ในแบบฐานรากทั่วไป ฐานหนึ่งฐานมักมีเสาเข็มมากกว่าหนึ่งต้น คำถามที่ตามมาเสมอคือฐานที่มีเสาเข็ม 4 ต้นรับน้ำหนักได้ 4 เท่าของเสาเข็มต้นเดียวหรือไม่ คำตอบเชิงวิศวกรรมคือไม่จำเป็น และในดินเหนียวอ่อนแบบที่พบมากในกรุงเทพฯ และปริมณฑล มักได้น้อยกว่านั้น

ประสิทธิภาพเสาเข็มกลุ่ม (Group Efficiency) คืออะไร?

ประสิทธิภาพเสาเข็มกลุ่ม คืออัตราส่วนระหว่างกำลังรับน้ำหนักประลัยของกลุ่มเสาเข็มทั้งกลุ่ม กับผลรวมของกำลังรับน้ำหนักประลัยของเสาเข็มเดี่ยวแต่ละต้นที่อยู่ในกลุ่มนั้น เขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ว่า

🧮 นิยาม

ประสิทธิภาพกลุ่ม = กำลังประลัยของกลุ่มทั้งกลุ่ม ÷ (จำนวนเสาเข็ม × กำลังประลัยของเสาเข็มเดี่ยว)

ถ้าค่าที่ได้เท่ากับ 1 กลุ่มทำงานได้เต็มที่เหมือนเสาเข็มแต่ละต้นทำงานแยกกัน ถ้าน้อยกว่า 1 กลุ่มเสียกำลังไปเพราะเสาเข็มรบกวนกันเอง ถ้ามากกว่า 1 แปลว่าการติดตั้งช่วยปรับปรุงดินรอบข้างจนกลุ่มทำได้ดีกว่าผลบวก ซึ่งเกิดขึ้นได้จริงในบางกรณี

เมื่อจัดรูปสูตรใหม่ กำลังของกลุ่มจึงเท่ากับ ประสิทธิภาพกลุ่ม × จำนวนเสาเข็ม × กำลังของเสาเข็มเดี่ยว ตัวอย่างเช่น ถ้าประสิทธิภาพกลุ่มเท่ากับ 0.8 (ค่าสมมติเพื่ออธิบายเท่านั้น) ฐานรากเสาเข็ม 9 ต้นจะรับได้ประมาณ 7.2 เท่าของเสาเข็มต้นเดียว ไม่ใช่ 9 เท่า

ทำไมเสาเข็มที่อยู่ใกล้กันถึงรับน้ำหนักได้น้อยลง?

เสาเข็มที่อยู่ใกล้กันรับน้ำหนักได้น้อยลงเพราะใช้มวลดินก้อนเดียวกันรับแรง เสาเข็มแต่ละต้นถ่ายน้ำหนักลงดินสองทาง คือแรงเสียดทานผิวรอบตัวเสาเข็ม (Skin Friction) และแรงแบกทานที่ปลายเข็ม (End Bearing) ทั้งสองทางทำให้เกิดหน่วยแรงกระจายออกไปในมวลดินรอบเสาเข็ม เรียกกันว่ากระเปาะหน่วยแรง (Stress Bulb)

เมื่อเสาเข็มสองต้นอยู่ห่างกันมาก กระเปาะหน่วยแรงของแต่ละต้นแทบไม่ทับกัน ดินที่รองรับเสาเข็มต้นหนึ่งจึงไม่ถูกรบกวนจากอีกต้น แต่เมื่อเสาเข็มอยู่ชิดกัน กระเปาะหน่วยแรงซ้อนทับกัน ดินก้อนเดียวกันต้องรับแรงจากเสาเข็มหลายต้นพร้อมกัน หน่วยแรงในดินจึงสูงกว่าที่เสาเข็มเดี่ยวสร้างขึ้น ผลคือดินเข้าใกล้จุดวิบัติเร็วกว่า และทรุดตัวมากกว่าที่คำนวณจากเสาเข็มเดี่ยว

