ฐานแผ่ คืออะไร?

ฐานแผ่ (Spread Footing) คือฐานรากตื้นที่เป็นแผ่นคอนกรีตเสริมเหล็กใต้เสาหรือกำแพง ทำหน้าที่กระจายน้ำหนักจากโครงสร้างลงสู่ชั้นดินใต้ฐานโดยตรง โดยไม่มีเสาเข็ม ใช้ได้เมื่อชั้นดินใกล้ผิวดินแข็งพอที่จะรับน้ำหนักได้อย่างปลอดภัยและทรุดตัวไม่เกินเกณฑ์ ฐานแผ่ที่พบบ่อยมี 4 แบบ:

  • ฐานแผ่เดี่ยว (Isolated Footing) — รับเสาต้นเดียว
  • ฐานแผ่ร่วม (Combined Footing) — รับเสา 2 ต้นขึ้นไปในฐานเดียว
  • ฐานแผ่ต่อเนื่อง (Strip Footing) — รับกำแพงรับน้ำหนัก
  • ฐานปูพรม (Mat/Raft Foundation) — แผ่นเดียวรับทั้งอาคาร

ส่วนฐานเสาเข็ม (Pile Foundation) ต่างกันตรงที่น้ำหนักไม่ได้ลงดินใต้ฐานทันที แต่ถูกส่งผ่านเสาเข็มลงไปยังชั้นดินแข็งหรือชั้นทรายที่อยู่ลึกกว่า ด้วยแรงเสียดทานรอบผิวเข็มและแรงต้านที่ปลายเข็ม จึงเป็นทางเลือกเมื่อดินชั้นบนอ่อน เช่น ดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯ หรือเมื่ออาคารหนักเกินกว่าฐานแผ่จะรับได้

