Settlement Plate การตรวจวัดการทรุดตัวงานถมดินและคันทาง

Settlement Plate คืออะไร ทำงานอย่างไร?

Settlement Plate (แผ่นวัดการทรุดตัว) ประกอบด้วยแผ่นเหล็กฐานสี่เหลี่ยมกับท่อวัดที่ยึดตั้งฉากอยู่กึ่งกลางแผ่น ติดตั้งโดยวางแผ่นฐานลงบนผิวดินเดิมที่ปรับเรียบแล้ว ก่อนเริ่มถมดินชั้นแรก เมื่อดินถมทับลงไปเรื่อย ๆ น้ำหนักของดินถมจะกดให้ชั้นดินอ่อนข้างใต้อัดตัวและทรุดลง แผ่นฐานที่วางแนบอยู่กับผิวดินเดิมก็ทรุดตามลงไปด้วย ขณะที่ปลายท่อวัดยังโผล่พ้นผิวดินถมเสมอ

ช่างสำรวจจึงเพียงรังวัดระดับ (Leveling) ที่หัวท่อเป็นรอบ ๆ เทียบกับหมุดหลักฐานนอกพื้นที่ถม ผลต่างระหว่างระดับหัวท่อรอบปัจจุบันกับค่าฐาน (Baseline) ที่อ่านไว้ก่อนเริ่มถม คือค่าการทรุดตัวสะสมของชั้นดินใต้จุดนั้น หลักการเรียบง่าย แต่ได้ข้อมูลตรงประเด็นที่สุดสำหรับงานถมดินบนดินอ่อน คือ "ดินทรุดไปแล้วเท่าไร และยังทรุดต่ออีกเร็วแค่ไหน"

ข้อดีของ Settlement Plate คือราคาต่อจุดต่ำ ทนทาน อ่านค่าด้วยกล้องระดับที่หน้างานมีอยู่แล้ว และให้ค่าการทรุดตัวรวมทุกชั้นใต้แผ่นฐาน ซึ่งตรงกับสิ่งที่วิศวกรออกแบบต้องการเปรียบเทียบ ข้อจำกัดคือบอกไม่ได้ว่าการทรุดมาจากชั้นดินระดับใด หากต้องการแยกรายชั้นต้องใช้ Multi-level Settlement Point ร่วมด้วย ภาพรวมของเครื่องมือวัดทุกชนิดในงานธรณีเทคนิคอ่านได้ที่คู่มือเครื่องมือวัดทางธรณีเทคนิค

Settlement Plate ใช้กับงานประเภทไหน?

ใช้กับงานที่วางน้ำหนักลงบนชั้นดินอ่อนแล้วต้องรู้ว่าดินทรุดไปเท่าไร ที่พบบ่อยที่สุดคือ คันทางและถนนบนดินอ่อน ซึ่งถ้าปูผิวทางก่อนที่ดินจะทรุดนิ่ง ผิวทางจะแอ่นเป็นแอ่งและต้องรื้อซ่อมซ้ำ ถัดมาคือ งานถมปรับระดับพื้นที่โรงงานและคลังสินค้า ที่พื้นคอนกรีตวางบนดินและอ่อนไหวต่อการทรุดตัวต่างระดับ รวมถึง ลานกองวัสดุและถังเก็บขนาดใหญ่ ที่น้ำหนักบรรทุกกระจายเต็มพื้นที่

อีกกลุ่มคืองาน คันดินหลังกำแพงกันดินและเชิงลาดสะพาน ซึ่งการทรุดตัวต่างกันระหว่างคันดินกับโครงสร้างทำให้เกิดรอยต่อกระแทก และเป็นต้นเหตุของแรงเสียดทานลบต่อเสาเข็มตอม่อ อ่านกลไกนี้เพิ่มได้ในแรงเสียดทานลบในดินอ่อนกรุงเทพ

กรณีที่ Settlement Plate ขาดไม่ได้เลยคืองานเร่งการทรุดตัวด้วย Preloading ร่วมกับ PVD เพราะการตัดสินใจว่าจะถอนน้ำหนักกดทับได้เมื่อไร ต้องอาศัยข้อมูลการทรุดตัวจริงจากหน้างานมายืนยัน ไม่ใช่นับวันตามแผน หลักการของวิธีนี้อธิบายไว้ในPVD และ Preloading ปรับปรุงดินอ่อนอย่างไร และถ้าปัญหาที่เจอคือดินถมทรุดหลังก่อสร้างไปแล้ว ดูแนวทางแก้ได้ที่ดินถมทรุด แก้อย่างไร

Settlement Plate ประกอบด้วยอะไร ติดตั้งอย่างไร?