ภาพด้านล่างเทียบเสาเข็มที่ห่างกันประมาณ 4 เท่าของขนาดหน้าตัด (S ≈ 4D) กับที่ห่างกันประมาณ 2.5 เท่า (S ≈ 2.5D) ให้สังเกตว่ากระเปาะหน่วยแรงเริ่มซ้อนทับกันเมื่อระยะห่างลดลง

กระเปาะหน่วยแรงของเสาเข็มกลุ่มเมื่อระยะห่างมากเทียบกับระยะห่างน้อย และแนวโน้มประสิทธิภาพกลุ่มตามระยะห่าง สองช่องเป็นรูปตัดฐานรากบนเสาเข็มในชั้นดิน ช่องซ้ายระยะห่างศูนย์กลางถึงศูนย์กลางประมาณ 4 เท่าของขนาดหน้าตัด D กระเปาะหน่วยแรงของเสาเข็มแต่ละต้นแยกกัน แต่ละต้นทำงานเกือบอิสระ ประสิทธิภาพกลุ่มเข้าใกล้ 1 ช่องขวาระยะห่างประมาณ 2.5 เท่า กระเปาะซ้อนทับกันและรวมเป็นกระเปาะใหญ่ของทั้งกลุ่ม ดินก้อนเดียวรับแรงจากหลายต้น ประสิทธิภาพกลุ่มต่ำกว่า 1 ใต้แต่ละช่องมีผังฐานรากมุมบนแสดงตำแหน่งเสาเข็มและระยะ S แถบด้านล่างคือแนวโน้มตามระยะห่าง ต่ำกว่า 2 เท่าซ้อนทับมาก ต่ำกว่า 1 ชัดเจนและเสี่ยงวิบัติแบบก้อนในดินเหนียว 2.5 ถึง 3 เท่าพบมากที่สุด 3 ถึง 4 เท่าเข้าใกล้ 1 แต่ฐานรากใหญ่ขึ้น มากกว่า 4 เท่าประมาณ 1 แต่มักไม่คุ้ม ค่าที่ใช้ออกแบบจริงต้องกำหนดโดยวิศวกรจากข้อมูลดิน ระยะห่างเสาเข็ม → กระเปาะหน่วยแรงซ้อนทับแค่ไหน แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน S ≈ 4D · กระเปาะไม่ซ้อนทับ ประสิทธิภาพกลุ่มเข้าใกล้ 1 น้ำหนักบรรทุก S แต่ละต้นทำงานเกือบอิสระ ผัง S ≈ 2.5D · กระเปาะซ้อนทับ ประสิทธิภาพกลุ่ม < 1 น้ำหนักบรรทุก S ดินก้อนเดียวรับแรงจากหลายต้น ผัง 1 S < 2.0D เสี่ยงวิบัติแบบก้อน 2 S 2.5–3.0D พบมากที่สุดในแบบ 3 S 3.0–4.0D ใกล้ 1 · ฐานใหญ่ขึ้น 4 S > 4.0D ≈ 1 · มักไม่คุ้ม
ซ้าย: ระยะห่าง S ≈ 4D กระเปาะหน่วยแรงแยกกัน ประสิทธิภาพกลุ่มเข้าใกล้ 1 · ขวา: S ≈ 2.5D กระเปาะซ้อนทับจนดินก้อนเดียวรับแรงจากหลายต้น ประสิทธิภาพกลุ่มต่ำกว่า 1 · แถบด้านล่างสรุปแนวโน้มตามช่วงระยะห่าง (D = ขนาดหน้าตัดเสาเข็ม) เป็นภาพเชิงหลักการ ไม่ใช่ค่าสำหรับออกแบบ (ภาพ: SPN Soil Engineering)

ระยะห่างเสาเข็มมีผลกับประสิทธิภาพกลุ่มแค่ไหน?