แบบจำลอง 3 มิติ ฐานแผ่ 4 แบบบนชั้นดินแข็งที่อยู่ตื้น เทียบกับฐานเสาเข็มบนดินเหนียวอ่อนหนาที่ต้องส่งน้ำหนักลงชั้นดินแข็งด้านล่าง (ภาพเชิงแนวคิด) ภาพสามมิติเชิงแนวคิดของก้อนดินที่ตัดให้เห็นหน้าตัด แสดงที่ระดับก้นฐานรากโดยไม่แสดงดินถมกลับ ด้านซ้ายและกลางเป็นบริเวณที่ชั้นดินแข็งอยู่ตื้น ด้านขวาเป็นดินเหนียวอ่อนหนาที่มีชั้นดินแข็งอยู่ลึก บนบริเวณดินแข็งมีฐานแผ่สี่แบบ หมายเลข 1 ฐานแผ่เดี่ยว เป็นแผ่นคอนกรีตสี่เหลี่ยมรับเสาต้นเดียว หมายเลข 2 ฐานแผ่ร่วม เป็นแผ่นยาวรับเสาสองต้นในฐานเดียว หมายเลข 3 ฐานแผ่ต่อเนื่อง เป็นแถบยาวรับกำแพงรับน้ำหนัก หมายเลข 4 ฐานปูพรม เป็นแผ่นใหญ่แผ่นเดียวรับเสาทุกต้นของอาคาร บนบริเวณดินอ่อน หมายเลข 5 คือฐานเสาเข็ม มีฐานรากหัวเข็มสองฐานเชื่อมกันด้วยคานคอดิน หน้าตัดเห็นเสาเข็มสองต้นทะลุชั้นดินเหนียวอ่อนลงไปฝังปลายในชั้นดินแข็ง ลูกศรสีส้มแสดงน้ำหนักจากเสาลงสู่ฐานราก กรอบด้านขวาสรุปฐานรากทั้งห้าแบบ โดยฐานแผ่เดี่ยว ฐานแผ่ร่วม ฐานแผ่ต่อเนื่อง และฐานปูพรม เป็นฐานรากตื้น ส่วนฐานเสาเข็มเป็นฐานรากลึก แถบด้านล่างสรุปเส้นทางน้ำหนัก ฐานแผ่ส่งน้ำหนักจากเสาหรือกำแพงผ่านแผ่นฐานรากลงดินใต้ฐานโดยตรง ส่วนฐานเสาเข็มส่งน้ำหนักจากเสาผ่านฐานรากหัวเข็มและเสาเข็มลงสู่ชั้นดินแข็ง แบบจำลอง 3 มิติ (3D): ฐานแผ่ 4 แบบ กับฐานเสาเข็ม แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน 3 4 1 2 5 ชั้นดินแข็งอยู่ตื้น ฐานแผ่วางบนดินได้โดยตรง ดินเหนียวอ่อนหนา ต้องส่งน้ำหนักลงชั้นดินแข็งที่อยู่ลึก กำแพงรับน้ำหนัก ชั้นดินแข็ง / ทรายแน่น รับน้ำหนักได้ดี ทรุดตัวน้อย ดินเหนียวอ่อน ปลายเข็มฝังในชั้นดินแข็ง แสดงที่ระดับก้นฐานราก · ไม่แสดงดินถมกลับ ฐานแผ่ เสา / กำแพง แผ่นฐานราก ดินใต้ฐานโดยตรง ฐานเสาเข็ม เสา ฐานรากหัวเข็ม เสาเข็ม ชั้นดินแข็ง ฐานราก 5 แบบในภาพ ฐานรากตื้น (Shallow Foundation) 1 ฐานแผ่เดี่ยว Isolated · รับเสาต้นเดียว 2 ฐานแผ่ร่วม Combined · เสา 2 ต้นขึ้นไป 3 ฐานแผ่ต่อเนื่อง Strip · รับกำแพงรับน้ำหนัก 4 ฐานปูพรม Mat / Raft · แผ่นเดียวทั้งอาคาร ฐานรากลึก (Deep Foundation) 5 ฐานเสาเข็ม Pile · ผ่านดินอ่อนลงชั้นแข็ง ตัวตัดสิน 2 ด้าน สภาพชั้นดิน + น้ำหนักอาคาร รู้ได้จากการเจาะสำรวจดิน และการคำนวณของวิศวกร ภาพเชิงแนวคิด ไม่ใช่แบบก่อสร้าง
แบบจำลอง 3 มิติ ฐานแผ่ 4 แบบ กับฐานเสาเข็ม — ฐานแผ่เดี่ยว ฐานแผ่ร่วม ฐานแผ่ต่อเนื่อง และฐานปูพรม วางบนชั้นดินแข็งที่อยู่ตื้น ส่วนฐานเสาเข็มใช้เมื่อดินเหนียวอ่อนหนา โดยส่งน้ำหนักผ่านฐานรากหัวเข็มและเสาเข็มลงชั้นดินแข็ง ภาพเชิงแนวคิด ไม่ใช่แบบก่อสร้าง

ฐานรากมีกี่ประเภท?

ฐานราก (Foundation) คือส่วนของโครงสร้างที่ทำหน้าที่ถ่ายน้ำหนักของอาคารทั้งหมดลงสู่ชั้นดินหรือชั้นหินที่รองรับ แบ่งกว้าง ๆ ได้เป็นสองกลุ่มตามความลึกที่ส่งน้ำหนักลง

1. ฐานรากตื้น (Shallow Foundation) — ถ่ายน้ำหนักลงชั้นดินที่อยู่ไม่ลึกจากผิวดิน ตัวแทนที่พบบ่อยที่สุดคือ ฐานแผ่ (Spread Footing) ทั้ง 4 แบบข้างต้น

2. ฐานรากลึก (Deep Foundation) — ส่งน้ำหนักผ่านเสาเข็มลงไปยังชั้นดินแข็งหรือชั้นหินที่อยู่ลึกลงไป ตัวแทนหลักคือ ฐานเสาเข็ม (Pile Foundation) ใช้เมื่อดินชั้นบนอ่อนเกินกว่าจะรับน้ำหนักด้วยฐานแผ่ได้อย่างปลอดภัย

