เหตุแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในภูมิภาคเมื่อปี 2568 ที่แรงสั่นสะเทือนรับรู้ได้ถึงอาคารสูงในกรุงเทพฯ ทำให้คำถามเรื่อง "ดินใต้ตึกของเรา" กลับมาอยู่ในความสนใจอีกครั้ง หลายคนแปลกใจว่าทำไมแผ่นดินไหวที่ศูนย์กลางอยู่ไกลนับพันกิโลเมตรถึงทำให้ตึกในกรุงเทพฯ โยกจนรู้สึกได้ คำตอบส่วนสำคัญไม่ได้อยู่ที่ตัวอาคารอย่างเดียว แต่อยู่ที่ ชั้นดินใต้อาคาร บทความนี้อธิบายกลไกที่ชั้นดินกำหนดชะตาอาคารตอนแผ่นดินไหว และการเจาะสำรวจดินตอบโจทย์นี้อย่างไร
กลไกที่ 1: ดินอ่อนขยายแรงสั่นสะเทือน (Site Amplification)
คลื่นแผ่นดินไหวเดินทางผ่านชั้นหินแข็งด้วยความเร็วสูง แต่เมื่อเข้าสู่ชั้นดินอ่อนใกล้ผิวดิน คลื่นจะช้าลงและ ขยายแอมพลิจูด ขึ้น — หลักการเดียวกับคลื่นทะเลที่ยกตัวสูงขึ้นเมื่อเข้าสู่น้ำตื้น ยิ่งชั้นดินอ่อนหนา ผลขยายยิ่งชัด และที่สำคัญ คาบการสั่นของชั้นดินอาจไปพ้องกับคาบธรรมชาติของอาคารสูง เกิดการสั่นพ้อง (Resonance) ทำให้อาคารบางช่วงความสูงสั่นแรงเป็นพิเศษ
นี่คือเหตุผลที่กรุงเทพฯ — เมืองบนแอ่งดินเหนียวอ่อนหนา (อ่านเพิ่มเติมเรื่องดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯ กับงานฐานราก) — รู้สึกถึงแผ่นดินไหวที่ศูนย์กลางอยู่ไกลได้ชัดกว่าพื้นที่ดินแข็ง และเป็นเหตุผลที่มาตรฐานการออกแบบต้านทานแผ่นดินไหวของไทยกำหนดค่าแรงสำหรับพื้นที่แอ่งกรุงเทพฯ ไว้เป็นการเฉพาะ อาคารสองหลังที่ออกแบบเหมือนกันทุกอย่าง หลังหนึ่งบนดินแข็ง อีกหลังบนแอ่งดินอ่อน จะได้รับแรงจากแผ่นดินไหวลูกเดียวกันไม่เท่ากัน
กลไกที่ 2: ดินเหลว (Liquefaction) — เมื่อทรายกลายเป็นของเหลว
Liquefaction เกิดกับ ชั้นทรายหลวมถึงแน่นปานกลางที่อิ่มน้ำ (อยู่ใต้ระดับน้ำใต้ดิน) เมื่อถูกเขย่าซ้ำ ๆ อย่างรวดเร็ว กลไกโดยสรุปมี 3 ขั้น:
- แรงสั่นทำให้เม็ดทรายพยายามจัดเรียงตัวแน่นขึ้น — เหมือนเขย่าขวดทรายแล้วทรายยุบตัวลง
- แต่น้ำในโพรงดินระบายออกไม่ทัน — การสั่นเกิดเร็วมาก น้ำที่ถูกบีบไม่มีทางไป แรงดันน้ำในโพรงดินจึงพุ่งสูงขึ้น
- เมื่อแรงดันน้ำสูงจนเม็ดทรายแทบไม่สัมผัสกัน — ดินจะสูญเสียกำลังเกือบทั้งหมด พฤติกรรมเหมือนของเหลวข้น รับน้ำหนักอาคารไม่ได้อีกต่อไป
ผลที่ตามมา: อาคารทรุดจมหรือเอียงทั้งหลัง ทรายผสมน้ำพุ่งขึ้นตามรอยแตกเป็น "ภูเขาไฟทราย" (Sand Boil) พื้นดินแตกแยกและไหลด้านข้าง (Lateral Spreading) ท่อหรือถังใต้ดินลอยตัวขึ้น — ความเสียหายลักษณะนี้พบในเหตุแผ่นดินไหวใหญ่ทั่วโลก และเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่อาคารซึ่งโครงสร้างยังดีอยู่กลับใช้งานไม่ได้เพราะฐานรากวิบัติ
พื้นที่แบบไหนเสี่ยง Liquefaction
- ชั้นทรายหลวมอิ่มน้ำระดับตื้น เช่น ที่ราบริมแม่น้ำ ตะกอนทรายที่สะสมตัวใหม่ พื้นที่ถมทะเลหรือถมทรายที่ไม่ได้บดอัดแน่น
- พื้นที่น้ำใต้ดินตื้น — ยิ่งระดับน้ำใต้ดินสูง ชั้นทรายยิ่งอิ่มน้ำใกล้ผิวดิน (ดูเพิ่มเติมเรื่องระดับน้ำใต้ดินมีผลกับฐานรากอย่างไร)
