นอันตรายอย่างมาก

อบต.พันท้ายนรสิงห์ จึงตัดสินใจประกาศห้ามเข้าตัวอาคารเด็ดขาด พร้อมออกหนังสือคำสั่งรื้อถอนอาคาร ซึ่งในวันที่ 24 ส.ค. นายวัฒนา แตงมณี นายก อบต.พันท้ายนรสิงห์ จะเรียกเจ้าของอาคารมารับทราบหนังสือคำสั่งรื้อถอน และเร่งหาวิศวกรประเมินงาน กับผู้รับเหมาจัดทำออกแบบ พร้อมนำเสนอแผนการรื้อถอนอาคารให้ทราบ เพื่อให้ความเห็นชอบในการรื้อถอนต่อไป

แม้หลายคนอาจเห็นภาพอาคารทรุดตัวจากเหตุการณ์นี้ แต่อาจสงสัยว่า “การวิบัติของฐานราก” หมายถึงอะไร?

บทความทางวิชาการ เรื่อง “รูปแบบการวิบัติของฐานรากในประเทศไทย” ที่เขียนโดย นายสืบศักดิ์ พรหมบุญ และนายชูเลิศ จิตเจือจุน ในนาม บริษัท อินเตอร-คอนซัลท์ จำกัด สาระสำคัญระบุว่า การวิบัติของอาคารในปัจจุบัน มีสาเหตุหลายประการ เช่น การออกแบบผิดพลาด การใช้งานผิดวัตถุประสงค์ ฐานรากทรุดตัว การก่อสร้างไม่ได้มาตรฐาน ฯลฯ

ถ้าความเสียหายเกิดขึ้นกับโครงสร้างหลักที่อยู่ด้านบน เช่น เสา คาน พื้น การซ่อมแซมสามารถทำได้ง่าย รวดเร็ว และค่าใช้จ่ายที่ไม่สูงนัก ผิดกับความเสียหายที่เกิดขึ้นกับฐานราก ที่นอกจากจะทำการซ่อมแซมแก้ไขได้ยากแล้ว ยังสูญเสียค่าใช้จ่ายมากด้วย โดยรูปแบบการวิบัติของฐานรากในประเทศไทย มีหลายรูปแบบ

ข้อ 1 เสาเข็มมีความบกพร่องหรือไม่สมบูรณ์ มีพฤติกรรมเสมือนเสาเข็มสั้น ถ้าหากมีความบกพร่องมาก จะสามารถสังเกตพฤติกรรมการทรุดตัวได้ตั้งแต่ยังก่อสร้างไม่เสร็จ แต่ถ้าบกพร่องเพียงเล็กน้อย ในช่วงแรกอาจไม่สามารถสังเกตเห็นการทรุดตัวได้ แต่เมื่อเวลาผ่านไปโครงสร้างรับน้ำหนักมากขึ้น เสาเข็มไม่สามารถรับน้ำหนักโครงสร้างได้ ก็จะเกิดการทรุดตัวอย่างรวดเร็ว

สาเหตุเกิดจากการฝืนตอกเสาเข็มลงในชั้นดินแข็ง ซึ่งพบมากที่สุด รองลงมาคือ การนำเสาเข็มที่ยังไม่ได้อายุมาใช้งาน เสาเข็มแตกร้าวระหว่างขนส่งหรือติดตั้ง การเชื่อมรอยต่อของเสาเข็มไม่ได้มาตรฐาน การก่อสร้างเสาเข็มเจาะที่ไม่ได้มาตรฐาน เสาเข็มขาดกลาง เกิด Necking และการเคลื่อนตัวด้านข้างของดินระหว่างการตอกไปดันเสาเข็มที่ตอกก่อนหัก

“ข้อสังเกตก็คือ ในหลายครั้งที่เข้าสำรวจสาเหตุการทรุดตัวของอาคาร พบว่าเสาเข็มต้นมุมอาคาร มีการทรุดตัวสูงที่สุดอันเนื่องมาจากเสาเข็มหัก ทั้งๆ ที่เป็นต้นที่รับน้ำหนักน้อยที่สุด แต่เมื่อพิจารณาจากข้อมูลการตอกเสาเข็มแล้ว พบว่าเสาเข็มต้นดังกล่าว เป็นเสาเข็มที่ถูกตอกไว้แต่ต้นแรก”

ข้อ 2 เสาเข็มรับน้ำหนักมากเกินไป ซึ่งเกิดจากการใช้งานผิดวัตถุประสงค์จากที่ได้ออกแบบไว้ในตอนแรก เช่น อาคารพาณิชย์ 2 ชั้นครึ่ง ต่อเติมเพิ่มเป็น 4 ชั้น ทำให้มีน้ำหนักเพิ่มขึ้น 1.6 เท่า แม้ฐานรากเดิมจะเผื่อค่าอัตราส่วนความปลอดภัย (โดยปกติมีค่า 2.5 เท่า) แต่ถ้าต่ำกว่าหรือได้รับผลกระทบจากปัจจัยอื่น เสาเข็มอาจรับน้ำหนักไม่ไหวและเกิดการวิบัติในที่สุด