บทความนี้เน้นเปรียบเทียบสองแบบที่พบบ่อยที่สุดในงานอาคารทั่วไป คือฐานแผ่กับฐานเสาเข็ม ซึ่งเป็นคำถามที่เจ้าของบ้านและผู้รับเหมาสงสัยมากที่สุด

เปรียบเทียบการถ่ายน้ำหนักของฐานแผ่บนดินแข็งตื้น ฐานแผ่บนดินอ่อนหนา และฐานรากเสาเข็มที่ส่งน้ำหนักลงชั้นทรายแน่น แผนภาพสามช่อง ช่องซ้ายเป็นฐานแผ่วางบนชั้นดินแข็งที่อยู่ใกล้ผิวดิน กระเปาะหน่วยแรงอยู่ในชั้นแข็งตื้น ทรุดตัวน้อย เหมาะและประหยัด ช่องกลางเป็นฐานแผ่แบบเดียวกันแต่วางบนดินเหนียวอ่อนหนา กระเปาะหน่วยแรงอยู่ในดินอ่อน ฐานทรุดลงมากและเสี่ยงทรุดไม่เท่ากัน ช่องขวาเป็นฐานรากเสาเข็ม ฐานรากวางบนเสาเข็มที่ผ่านชั้นดินเหนียวอ่อนลงไปถึงชั้นทรายแน่น รับน้ำหนักด้วยแรงเสียดทานรอบผิวเสาเข็มรวมกับแรงต้านที่ปลายเสาเข็ม แถบด้านล่างสรุปสามปัจจัยที่ใช้ตัดสิน คือผลเจาะสำรวจดิน น้ำหนักอาคาร และการทรุดตัวที่ยอมให้ได้ ฐานแผ่ vs ฐานรากเสาเข็ม: น้ำหนักลงไปที่ไหน แผนภาพไม่ตามมาตราส่วน ฐานแผ่ บนดินแข็งตื้น ทรุดน้อย ก่อสร้างเร็ว ประหยัด ชั้นดินแข็ง / ทรายแน่น อยู่ใกล้ผิวดิน ฐานแผ่ บนดินอ่อนหนา ทรุดมาก เสี่ยงทรุดไม่เท่ากัน ทรุด ดินเหนียวอ่อนหนา ชั้นแข็งอยู่ลึก ฐานรากเสาเข็ม ส่งน้ำหนักผ่านดินอ่อนลงชั้นแข็ง Qs แรงเสียดทาน รอบผิวเสาเข็ม Qb แรงต้านปลาย ชั้นทรายแน่น ดินเหนียวอ่อน 1 ผลเจาะสำรวจดิน ความลึกชั้นดินแข็ง 2 น้ำหนักอาคาร เบา–ปานกลาง หรือมาก 3 การทรุดที่ยอมได้ ยอมได้น้อย → เสาเข็ม
เปรียบเทียบการถ่ายน้ำหนักของฐานรากสองแบบ — ฐานแผ่กระจายน้ำหนักลงชั้นดินแข็งใกล้ผิวดินโดยตรง ส่วนฐานเสาเข็มส่งน้ำหนักผ่านชั้นดินเหนียวอ่อนด้วยแรงเสียดทานรอบผิวเสาเข็ม (Skin Friction) ร่วมกับแรงต้านที่ปลายเข็ม (End Bearing) ในชั้นทรายแน่น ส่วนฐานแผ่ที่ฝืนวางบนดินอ่อนหนาจะทรุดมากและเสี่ยงทรุดไม่เท่ากัน

ฐานแผ่เหมาะกับงานแบบไหน?

