เจาะสำรวจหินต่างจากเจาะสำรวจดินอย่างไร?
การเจาะสำรวจหิน (Rock Coring) คือขั้นตอนต่อเนื่องของการเจาะสำรวจดิน ที่เริ่มขึ้นเมื่อหลุมเจาะลงไปถึงชั้นหิน ตามปกติการเจาะสำรวจดินจะเก็บตัวอย่างและทดสอบ SPT (Standard Penetration Test, ASTM D1586) ทุกระยะประมาณ 1.0–1.5 เมตร แต่เมื่อถึงชั้นที่แข็งมากจนตอกกระบอก SPT ไม่ลง (เรียกว่า Refusal) แสดงว่าหัวเจาะมาถึงชั้นหินหรือชั้นดินแข็งจัดแล้ว
จุดนี้คือทางแยกสำคัญ ถ้าโครงการต้องการข้อมูลลึกต่อ เช่น ฐานรากอาคารสูง เสาเข็มที่ต้องฝังปลายในหิน (Rock Socket) เขื่อน หรืออุโมงค์ ทีมเจาะจะ "เปลี่ยนโหมด" จากการเก็บตัวอย่างดิน มาเป็นการเจาะกัดหินเก็บตัวอย่างเป็นแท่งต่อเนื่อง เพราะชั้นหินไม่สามารถประเมินด้วยค่า N ของ SPT ได้อีกต่อไป ต้องดูจากเนื้อหินจริง รอยแตก และกำลังของหินแทน (จำนวนหลุมและความลึกของการเจาะโดยรวม ดูได้ในบทความเจาะดินกี่หลุม ลึกเท่าไหร่)
ใช้เครื่องมืออะไรเจาะหิน? — NMLC Core Barrel และหัวเจาะเพชร
เครื่องมือหลักของการเจาะสำรวจหินคือ กระบอกเก็บตัวอย่างหิน (Core Barrel) ที่ SPN ใช้เป็นชนิด NMLC ซึ่งเป็นกระบอกแบบท่อคู่ (Double-Tube Core Barrel) ให้แท่งตัวอย่างหินขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 52 มม. ท่อชั้นนอกหมุนกัดหิน ส่วนท่อชั้นในอยู่นิ่งเพื่อประคองแท่งหินไม่ให้บิดหรือแตกจากแรงหมุน
ในกรณีพบหินแข็ง ปลายกระบอกต้องติดหัวเจาะเพชร (Diamond Bit) เพื่อให้กัดลงในชั้นหินได้ เพราะเม็ดเพชรมีความแข็งสูงกว่าแร่ประกอบหินแทบทุกชนิด ระหว่างเจาะจะอัดน้ำหล่อเย็นลงไปตามก้านเจาะเพื่อระบายความร้อน ลดการสึกของหัวเจาะ และพัดพาเศษหินขึ้นจากหลุม
- NMLC Core Barrel (ท่อคู่) — เก็บแท่งหิน ~52 มม. ลดการรบกวนตัวอย่าง
- หัวเจาะเพชร (Diamond Bit) — กัดหินแข็งได้ต่อเนื่อง คมตัดสม่ำเสมอ
- น้ำหล่อเย็น — ควบคุมอุณหภูมิและชะล้างเศษหินระหว่างเจาะ
- ลังเก็บตัวอย่าง (Core Box) — บรรจุแท่งหินเรียงตามลำดับความลึกเพื่อส่งห้องปฏิบัติการ
ขั้นตอนการเจาะเก็บตัวอย่างหินทำอย่างไร?