ชุด Settlement Plate มาตรฐานมี 3 ส่วน คือ แผ่นเหล็กฐาน (Base Plate) ขนาดด้านละประมาณ 50-100 เซนติเมตร หนาพอที่จะไม่บิดงอเมื่อรถบดทับดินถมชั้นแรก ท่อวัด (Riser Pipe) เหล็กหรือ PVC ที่เชื่อมหรือยึดตั้งฉากกลางแผ่น และ ท่อปลอก (Sleeve/Casing) ที่สวมครอบท่อวัดไว้อีกชั้นโดยไม่ยึดติดกัน

ท่อปลอกคือชิ้นส่วนที่หลายคนมองข้ามแต่สำคัญมาก หน้าที่ของมันคือกันไม่ให้ดินถมเสียดสีหรือฉุดท่อวัดโดยตรง ถ้าไม่มีท่อปลอก ดินถมที่ทรุดตัวจะดึงท่อวัดลงไปด้วยแรงเสียดทานตามผิวท่อ ทำให้อ่านค่าได้มากเกินจริง และเมื่อดินถมสูงขึ้นต้องต่อท่อทั้งท่อวัดและท่อปลอกเป็นท่อน ๆ ตามไปด้วย โดยทุกครั้งที่ต่อท่อต้องรังวัดระดับหัวท่อทั้งก่อนและหลังต่อ เพื่อผูกค่าให้ต่อเนื่องกันโดยไม่มีรอยสะดุดในกราฟ

ลำดับงานติดตั้งที่ถูกต้องคือ ปรับผิวดินเดิมให้เรียบและวางแผ่นฐานให้แนบสนิทไม่โยกคลอน ประกอบท่อวัดกับท่อปลอกให้ตั้งดิ่ง ถมดินชั้นแรกรอบ ๆ ด้วยมือหรือเครื่องจักรเบาเพื่อกันแผ่นฐานเอียง แล้วจึงอ่านค่าฐานหลายรอบก่อนถมชั้นถัดไป ระหว่างงานต้องล้อมรั้วหรือใส่หลักกันชนรอบหัวท่อไว้เสมอ เพราะสาเหตุที่ทำให้ข้อมูลขาดหายบ่อยที่สุดไม่ใช่เครื่องมือเสีย แต่เป็นรถบดหรือรถบรรทุกเฉี่ยวหัวท่อจนล้ม ซึ่งเท่ากับต้องเริ่มค่าฐานใหม่ทั้งจุด

ต้องติดตั้งกี่จุด และอ่านค่าถี่แค่ไหน?

จำนวนและตำแหน่งเป็นดุลยพินิจของวิศวกรผู้ออกแบบ กำหนดจากขนาดพื้นที่ถม ความหนาดินถม และความแปรปรวนของชั้นดินอ่อนที่ได้จากผลเจาะสำรวจดิน หลักการวางผังคือให้ข้อมูลครอบคลุมทั้ง จุดวิกฤต ซึ่งมักเป็นกึ่งกลางคันดินตรงบริเวณที่ดินอ่อนหนาที่สุดหรือดินถมสูงที่สุด และ จุดอ้างอิงเปรียบเทียบ ในบริเวณที่ดินอ่อนบางกว่า เพื่อให้เห็นว่าพฤติกรรมการทรุดต่างกันแค่ไหนตามแนวงาน สำหรับงานคันทางยาว ๆ นิยมวางเป็นหน้าตัด (Section) เป็นระยะตามความยาวเส้นทาง แทนที่จะกระจายจุดแบบสุ่ม