ฐานแผ่เหมาะกับงานที่ชั้นดินใกล้ผิวดินแข็งพอ ทรุดตัวน้อย และอาคารถ่ายน้ำหนักลงฐานไม่มาก จุดที่ฐานแผ่ได้เปรียบมี 3 ข้อ

  • ดินชั้นบนรับน้ำหนักได้ดี — พื้นที่ที่มีชั้นดินแข็ง ดินดาน หรือดินทรายแน่นอยู่ไม่ลึก ฐานแผ่ถ่ายน้ำหนักลงได้โดยไม่ทรุดเกิน
  • อาคารน้ำหนักไม่มาก — บ้านพักอาศัยเตี้ย อาคารขนาดเล็ก หรือสิ่งก่อสร้างที่ถ่ายน้ำหนักลงฐานไม่สูงนัก
  • ต้องการประหยัดและก่อสร้างเร็ว — ฐานแผ่ไม่ต้องใช้เครื่องจักรตอกหรือเจาะเสาเข็ม จึงมักมีต้นทุนต่ำกว่าและทำได้เร็วกว่าเมื่อสภาพดินเอื้ออำนวย

ข้อควรระวังคือ ฐานแผ่จะได้เปรียบเรื่องราคาก็ต่อเมื่อดินรองรับดีจริง หากฝืนใช้บนดินอ่อน อาจเกิดการทรุดตัวมากและทรุดไม่เท่ากันจนโครงสร้างเสียหาย ทางเลือกในกรณีนั้นคือใช้ฐานเสาเข็มหรือปรับปรุงคุณภาพดินก่อน การจะรู้ว่าดินรับน้ำหนักพอหรือไม่ ต้องประเมินจากกำลังรับน้ำหนักของดิน ที่ได้จากการเจาะสำรวจ ไม่ใช่การเดา

ฐานเสาเข็มเหมาะกับงานแบบไหน?

ฐานเสาเข็มเหมาะกับงานที่ดินชั้นบนรับน้ำหนักได้ไม่ปลอดภัย จึงต้องส่งน้ำหนักผ่านชั้นดินอ่อนลงไปยังชั้นดินแข็งด้านล่าง กรณีที่ต้องใช้ฐานเสาเข็มมี 3 ข้อ

  • ชั้นดินอ่อนหนา — พื้นที่อย่างชั้นดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯ ที่มีดินอ่อนหนาหลายเมตร ฐานแผ่จะทรุดมาก จึงต้องใช้เสาเข็มลงถึงชั้นทรายแน่นหรือดินแข็ง
  • อาคารน้ำหนักมาก — อาคารสูง โรงงาน หรือโครงสร้างที่ถ่ายน้ำหนักลงฐานสูง ต้องอาศัยเสาเข็มช่วยรับ
  • ควบคุมการทรุดตัวให้น้อย — งานที่ยอมให้ทรุดได้น้อยมาก เช่น อาคารที่มีเครื่องจักรละเอียด มักเลือกฐานเสาเข็มเพื่อความมั่นคง

ชนิดของเสาเข็มก็มีหลายแบบ ทั้งเสาเข็มตอก เสาเข็มเจาะ และเสาเข็มสั้น ซึ่งเลือกตามสภาพดิน น้ำหนัก และข้อจำกัดหน้างาน อ่านเปรียบเทียบได้ที่บทความเปรียบเทียบชนิดเสาเข็ม เมื่อลงเสาเข็มแล้ว งานทดสอบอย่างการทดสอบเสาเข็ม ยังช่วยยืนยันว่าเสาเข็มรับน้ำหนักได้ตามที่ออกแบบ

อะไรเป็นตัวตัดสินว่าจะใช้ฐานแบบไหน?

ตัวตัดสินหลักในการเลือกชนิดฐานรากคือ ความสัมพันธ์ระหว่างสภาพชั้นดินกับน้ำหนักที่อาคารถ่ายลง ไม่ใช่จำนวนชั้นของอาคารหรือความรู้สึกจากดินข้างเคียง โดยพิจารณาสองด้านคู่กัน

1. สภาพชั้นดิน — ต้องรู้ว่าใต้แปลงมีชั้นดินอะไรบ้าง ชั้นดินแข็งอยู่ลึกเท่าไร ดินอ่อนหนาแค่ไหน และดินรับน้ำหนักได้เท่าไร ข้อมูลนี้ได้จากการเจาะสำรวจดิน ซึ่งวัดค่าอย่าง SPT N-value และทดสอบตัวอย่างดินในห้องปฏิบัติการ