การเจาะเก็บตัวอย่างหินตามมาตรฐาน ASTM D2113 ทำเป็นช่วง ๆ เรียกว่า Core Run ช่วงละประมาณ 1.0–1.5 เมตร ดังนี้
- เจาะผ่านชั้นดินจนถึงหัวชั้นหิน แล้วเปลี่ยนเป็นกระบอก NMLC ติดหัวเจาะเพชร
- เจาะกัดหินทีละช่วง (Core Run) ควบคุมแรงกด ความเร็วรอบ และน้ำหล่อเย็นให้เหมาะกับชนิดหิน
- ถอนกระบอกขึ้นจากหลุม แล้วค่อย ๆ นำแท่งหินออกจากท่อชั้นในโดยไม่ให้หักเพิ่ม
- เรียงแท่งหินในลังเก็บตัวอย่าง (Core Box) ตามลำดับความลึก พร้อมป้ายระบุโครงการ หมายเลขหลุม และช่วงความลึกของแต่ละ Run
- วัดค่า Core Recovery และ RQD ของแต่ละช่วง บันทึกลงใน Coring Log พร้อมชนิดหิน ระดับการผุ และลักษณะรอยแตก
- ขนย้ายลังตัวอย่างไปยังห้องปฏิบัติการด้วยความระมัดระวัง และเก็บรักษาไว้เพื่อทดสอบหาค่ากำลังอัดและคุณสมบัติอื่น ๆ ของหิน
ความระมัดระวังในการขนย้ายสำคัญมาก เพราะถ้าแท่งหินหักระหว่างทาง ค่า RQD ที่วัดซ้ำในห้องปฏิบัติการจะต่ำกว่าความเป็นจริง และตัวอย่างที่จะนำไปตัดแต่งทดสอบกำลังอัดอาจสั้นเกินกว่าเกณฑ์ที่มาตรฐานกำหนด
Core Recovery และ RQD คำนวณอย่างไร?
ตัวเลขสองตัวแรกที่วิศวกรอ่านจากผลเจาะหินคือ Core Recovery (CR) และ RQD (Rock Quality Designation) ซึ่งวัดจากแท่งหินในแต่ละ Core Run โดยตรง
🧮 ตัวอย่าง: ช่วงเจาะยาว 1.50 เมตร เก็บแท่งหินขึ้นมาได้รวม 1.50 เมตร → CR = 100% แต่ท่อนที่สมบูรณ์ยาวตั้งแต่ 10 ซม. ขึ้นไปรวมกันได้เพียง 0.70 เมตร → RQD = 0.70 ÷ 1.50 × 100 ≈ 47% แปลว่าเก็บหินได้ครบ แต่เนื้อหินมีรอยแตกถี่ คุณภาพจัดอยู่ในเกณฑ์ต่ำ (Poor)
ค่า RQD บอกคุณภาพหินอย่างไร?
ค่า RQD ใช้จำแนกคุณภาพมวลหินตามเกณฑ์ของ Deere ซึ่งเป็นเกณฑ์มาตรฐานที่ใช้กันทั่วไปในรายงานเจาะสำรวจ
| RQD (%) | คุณภาพมวลหิน | ความหมายเชิงวิศวกรรม |
|---|---|---|
| 0–25 | แย่มาก (Very Poor) | หินแตกหักมาก รอยแตกถี่ พฤติกรรมใกล้เคียงดินแข็งหรือหินผุ |
| 25–50 | แย่ (Poor) | รอยแตกจำนวนมาก ต้องประเมินกำลังมวลหินอย่างระมัดระวัง |
| 50–75 | ปานกลาง (Fair) | หินมีรอยแตกปานกลาง พบบ่อยในหินช่วงบนใกล้ผิวหิน |
| 75–90 | ดี (Good) | เนื้อหินค่อนข้างสมบูรณ์ รอยแตกห่าง |
| 90–100 | ดีมาก (Excellent) | หินสมบูรณ์เกือบไร้รอยแตก กำลังมวลหินใกล้เคียงกำลังเนื้อหิน |
นอกจาก RQD แล้ว Coring Log ยังบันทึกระดับการผุของหิน (Weathering) ตั้งแต่หินสด (Fresh) จนถึงผุสมบูรณ์ (Completely Weathered) และความแข็ง (Hardness) ของเนื้อหิน ซึ่งใช้ประกอบกันในการแปลผลสภาพชั้นหิน