ความถี่การอ่านค่าไม่คงที่ตลอดโครงการ แต่ปรับตามอัตราการทรุด ช่วงที่ต้องอ่านถี่ที่สุดคือระหว่างถมดินและช่วงหลังถมชั้นสุดท้ายใหม่ ๆ เพราะเป็นจังหวะที่หน่วยแรงเพิ่มเร็วและดินทรุดเร็วที่สุด เมื่ออัตราการทรุดเริ่มลดลงจึงค่อยลดความถี่ลงเป็นรายสัปดาห์หรือรายเดือน จนกว่าจะเข้าเกณฑ์ที่ระบุไว้ในข้อกำหนดของโครงการ ตัวเลขรอบการอ่านจริงระบุอยู่ในข้อกำหนดการตรวจวัด (Monitoring Specification) ของงานนั้น จึงไม่มีค่ากลางที่ใช้ได้กับทุกโครงการ

ในงานที่มีดินอ่อนหนาหรือใช้ Preloading ควรติดตั้ง Piezometer วัดแรงดันน้ำส่วนเกินในดิน ควบคู่กันด้วย เพราะการทรุดตัวกับการสลายตัวของแรงดันน้ำส่วนเกินเป็นสองด้านของกระบวนการอัดตัวคายน้ำเดียวกัน เมื่อกราฟทั้งสองชี้ไปทางเดียวกันความมั่นใจในการตัดสินใจจะสูงขึ้นมาก บางโครงการเพิ่ม Observation Well เพื่อติดตามระดับน้ำใต้ดินรวมประกอบด้วย

อ่านกราฟการทรุดตัวเทียบเวลาอย่างไร?

ข้อมูลดิบจาก Settlement Plate จะถูกเขียนเป็นกราฟที่มีแกนนอนเป็นเวลาและแกนตั้งเป็นค่าการทรุดตัว โดยพล็อตความสูงดินถมไว้ด้านบนในแกนเวลาเดียวกัน เพื่อให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่าง "น้ำหนักที่ใส่เข้าไป" กับ "การตอบสนองของดิน" กราฟที่ปกติจะมีรูปร่างชัดเจน คือ ทรุดเร็วในช่วงถมดิน แล้วอัตราการทรุดค่อย ๆ ลดลงเมื่อหยุดถม จนเส้นกราฟเริ่มแบนราบเข้าหาค่าคงที่

สิ่งที่วิศวกรดูจากกราฟมี 3 อย่าง อย่างแรกคือ อัตราการทรุดตัวต่อหน่วยเวลา ซึ่งเป็นความชันของเส้นกราฟ เมื่อความชันลดลงจนต่ำกว่าเกณฑ์ที่ระบุไว้ในข้อกำหนดโครงการและคงที่ต่อเนื่องหลายรอบการอ่าน จึงถือว่าดินเข้าสู่ช่วงทรุดช้า อย่างที่สองคือ ค่าการทรุดตัวสุดท้าย (S∞) ที่ประมาณจากแนวโน้มของข้อมูลด้วยวิธีวิเคราะห์ เช่น Asaoka Method ซึ่งพล็อตค่าการทรุดตัวรอบปัจจุบันเทียบรอบก่อนหน้าที่ช่วงเวลาเท่ากันแล้วหาจุดตัดกับเส้น 45 องศา หรือ Hyperbolic Method ที่จัดข้อมูลให้เป็นเส้นตรงเพื่อประมาณค่าปลายทาง อย่างที่สามคือ สัดส่วนการทรุดตัวที่เกิดขึ้นแล้ว เทียบกับค่าสุดท้าย ซึ่งเป็นตัวเลขที่ใช้ตัดสินใจว่าจะถอนน้ำหนัก Preloading หรือเริ่มงานชั้นทางได้หรือยัง

สัญญาณผิดปกติที่ต้องรีบตรวจสอบก็อ่านได้จากกราฟเช่นกัน เช่น อัตราการทรุดที่เพิ่มขึ้นทั้งที่หยุดถมดินแล้ว มักหมายถึงเสถียรภาพของคันดินกำลังมีปัญหา ไม่ใช่การอัดตัวคายน้ำตามปกติ หรือค่าที่เด้งขึ้นลงไม่เป็นแนวโน้ม ซึ่งมักเกิดจากหัวท่อถูกกระแทก ท่อเอียง หรือใช้หมุดหลักฐานคนละตัวกับรอบก่อน ส่วนค่าที่กระโดดเป็นขั้น ณ วันที่ต่อท่อ คือสัญญาณว่าการผูกค่าตอนต่อท่อทำไม่ครบขั้นตอน

Settlement Plate ต่างจาก Settlement Marker และ Deep Settlement Point อย่างไร?