2. น้ำหนักและลักษณะอาคาร — น้ำหนักรวมที่อาคารถ่ายลงฐาน ความไวต่อการทรุดตัว และการใช้งาน ล้วนมีผลต่อชนิดฐานรากที่เหมาะสม

วิศวกรจะนำสองด้านนี้มาคำนวณร่วมกัน เทียบกำลังรับน้ำหนักของดินและการทรุดตัวที่ยอมได้ตามกฎกระทรวงฐานราก 2566 แล้วจึงตัดสินว่าฐานแผ่เพียงพอหรือจำเป็นต้องใช้ฐานเสาเข็ม บางครั้งอาจใช้ทั้งสองแบบในอาคารเดียวกันตามโซนที่ดินต่างกัน หากไม่มีข้อมูลดินจริง การเลือกฐานรากก็เป็นเพียงการเดาที่มีความเสี่ยงสูง งานวิเคราะห์และออกแบบฐานรากลักษณะนี้อยู่ในบริการออกแบบด้านวิศวกรรมธรณี (Geotechnical Design) ของ SPN

ฐานแผ่กับฐานเสาเข็มต่างกันอย่างไร? (ตารางเปรียบเทียบ)

ตารางด้านล่างสรุปข้อดี-ข้อเสียของทั้งสองแบบเพื่อให้เห็นภาพรวม แต่ย้ำว่าการตัดสินจริงต้องอาศัยข้อมูลดินและการคำนวณของวิศวกร ไม่ใช่เลือกจากตารางเพียงอย่างเดียว

← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →

หัวข้อฐานแผ่ (Spread Footing)ฐานเสาเข็ม (Pile Foundation)
ประเภทฐานรากตื้นฐานรากลึก
สภาพดินที่เหมาะดินชั้นบนแข็ง รับน้ำหนักได้ดีดินชั้นบนอ่อนหนา ดินแข็งอยู่ลึก
น้ำหนักอาคารเบาถึงปานกลางปานกลางถึงมาก
การทรุดตัวเสี่ยงทรุดมากถ้าดินอ่อนควบคุมการทรุดได้ดีกว่าเมื่อลงถึงชั้นแข็ง
ต้นทุนมักต่ำกว่าเมื่อดินดีสูงกว่า แต่คุ้มเมื่อดินอ่อน
ความเร็วก่อสร้างเร็วกว่า ไม่ต้องตอก/เจาะเข็มต้องใช้เครื่องจักรตอกหรือเจาะเสาเข็ม

สรุป

ฐานแผ่กับฐานเสาเข็มไม่มีแบบไหน "ดีกว่า" แบบเหมารวม มีแต่แบบที่ "เหมาะกว่า" สำหรับสภาพดินและน้ำหนักอาคารของแต่ละงาน ฐานแผ่ประหยัดและเร็วเมื่อดินชั้นบนแข็งพอ ส่วนฐานเสาเข็มจำเป็นเมื่อดินอ่อนหนาหรืออาคารน้ำหนักมาก ตัวตัดสินที่แท้จริงคือข้อมูลชั้นดินจากการเจาะสำรวจ ประกอบกับการคำนวณของวิศวกร การเลือกฐานรากโดยไม่มีข้อมูลดินจริงเป็นความเสี่ยงที่อาจแลกมาด้วยค่าซ่อมที่สูงกว่าค่าสำรวจหลายเท่า

📌 ข้อจำกัดความรับผิดชอบ

บทความนี้ให้ความรู้ทั่วไปเท่านั้น ไม่ใช่คำแนะนำการออกแบบสำหรับโครงการใดโครงการหนึ่ง การเลือกชนิดฐานราก ขนาด และจำนวนเสาเข็ม ต้องออกแบบโดยวิศวกรผู้มีใบอนุญาต จากข้อมูลการเจาะสำรวจดินของพื้นที่นั้นโดยเฉพาะ