ระยะห่างเป็นตัวแปรที่มีผลมากที่สุดตัวเดียว ยิ่งเสาเข็มห่างกัน กระเปาะหน่วยแรงยิ่งซ้อนทับน้อย และประสิทธิภาพกลุ่มยิ่งเข้าใกล้ 1 ในทางปฏิบัติวิศวกรมักระบุระยะห่างเป็นจำนวนเท่าของขนาดหน้าตัดเสาเข็ม วัดจากศูนย์กลางถึงศูนย์กลาง ระยะที่พบบ่อยในแบบฐานรากทั่วไปคือประมาณ 2.5–3 เท่า

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

ระยะห่าง (เท่าของขนาดเสาเข็ม)ระดับการซ้อนทับของหน่วยแรงแนวโน้มประสิทธิภาพกลุ่มข้อสังเกตหน้างาน
ต่ำกว่า 2.0 เท่าซ้อนทับมากต่ำกว่า 1 ชัดเจนเสี่ยงชนกันขณะติดตั้ง และเสี่ยงวิบัติแบบก้อนในดินเหนียว
2.5–3.0 เท่าซ้อนทับปานกลางต่ำกว่า 1 เล็กน้อยถึงใกล้ 1ช่วงที่พบมากที่สุดในแบบฐานรากทั่วไป
3.0–4.0 เท่าซ้อนทับน้อยเข้าใกล้ 1ฐานรากใหญ่ขึ้น ปริมาณคอนกรีตและเหล็กเพิ่ม
มากกว่า 4.0 เท่าแทบไม่ซ้อนทับประมาณ 1มักไม่คุ้มค่าก่อสร้าง ยกเว้นมีข้อจำกัดเฉพาะ

ตารางนี้แสดงแนวโน้มเชิงหลักการเท่านั้น ค่าประสิทธิภาพกลุ่มที่ใช้ออกแบบจริงขึ้นกับชนิดดิน วิธีติดตั้ง จำนวนต้น และรูปแบบการจัดวางของแต่ละฐาน วิศวกรผู้ออกแบบต้องกำหนดค่านี้จากข้อมูลเจาะสำรวจดินของโครงการนั้นโดยตรง ไม่ใช่หยิบตัวเลขจากตารางไปใช้

มีสูตรเชิงประสบการณ์หลายสูตรที่ตำราใช้ประมาณค่าประสิทธิภาพกลุ่มจากระยะห่างและจำนวนแถว เช่น สูตร Converse-Labarre ซึ่งยังพบในบางสเปกและตำราเรียน แต่ปัจจุบันหลายแนวทางถือว่าสูตรกลุ่มนี้เป็นเพียงการประมาณอย่างหยาบ ไม่ได้แทนการวิเคราะห์ที่อ้างอิงข้อมูลดินจริง

ภาพมุมสูงหน้างานจริงแสดงผังเสาเข็มหลังตัดหัวเสาเข็ม จัดวางเป็นกลุ่มตามแนวฐานรากด้วยระยะห่างสม่ำเสมอ
ผังเสาเข็มหน้างานจริงหลังตัดหัวเสาเข็ม — ระยะห่างศูนย์กลางถึงศูนย์กลางของเสาเข็มในแต่ละกลุ่มคือตัวแปรที่กำหนดว่ากระเปาะหน่วยแรงจะซ้อนทับกันมากแค่ไหน (ภาพ: SPN Soil Engineering)

การวิบัติแบบกลุ่ม (Block Failure) คืออะไร?

การวิบัติแบบกลุ่ม (Block Failure) คือกรณีที่เสาเข็มทั้งกลุ่มกับดินระหว่างเสาเข็มเคลื่อนลงพร้อมกันเป็นก้อนเดียว มักเกิดในดินเหนียวเมื่อเสาเข็มอยู่ชิดกันมากพอ ดินระหว่างเสาเข็มจะถูกยึดไว้จนเคลื่อนตัวไปพร้อมกับเสาเข็ม กลุ่มทั้งกลุ่มจึงมีพฤติกรรมเหมือนเสาเข็มขนาดใหญ่หนึ่งต้นที่มีหน้าตัดเท่ากับขอบนอกของกลุ่ม จึงเรียกอีกชื่อว่าการวิบัติแบบก้อน