- พื้นที่ใกล้รอยเลื่อนมีพลัง ในภาคเหนือ ภาคตะวันตก และภาคใต้บางส่วนของไทย ซึ่งอยู่ในเขตพื้นที่เฝ้าระวังแผ่นดินไหวตามกฎหมาย
ส่วนดินเหนียวล้วน ๆ ไม่เกิด Liquefaction แบบทราย แต่มีปัญหาการขยายคลื่นตามกลไกแรกแทน — คนละโจทย์ แต่ต้องการข้อมูลดินเหมือนกัน
กฎหมายและมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
ประเทศไทยมีกฎกระทรวงว่าด้วยการออกแบบอาคารต้านทานแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว ซึ่งกำหนดให้อาคารบางประเภทในพื้นที่เสี่ยงต้องออกแบบต้านทานแผ่นดินไหว โดยมีมาตรฐานกรมโยธาธิการและผังเมือง (มยผ. 1301/1302) เป็นแนวทางการคำนวณ ทั้งนี้รายละเอียดว่าอาคารประเภทใด พื้นที่ใด เข้าเกณฑ์บ้าง ขึ้นกับฉบับที่บังคับใช้ ณ ขณะนั้น จึงควรให้วิศวกรผู้ออกแบบตรวจสอบฉบับล่าสุดสำหรับโครงการของคุณ
หัวใจที่เกี่ยวกับงานสำรวจดินคือ การคำนวณแรงแผ่นดินไหวต้องรู้ ประเภทชั้นดิน (Site Class) ของที่ตั้งอาคาร ซึ่งจำแนกจากคุณสมบัติชั้นดินช่วงลึกประมาณ 30 เมตรแรก เช่น ค่า SPT N-value หรือกำลังรับแรงเฉือนของดิน — ข้อมูลเหล่านี้ได้จากการเจาะสำรวจดินโดยตรง อาคารบนดินอ่อนจะถูกกำหนดแรงออกแบบสูงกว่าอาคารเดียวกันบนดินแข็ง
📌 หมายเหตุ: บทความนี้สรุปเพื่อความเข้าใจในภาพรวมเท่านั้น ไม่ใช่คำแนะนำทางกฎหมายหรือทางวิศวกรรมเฉพาะโครงการ ข้อกำหนดที่ใช้บังคับจริงขึ้นกับกฎกระทรวงและมาตรฐานฉบับล่าสุด โปรดปรึกษาวิศวกรผู้ออกแบบหรือหน่วยงานท้องถิ่น
การเจาะสำรวจดินช่วยอะไรในการรับมือแผ่นดินไหว
การเจาะสำรวจดินหนึ่งครั้งให้ข้อมูลหลายชั้นที่นำไปใช้ประเมินความเสี่ยงแผ่นดินไหวได้โดยตรง:
| ข้อมูลจากการเจาะสำรวจ | ใช้ทำอะไร |
|---|---|
| โปรไฟล์ชั้นดินและ SPT N-value ช่วง ~30 ม. แรก | จำแนก Site Class เพื่อกำหนดแรงแผ่นดินไหวออกแบบ |
| ตำแหน่งชั้นทรายหลวม + ระดับน้ำใต้ดิน | คัดกรองความเสี่ยง Liquefaction เบื้องต้น |
| ผลวิเคราะห์ขนาดเม็ดดินและความแน่น | ประเมินศักยภาพการเกิดดินเหลวของแต่ละชั้น |
| ระดับชั้นดินแข็ง/ชั้นทรายแน่น | ออกแบบเสาเข็มให้ถ่ายน้ำหนักลงชั้นที่ไม่เสี่ยงสูญเสียกำลัง |
สังเกตว่าความลึกที่ต้องการข้อมูล (~30 เมตร) มักลึกกว่างานสำรวจสำหรับฐานรากทั่วไปของอาคารเล็ก การกำหนดจำนวนหลุมเจาะและความลึกจึงควรคุยกับวิศวกรผู้ออกแบบตั้งแต่ต้นว่าต้องใช้ข้อมูลสำหรับจำแนก Site Class ด้วยหรือไม่
หากพบความเสี่ยง วิศวกรมีทางเลือกหลายระดับ ตั้งแต่ปรับระบบฐานราก ใช้เสาเข็มลึกผ่านชั้นเสี่ยงลงไปสู่ชั้นดินแน่น ไปจนถึงการปรับปรุงคุณภาพดิน (Ground Improvement) — ทุกทางเลือกเริ่มจากข้อมูลดินที่ถูกต้อง
สรุป
แผ่นดินไหวลูกเดียวกัน อาคารสองหลังที่ต่างกันแค่ "ดินใต้ตึก" อาจเสียหายต่างกันมหาศาล ทั้งจากการขยายคลื่นของดินอ่อนและความเสี่ยงดินเหลวของชั้นทรายอิ่มน้ำ การเจาะสำรวจดินจึงไม่ใช่แค่เรื่องรับน้ำหนักในภาวะปกติ แต่เป็นข้อมูลตั้งต้นของการออกแบบต้านทานแผ่นดินไหวตามกฎหมาย โดยเฉพาะอาคารในพื้นที่เฝ้าระวังและอาคารสูงบนแอ่งดินอ่อน