การถมดินเพื่อหนีน้ำท่วม ในพื้นที่ที่มีการทรุดตัวของดิน จึงแก้ปัญหาด้วยการถมดินให้สูงขึ้นเพื่อหนีน้ำ ทำให้เพิ่มน้ำหนักกดทับให้กับดินอ่อนที่อยู่ข้างใต้ ทำให้เกิดการทรุดตัวเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่า มีการถมดินเพื่อยกระดับพื้นภายในตัวอาคาร โดยไม่ทุบพื้นชั้นล่างทิ้ง ทำให้ยังคงเกิดแรงยึดเหนี่ยวและแรงเสียดทานที่รอยต่อ ฐานรากต้องรับภาระเพิ่มมากขึ้นและเกิดการวิบัติ

นอกจากนี้ ยังมีวิศวกรผู้ออกแบบประเมินกำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มสูงเกินจริง ไม่มีข้อมูลดิน ใช้กำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มมากเกินไป และเลือกใช้วิธีประเมินกำลังรับน้ำหนักความปลอดภัยของเสาเข็ม ตามหนังสือหรือคู่มือประกอบการขายของบริษัทเสาเข็ม ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยโดยประมาณของพื้นที่กรุงเทพฯ แต่จะมีความผิดพลาดเมื่อนำไปใช้ในพื้นที่ดินอ่อนมากๆ

ข้อ 3 เสาเข็มอยู่ในชั้นดินอ่อน และกระจายน้ำหนักไม่เท่ากัน เช่น การก่อสร้างฐานรากเสาเข็มที่อยู่ในชั้นดินอ่อน แต่ไม่มีการคำนวณค่าหน่วยแรง (Stress) ที่เสาเข็มแต่ละต้นต้องรับ เมื่อรับน้ำหนักต่างกัน การทรุดตัวก็จะแตกต่างกันไปด้วย หรือการออกแบบพื้นชั้นที่ 1 เป็นแผ่นพื้นวางบนดิน แต่บางส่วนกลับถ่ายน้ำหนักเสมือนแผ่นพื้นวางบนคาน เพิ่มน้ำหนักให้ฐานรากมากขึ้น

ข้อ 4 การเคลื่อนตัวด้านข้างของดิน เช่น อาคารสร้างอยู่ใกล้ตลิ่ง หรือคูคลอง โดยไม่มีการก่อสร้างโครงสร้างป้องกันดินพัง เมื่อเวลาผ่านไป ดินบริเวณตลิ่งถูกน้ำกัดเซาะมากขึ้น ทำให้มีความลาดชันของตลิ่งสูงมากขึ้นตาม เมื่อระดับน้ำลดลงอย่างรวดเร็ว ลาดดินจะเกิดการพังทลาย หากอยู่ในขอบเขตของฐานราก จะเกิดแรงดันดินปริมาณมหาศาล ดันให้เสาเข็มหักในที่สุด

อีกสาเหตุหนึ่ง คือการขุดดินลึกใกล้กับโครงสร้างอาคารเดิม โดยการก่อสร้างห้องใต้ดิน หรือแก้มลิงรองรับน้ำฝนไว้ใต้ดิน ทำให้ค่าใช้จ่ายโครงสร้างป้องกันดินพังสูงขึ้น วิศวกรบางคนพยายามออกแบบให้ประหยัดที่สุดเพื่อลดค่าใช้จ่าย การที่วิศวกรออกแบบโครงสร้างป้องกันดินผิดพลาด และการตอกเสาเข็มใกล้เคียงกับโครงสร้างอาคารเดิม

ข้อ 5 เสาเข็มเยื้องศูนย์ มักเกิดกับฐานรากที่เป็นเสาเข็มต้นเดี่ยว พบในการสร้างโดยใช้เสาเข็มตอก โดยเฉพาะในบริเวณดินอ่อน หรือบริเวณใกล้ชายฝั่ง คู คลอง ที่ดินสามารถเคลื่อนตัวออกไปทางด้านข้างโดยง่าย เนื่องจากไม่มีสภาพของการจำกัดบริเวณ (Confinement) การตอกเสาเข็มซึ่งเป็นการแทนที่ดินจึงทำให้เกิดการเคลื่อนตัวทางด้านข้างได้ง่าย

ข้อ 6 ความยาวของเสาเข็มที่ใช้ไม่เท่ากัน มาจากวิศวกรออกแบบผิดพลาดตั้งแต่ต้น พิจารณาเฉพาะกำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มเพียงอย่างเดียว การต่อเติมอาคารโดยใช้เสาเข็มยาวไม่เท่ากัน การก่อสร้างอาคารใหม่ที่ใช้เสาเข็มยาวมาชิดกับอาคารเก่าที่เป็นเสาเข็มสั้น ในย่านที่อยู่อาศัยหนาแน่น ซึ่งตามกฎหมายอาคารที่สร้างขึ้นใหม่จะต้องมีระยะถอยร่นอย่างน้อย 2 เมตร