เมื่อวิบัติในรูปแบบนี้ แรงต้านที่เหลืออยู่มีเพียงสองส่วน คือแรงเฉือนของดินรอบผิวด้านนอกของก้อน และแรงแบกทานของดินที่ฐานของก้อน แรงเสียดทานของผิวเสาเข็มแต่ละต้นที่อยู่ด้านในไม่ถูกใช้งาน เพราะดินด้านในเคลื่อนไปพร้อมกับเสาเข็มอยู่แล้ว

🧮 แรงต้านเมื่อวิบัติแบบก้อน

กำลังของก้อน (Block Capacity) = แรงเฉือนรอบผิวนอกของก้อน + แรงแบกทานที่ฐานของก้อน

แรงเฉือนรอบผิวนอก = เส้นรอบรูปของก้อน 2 × (Bg + Lg) × ความยาวเสาเข็ม L × กำลังรับแรงเฉือนเฉลี่ยของดินตลอดความยาว ส่วนแรงแบกทานที่ฐาน = พื้นที่ฐานก้อน Bg × Lg × กำลังแบกทานของดินที่ระดับปลายเข็ม โดย Bg และ Lg คือความกว้างและความยาวของขอบนอกกลุ่มเสาเข็ม

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

ประเด็นวิบัติทีละต้น (Individual Failure)วิบัติแบบก้อน (Block Failure)
รูปแบบการเคลื่อนตัวเสาเข็มเลื่อนลงในดิน ดินระหว่างเสาเข็มอยู่กับที่เสาเข็ม ดินระหว่างเสาเข็ม และฐานราก เคลื่อนลงพร้อมกัน
ผิวที่ให้แรงต้านผิวรอบเสาเข็มทุกต้น + ปลายเข็มทุกต้นผิวรอบนอกของก้อน + ฐานของก้อน
มักควบคุมเมื่อระยะห่างมาก หรือเป็นเสาเข็มแบกทานปลายในชั้นแข็งระยะห่างน้อย ในดินเหนียว และกลุ่มมีเสาเข็มหลายต้น
ผลต่อการออกแบบกำลังกลุ่มใกล้เคียงผลรวมของเสาเข็มเดี่ยวกำลังกลุ่มอาจต่ำกว่าผลรวมอย่างมีนัยสำคัญ

หลักปฏิบัติทางวิศวกรรมคือ ต้องตรวจทั้งสองกรณีแล้วใช้ค่าที่น้อยกว่าเป็นกำลังของกลุ่ม การมองข้ามกรณีวิบัติแบบก้อนเป็นความเสี่ยงสำคัญในดินเหนียวอ่อน ซึ่งเป็นชั้นดินหลักของกรุงเทพฯ และปริมณฑล อ่านลักษณะของชั้นดินอ่อนกรุงเทพฯ ได้ที่ ฐานรากบนชั้นดินอ่อนกรุงเทพฯ

ภาพแรกด้านล่างเป็นรูปตัด 2 มิติที่เทียบการวิบัติแบบก้อน (ช่อง ①) กับแนวคิดฐานรากเทียบเท่าที่ใช้ประเมินการทรุดตัว (ช่อง ②) ภาพที่สองเป็นแบบจำลอง 3 มิติของกลุ่มเสาเข็ม 3×3 ต้น ให้ดูกล่องสีแดงซึ่งแทนก้อนดินกับเสาเข็มที่เคลื่อนลงพร้อมกัน และขอบนอก Bg × Lg ที่ใช้ในสูตรด้านบน