ตัวอย่างงานจริง: เจาะสำรวจหินที่จังหวัดสุพรรณบุรี
ตัวอย่างจากผลงานจริงของ SPN (พฤษภาคม 2569) หลุมเจาะ SPT-BH-2 ในจังหวัดสุพรรณบุรี เจาะผ่านชั้นดินตั้งแต่ผิวดินถึงประมาณ 14 เมตร ด้วยการเก็บตัวอย่างและทดสอบ SPT ตามปกติ เมื่อพบชั้นหินปูน (Limestone) จึงเปลี่ยนเป็นการเจาะเก็บแท่งหินด้วยกระบอก NMLC หัวเจาะเพชร ต่อเนื่องจนถึงความลึก 20 เมตร
ผลการเจาะหินช่วง 14–20 เมตร ได้ค่า Core Recovery 100% ทุกช่วง ส่วนค่า RQD อยู่ระหว่าง 32–79% คือช่วงบนใกล้ผิวหินมีรอยแตกถี่ (คุณภาพแย่ถึงปานกลาง) และดีขึ้นตามความลึก ข้อมูลลักษณะนี้เองที่วิศวกรใช้ประกอบการประเมินระดับความลึกที่ชั้นหินเริ่มสมบูรณ์พอสำหรับรับน้ำหนักฐานราก (อ่านวิธีอ่านรายงานหลุมเจาะทั้งฉบับได้ในคู่มืออ่าน Boring Log)
แท่งหินนำไปทดสอบอะไรในห้องปฏิบัติการ?
แท่งตัวอย่างหินที่เก็บรักษามาอย่างดีจะถูกคัดเลือกท่อนที่สมบูรณ์ไปตัดแต่งและทดสอบในห้องปฏิบัติการ การทดสอบหลักได้แก่
- กำลังอัดแกนเดียว (Uniaxial Compressive Strength, UCS) ตาม ASTM D7012 — ค่ากำลังอัดของเนื้อหิน ใช้เป็นพารามิเตอร์หลักในการประเมินกำลังรับน้ำหนักของชั้นหิน
- Point Load Index ตาม ASTM D5731 — ทดสอบได้เร็ว ใช้ประมาณค่ากำลังอัดเมื่อท่อนตัวอย่างสั้นเกินกว่าจะทำ UCS ได้
- หน่วยน้ำหนักและการดูดซึมน้ำ (Unit Weight / Absorption) — คุณสมบัติพื้นฐานประกอบการจำแนกหิน
ผลทดสอบเหล่านี้เมื่อรวมกับค่า RQD และข้อมูลรอยแตกจากสนาม จะเป็นข้อมูลให้วิศวกรผู้ออกแบบประเมินกำลังของมวลหินสำหรับงานฐานราก ทั้งนี้ค่าที่เหมาะสมของแต่ละโครงการต้องพิจารณาโดยวิศวกรผู้รับผิดชอบการออกแบบเป็นราย ๆ ไป
สรุป
การเจาะสำรวจหิน (Rock Coring) คือส่วนต่อขยายของการเจาะสำรวจดินสำหรับโครงการที่ต้องการข้อมูลชั้นหิน ใช้กระบอก NMLC ติดหัวเจาะเพชรกัดลงในชั้นหินแข็ง เก็บแท่งหินเรียงลงลังตัวอย่าง วัดค่า Core Recovery และ RQD ในสนาม แล้วขนย้ายไปทดสอบกำลังอัดในห้องปฏิบัติการอย่างระมัดระวัง ผลทั้งหมดจะสรุปในรายงานเจาะสำรวจที่รับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร ใช้ประกอบการออกแบบฐานรากและยื่นหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้ (ดูภาพรวมบริการและราคาเริ่มต้นของงานเจาะสำรวจได้ที่ราคาเจาะสำรวจดิน)
บทความนี้จัดทำเพื่อเป็นความรู้ทางวิศวกรรม การกำหนดความลึกเจาะ จำนวนหลุม และการแปลผลคุณภาพชั้นหินของแต่ละโครงการ ควรเป็นไปตามดุลยพินิจของวิศวกรผู้มีใบอนุญาต