ข้อ 7 การต่อเติมโครงสร้างโดยใช้เสาเข็มเจาะ ซึ่งแตกต่างกับเสาเข็มตอก ซึ่งเสาเข็มเจาะจะมีการทรุดตัวสูงกว่าเสาเข็มตอกมากพอสมควร เนื่องจากการหดตัวของคอนกรีตที่ใช้หล่อเสาเข็ม และการทรุดตัวที่ปลายเสาเข็มมากกว่า อีกทั้งการฉาบปูนปกปิดรอยต่อ แรงยึดเหนี่ยวและแรงเสียดทานของปูนฉาบ อาจก่อให้เกิดปัญหาการทรุดเอียงของโครงสร้างใหม่ได้

ข้อ 8 เสาเข็มความยาวเท่ากันแต่วางตัวบนชั้นดินต่างชนิดกัน แม้จะไม่ค่อยเกิดขึ้นบ่อย เพราะมักจะมีการกำหนดค่าจำนวนครั้งของการยกตุ้มตอก (Blow Count) หากยังไม่ได้ค่าที่กำหนดก็จะต้องตอกเสาเข็มลงไปอีก แต่พบว่ามีผู้รับเหมาตอกเสาเข็ม ต้องการประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายในการตอก จึงทำการโกง Blow Count เพื่อให้ความลึกของเสาเข็มตามต้องการ

ข้อ 9 แรงยกตัว (Uplift Pressure) มักจะเกิดขึ้นกับบ่อเก็บน้ำใต้ดิน อ่างเก็บน้ำ บ่อบำบัดน้ำเสีย อาคารศึกษาสัตว์น้ำ ทำให้เสาเข็มหลุดออกจากโครงสร้าง

ข้อ 10 ดินยุบตัว (Collapsible Soil) พบมากในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ได้แก่ ดินลมหอบ (Loess) ที่มีการยึดเกาะของเม็ดดินแบบหลวมๆ มีโครงสร้างคล้ายรวงผึ้ง เมื่ออยู่ในสภาวะแห้งจะแข็งแรงเพราะมีออกไซด์ของเหล็กเป็นตัวเชื่อมประสาน แต่เมื่อสัมผัสถูกน้ำ พันธะของออกไซด์เหล็กจะถูกทำลาย ความสามารถในการรับน้ำหนักของดินลดลง เกิดการทรุดตัวเฉียบพลัน

ข้อ 11 เสียดทานลบและแรงฉุดลง (Negative Skin Friction and Down Drag Force) เกิดขึ้นในการออกแบบฐานรากที่ปลายเสาเข็มอยู่ในชั้นดินแข็ง และดินข้างบนเป็นดินอ่อนที่มีการยุบอัดตัวได้สูง ทำให้เกิดแรงฉุดลงต่อเสาเข็มสั้น และเสาเข็มสั้นถูกดึงออกจากฐาน และเกิดเสียดทานเป็นลบในเสาเข็มยาว เสาเข็มต้องรับภาระเพิ่มขึ้นและเสี่ยงต่อการวิบัติ

ข้อ 12 การกัดเซาะของใต้ดินที่ฐานราก มักเกิดขึ้นกับฐานรากแผ่ของอาคารที่ตั้งอยู่บนที่ลาดชัน เช่น ที่ลาดเขา ไหล่เขา ซึ่งมีการควบคุมการระบายน้ำที่ไม่ดีพอ ทำให้น้ำฝนหรือน้ำจากการใช้งานกัดเซาะดินใต้ฐานราก ทำให้เกิดการทรุดตัวหรือการเคลื่อนพังของลาดดิน

ข้อ 13 การวิบัติอันเนื่องมาจากแรงแบกทาน (Bearing Capacity Failure) เป็นบทเรียนของการวิบัติในอดีต เช่น เจดีย์ภูเขาทอง พระปฐมเจดีย์ ทำให้ปัจจุบันจะระมัดระวังในการก่อสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ที่มีน้ำหนักมากบนดินอ่อน และต้องมีฐานรากที่มั่นคงแข็งแรง ไม่เช่นนั้นจะทำให้เกิดการพังทลายได้ง่าย

บทความวิชาการดังกล่าว ระบุว่า มีวิศวกรจำนวนไม่น้อยไม่มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมการรับน้ำหนักของเสาเข็ม โดยคำนึงเฉพาะกำลังในการรับน้ำหนักได้ของเสาเข็มเท่านั้น ไม่ได้มีการคำนึงถึงพฤติกรรมการทรุดตัวของเสาเข็มที่ตามมา ดังนั้นหลักการออกแบบวิศวกรควรคำนึงถึงความปลอดภัยเป็นหลัก โดยคิดคำนวณให้รอบคอบถึงวิกฤตทั้งหมดที่อาจเกิดขึ้นได้

อ่านบทความวิชาการฉบับเต็ม คลิก