แบบจำลอง 2 มิติ (รูปตัดด้านข้าง) เสาเข็มกลุ่มใต้ฐานราก เปรียบเทียบการวิบัติแบบก้อนกับแนวคิดฐานรากเทียบเท่าสำหรับประเมินการทรุดตัว ภาพซ้ายแสดงฐานรากเสาเข็มกลุ่มในดินเหนียว กลุ่มเสาเข็มกับดินที่อยู่ระหว่างเสาเข็มเคลื่อนลงพร้อมกันเป็นก้อนเดียว ขอบก้อนแสดงด้วยเส้นประสีแดงกว้าง Bg ลึกเท่าความยาวเสาเข็ม L แรงต้านเหลือเพียงแรงเฉือนรอบผิวนอกของก้อนและแรงแบกทานที่ฐานก้อน ระยะห่างเสาเข็มศูนย์กลางถึงศูนย์กลางคือ s ภาพขวาแสดงแนวคิดฐานรากเทียบเท่า สมมติว่าน้ำหนักทั้งหมดถ่ายลงเป็นฐานแผ่ขนาดเท่ากลุ่มเสาเข็มที่ระดับความลึกหนึ่ง แล้วกระจายลงไปกดชั้นดินเหนียวที่อัดตัวได้ใต้ปลายเสาเข็ม ซึ่งเป็นชั้นที่เสาเข็มเดี่ยวแทบไม่ส่งผลถึง รูปตัดด้านข้าง (2D Section) แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน s Bg (ขอบนอกกลุ่ม) L ① วิบัติแบบก้อน (Block Failure) กลุ่มเข็ม + ดินระหว่างเข็ม เคลื่อนลงพร้อมกัน แรงเฉือน รอบผิวนอกก้อน ดินระหว่างเข็ม ไปพร้อมกลุ่ม แรงแบกทาน ที่ฐานก้อน ② ฐานรากเทียบเท่า (Equivalent Raft) ใช้ประเมินการทรุดตัวของทั้งกลุ่ม ฐานรากเทียบเท่า ความลึกตามวิศวกร ชั้นดินอัดตัวได้ ใต้ปลายเข็ม ถูกกดโดยกลุ่ม หน่วยแรงจากกลุ่มลงลึกกว่าเข็มเดี่ยว → ฐานรากทรุดมากกว่าผลทดสอบเข็มต้นเดียว
แบบจำลอง 2 มิติ — ① วิบัติแบบก้อน: กลุ่มเสาเข็มกับดินระหว่างเสาเข็มเคลื่อนลงพร้อมกัน แรงต้านเหลือเพียงแรงเฉือนรอบผิวนอกของก้อนและแรงแบกทานที่ฐานก้อน ② ฐานรากเทียบเท่า: สมมติให้น้ำหนักถ่ายลงเป็นฐานแผ่ขนาดเท่ากลุ่มที่ความลึกหนึ่ง แล้วกระจายลงไปกดชั้นดินอัดตัวได้ใต้ปลายเข็ม ระดับและการกระจายแรงต้องกำหนดโดยวิศวกรผู้ออกแบบ (ภาพ: SPN Soil Engineering)
แบบจำลอง 3 มิติ ฐานรากเสาเข็มกลุ่ม 3×3 ต้นในดินเหนียว แสดงก้อนดินที่เคลื่อนไปพร้อมกลุ่มเสาเข็มกรณีวิบัติแบบก้อน ภาพสามมิติแสดงดินแบบโปร่ง ฐานรากเสาเข็มรับน้ำหนักจากเสาตอม่อ ใต้ฐานรากมีเสาเข็ม 9 ต้นจัดเป็นตาราง 3 คูณ 3 ระยะห่างศูนย์กลางถึงศูนย์กลาง s เท่ากันทั้งสองทิศ กล่องสีแดงโปร่งครอบเสาเข็มทั้งกลุ่มพร้อมดินระหว่างเสาเข็ม แทนก้อนที่เคลื่อนลงพร้อมกันเมื่อวิบัติแบบก้อน ลูกศรสีเขียวตามผิวด้านข้างของก้อนคือแรงเฉือนรอบผิวนอก และลูกศรที่ฐานก้อนคือแรงแบกทาน ใต้ปลายเสาเข็มมีชั้นดินที่อัดตัวได้ กรอบด้านขวาเป็นผังเสาเข็มมุมบนแสดงระยะ s และขนาดขอบนอกกลุ่ม Bg คูณ Lg แบบจำลอง 3 มิติ (3D) แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน s น้ำหนักจากเสาตอม่อ ฐานราก (Pile Cap) เสาเข็ม 3×3 = 9 ต้น ระยะห่าง s เท่ากันสองทิศ ก้อนดิน + เสาเข็ม เคลื่อนลงพร้อมกัน (Block) ชั้นดินอัดตัวได้ ใต้ปลายเข็ม ถูกกดโดยกลุ่ม แรงเฉือนรอบผิวนอก ตามขอบก้อนทั้ง 4 ด้าน แรงแบกทานที่ฐานก้อน พื้นที่ Bg × Lg ดินเหนียว แสดงแบบโปร่ง ผังเสาเข็ม (มุมบน) s Lg Bg × Lg = ขอบนอกของกลุ่ม
แบบจำลอง 3 มิติ — ดินแสดงแบบโปร่ง ฐานรากรับน้ำหนักจากเสาตอม่อลงเสาเข็ม 9 ต้น ระยะห่าง s เท่ากันสองทิศ กล่องสีแดงคือก้อนดินและเสาเข็มที่เคลื่อนไปด้วยกันเมื่อวิบัติแบบก้อน ผังมุมบนแสดงขอบนอกของกลุ่ม Bg × Lg ที่ใช้คำนวณแรงต้านของก้อน (ภาพ: SPN Soil Engineering)

เสาเข็มกลุ่มในดินทรายกับดินเหนียว ต่างกันอย่างไร?

ต่างกันได้ทั้งทิศทาง ไม่ใช่แค่ระดับ ในดินเหนียว ประสิทธิภาพกลุ่มมักต่ำกว่า 1 ส่วนเสาเข็มตอกในดินทรายหลวมอาจได้เท่ากับหรือมากกว่า 1

ในดินทรายหลวมที่ใช้เสาเข็มตอก การตอกเสาเข็มทำให้ทรายรอบข้างถูกอัดจนแน่นขึ้น เสาเข็มต้นที่ตอกทีหลังจึงอยู่ในดินที่มีสภาพดีกว่าตอนสำรวจ และเสาเข็มต้นที่ตอกไปแล้วก็ได้ประโยชน์จากดินที่แน่นขึ้นด้วย ในกรณีนี้ประสิทธิภาพกลุ่มอาจเท่ากับหรือมากกว่า 1 ได้ ผลนี้มาจากการอัดแน่นขณะตอก ซึ่งเป็นคนละเรื่องกับการที่กำลังเสาเข็มเปลี่ยนไปตามเวลาหลังตอก (Setup หรือ Relaxation) ที่ตรวจได้ด้วยการทดสอบซ้ำ อ่านเพิ่มได้ที่ Restrike Test และปรากฏการณ์ Setup

ภาพมุมสูงงานตอกเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง เห็นหัวเสาเข็มที่ตอกแล้วเรียงเป็นแถวและเสาเข็มที่กองรอติดตั้งริมพื้นที่
งานตอกเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง — ในดินทรายหลวม การตอกทำให้ทรายรอบข้างแน่นขึ้น เสาเข็มที่ตอกทีหลังจึงอยู่ในดินสภาพดีกว่าตอนสำรวจ และประสิทธิภาพกลุ่มอาจถึงหรือเกิน 1 ได้ (ภาพ: SPN Soil Engineering)

ในดินเหนียว การติดตั้งเสาเข็มไปรบกวนโครงสร้างของดินและทำให้เกิดแรงดันน้ำส่วนเกิน กำลังของดินจะค่อย ๆ คืนตัวตามเวลา แต่ไม่ได้ทำให้ดินแน่นขึ้นถาวรแบบทราย ประกอบกับความเสี่ยงการวิบัติแบบก้อน ทำให้ประสิทธิภาพกลุ่มในดินเหนียวมักต่ำกว่า 1 โดยเฉพาะเมื่อระยะห่างน้อย

เสาเข็มเจาะ ไม่ว่าจะอยู่ในทรายหรือดินเหนียว ไม่ได้ทำให้ดินรอบข้างแน่นขึ้นเหมือนเสาเข็มตอก จึงไม่ได้ประโยชน์จากการอัดแน่นของดิน และในบางกรณีการเจาะยังทำให้ดินรอบหลุมคลายตัวลงเล็กน้อยด้วย ความแตกต่างของทั้งสองระบบอธิบายไว้ที่ เสาเข็มเจาะกับเสาเข็มตอก ทดสอบต่างกันอย่างไร

ทำไมฐานรากเสาเข็มทรุดตัวมากกว่าเสาเข็มเดี่ยว?

เพราะหน่วยแรงจากกลุ่มเสาเข็มลงไปได้ลึกกว่าปลายเข็มมาก และไปกดชั้นดินอัดตัวได้ที่เสาเข็มเดี่ยวแทบไม่ส่งผลถึง ประเด็นนี้สำคัญกว่าเรื่องกำลังในหลายโครงการ เพราะฐานรากจำนวนมากถูกควบคุมด้วยเกณฑ์การทรุดตัว ไม่ใช่เกณฑ์กำลัง

เสาเข็มเดี่ยวสร้างหน่วยแรงลงดินเป็นกระเปาะเล็ก ๆ ที่มีขนาดประมาณไม่กี่เท่าของหน้าตัดเสาเข็ม แต่กลุ่มเสาเข็มที่มีหลายต้นทำให้กระเปาะแรงของทุกต้นรวมกันเป็นก้อนใหญ่ ความลึกที่หน่วยแรงยังมีนัยสำคัญจึงลงไปได้ลึกกว่าปลายเข็มมาก ถ้าใต้ปลายเข็มมีชั้นดินเหนียวอัดตัวได้ ชั้นนั้นจะถูกกดโดยกลุ่มทั้งที่เสาเข็มเดี่ยวแทบไม่ส่งผลถึง

ผลที่ตามมาคือ ผลการทดสอบการรับน้ำหนักของเสาเข็มต้นเดียวที่แสดงว่าทรุดตัวไม่กี่มิลลิเมตร ไม่ได้แปลว่าฐานรากทั้งฐานจะทรุดตัวเท่านั้น การประเมินการทรุดตัวของกลุ่มต้องทำแยกต่างหาก วิธีที่ใช้กันคือแนวคิดฐานรากเทียบเท่า (Equivalent Raft) ซึ่งสมมติว่าน้ำหนักทั้งหมดถ่ายลงเป็นฐานแผ่ขนาดเท่ากลุ่มเสาเข็มที่ระดับความลึกหนึ่ง แล้วคำนวณการอัดตัวของชั้นดินใต้ระดับนั้น (ดูช่อง ② ของภาพ 2 มิติด้านบน)

วิธีอ่านค่าการทรุดตัวจากผลทดสอบเสาเข็มต้นเดียว อธิบายไว้ที่ Static Load Test อ่านผลยังไง

ทดสอบเสาเข็มทีละต้น บอกพฤติกรรมของกลุ่มได้แค่ไหน?

การทดสอบเสาเข็มที่ใช้กันในโครงการทั่วไปเป็นการทดสอบทีละต้นทั้งหมด จึงบอกกำลังและพฤติกรรมของเสาเข็มเดี่ยว ไม่ได้บอกประสิทธิภาพกลุ่มโดยตรง ภาพรวมของวิธีทดสอบแต่ละแบบดูได้ที่หน้า บริการทดสอบเสาเข็ม

แต่ข้อมูลนี้ยังจำเป็นมาก เพราะการวิเคราะห์พฤติกรรมกลุ่มทุกวิธีต้องเริ่มจากกำลังและพฤติกรรมของเสาเข็มเดี่ยวที่เชื่อถือได้ก่อน ถ้าค่าเสาเข็มเดี่ยวยังไม่ยืนยัน การคูณหรือหารด้วยประสิทธิภาพกลุ่มก็ไม่มีความหมาย

  • Static Load Test (ASTM D1143 และ มยผ. 1251) ให้ความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักกับการทรุดตัวของเสาเข็มเดี่ยวโดยตรง จึงเป็นข้อมูลตั้งต้นที่ตรงที่สุดสำหรับการวิเคราะห์กลุ่ม
  • Dynamic Load Test (PDA) ตาม ASTM D4945 และ มยผ.1252-51 ให้ค่ากำลังและการกระจายแรงเสียดทานตามความลึกจากการวิเคราะห์ CAPWAP ซึ่งช่วยบอกว่าเสาเข็มพึ่งแรงเสียดทานหรือแรงแบกทานปลายเป็นหลัก จุดนี้สำคัญเพราะกลุ่มเสาเข็มที่พึ่งแรงเสียดทานได้รับผลกระทบจากการซ้อนทับของหน่วยแรงมากกว่า
  • Seismic Integrity Test ตาม มยผ.1551-51 ตรวจความสมบูรณ์ของเนื้อเสาเข็ม ไม่ได้บอกกำลัง แต่ช่วยยืนยันว่าเสาเข็มในกลุ่มไม่มีต้นที่ชำรุดจนถ่ายน้ำหนักไปเพิ่มภาระให้ต้นข้างเคียง

ประเด็นสุดท้ายนี้มักถูกมองข้าม ในฐานรากที่มีเสาเข็มไม่กี่ต้น ถ้ามีต้นหนึ่งชำรุดจนรับน้ำหนักได้น้อยลง ภาระจะถ่ายไปยังต้นที่เหลือและอาจทำให้ฐานเอียง การสุ่มตรวจความสมบูรณ์จึงมีคุณค่าเชิงระบบ ไม่ใช่แค่ตรวจคุณภาพรายต้น ดูเกณฑ์การสุ่มทดสอบได้ที่ ต้องทดสอบเสาเข็มกี่ต้น

สรุป: เสาเข็มกลุ่มรับน้ำหนักได้เท่าไหร่?

กำลังของฐานรากเสาเข็มไม่ใช่การบวกกำลังของเสาเข็มแต่ละต้นตรง ๆ แต่เท่ากับประสิทธิภาพกลุ่ม × จำนวนต้น × กำลังของเสาเข็มเดี่ยว เพราะเสาเข็มที่อยู่ใกล้กันใช้มวลดินก้อนเดียวกันในการถ่ายน้ำหนัก ระยะห่างเป็นตัวแปรหลักที่ควบคุมเรื่องนี้ ในดินเหนียวต้องตรวจการวิบัติแบบก้อนเพิ่มแล้วใช้ค่าที่น้อยกว่า ส่วนเสาเข็มตอกในดินทรายหลวม การอัดแน่นของดินอาจทำให้กลุ่มทำได้ดีกว่าผลรวม นอกจากกำลังแล้ว การทรุดตัวของกลุ่มมักมากกว่าที่ประเมินจากเสาเข็มเดี่ยว จึงต้องประเมินแยกต่างหาก

สิ่งที่เจ้าของโครงการทำได้คือจัดหาข้อมูลตั้งต้นที่ดี ได้แก่ ข้อมูลเจาะสำรวจดินที่ครอบคลุมความลึกใต้ปลายเข็ม และผลทดสอบเสาเข็มที่ยืนยันกำลังของเสาเข็มเดี่ยวจริงหน้างาน สองอย่างนี้คือวัตถุดิบที่วิศวกรผู้ออกแบบต้องใช้ในการประเมินพฤติกรรมของกลุ่ม

⚠️ บทความนี้ให้ความรู้ทั่วไป

เนื้อหาอธิบายหลักการของประสิทธิภาพเสาเข็มกลุ่มและการวิบัติแบบก้อนเพื่อความเข้าใจเบื้องต้นเท่านั้น ค่าประสิทธิภาพกลุ่ม ระยะห่างเสาเข็ม จำนวนต้นต่อฐาน และเกณฑ์การทรุดตัวที่ยอมรับได้ของแต่ละโครงการ ต้องกำหนดโดยวิศวกรผู้ออกแบบจากข้อมูลชั้นดินและน้ำหนักบรรทุกจริงของโครงการนั้น