ทั้งสามชนิดวัดการทรุดตัวเหมือนกัน แต่วัดคนละตำแหน่งอ้างอิงและตอบคนละคำถาม จึงมักใช้ร่วมกันในโครงการเดียว ดูงานจริงที่ใช้ Deep Settlement Point วัดการทรุดตัวรายชั้นได้ที่ Case Study Deep Settlement Point โครงการ Grandio บางนา กม.5

ในงานถมดินขนาดใหญ่จึงมักเห็นทั้งสามชนิดในผังเดียวกัน โดย Settlement Plate เป็นตัวหลักใต้คันดิน Surface Settlement Marker กระจายรอบขอบเขตงานเพื่อดูผลกระทบต่อพื้นที่ข้างเคียง และ Deep Settlement Point เฉพาะหน้าตัดวิกฤตที่ต้องรู้ว่าการทรุดมาจากชั้นดินระดับใด สำหรับงานขุดลึกซึ่งใช้เครื่องมือคนละชุด อ่านเปรียบเทียบได้ที่ตรวจวัดงานขุดดินลึกในชั้นดินอ่อนกรุงเทพ และถ้ากำลังวางแผนงานถมทั้งโครงการ ดูภาพรวมได้ที่การวางแผนงานถมและปรับระดับพื้นที่

บริการของ SPN อ้างอิงมาตรฐานอะไร ราคาเท่าไร?

มาตรฐานสากลที่ครอบคลุมงานนี้โดยตรงคือ ASTM D6598-19 (Standard Guide for Installing and Operating Settlement Points for Monitoring Vertical Deformations) ซึ่งเป็นแนวปฏิบัติเรื่องการประกอบชุดอุปกรณ์ การติดตั้ง การใช้งาน และการอ่านค่าจุดวัดการทรุดตัวใต้น้ำหนักดินถมหรือคันดิน ส่วนฝั่งไทยยังไม่มี มยผ. ที่กำหนดวิธีการของงานนี้ไว้เป็นการเฉพาะ ความถูกต้องของงานจึงยังขึ้นกับอีกสองส่วนควบคู่กันไป คือ งานรังวัดระดับ ซึ่งใช้หลักปฏิบัติของงาน Precise Leveling ผูกค่ากับหมุดหลักฐานที่ตั้งอยู่นอกอิทธิพลของดินถม และ ข้อกำหนดการตรวจวัดเฉพาะโครงการ ซึ่งระบุตำแหน่งจุดวัด รอบการอ่านค่า เกณฑ์อัตราการทรุด และรูปแบบรายงาน ในกรณีที่โครงการติดตั้งเครื่องมือชนิดอื่นร่วมด้วย จะมีมาตรฐานเข้ามาเกี่ยวข้องเพิ่ม เช่น ASTM D7764 สำหรับการทดสอบรับรองหัววัด Vibrating Wire Piezometer ก่อนติดตั้ง และ ASTM D6230 สำหรับงานวัดการเคลื่อนตัวด้วย Inclinometer

SPN ให้บริการครบวงจรตั้งแต่วางผังจุดวัดร่วมกับวิศวกรผู้ออกแบบ จัดหาและติดตั้งชุด Settlement Plate อ่านค่าฐาน ต่อท่อตามความสูงดินถม อ่านค่าตามรอบ ประมวลผลเป็นกราฟการทรุดตัวเทียบเวลาพร้อมความสูงดินถม จนถึงวิเคราะห์แนวโน้มค่าการทรุดตัวสุดท้ายและรายงานที่ลงนามรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน ใช้ประกอบการยื่นต่อหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้ ดูขอบเขตบริการทั้งหมดที่หน้างานติดตั้งเครื่องมือวัดและตรวจวัดพฤติกรรม และถ้าต้องการปรับปรุงดินอ่อนควบคู่กัน ดูวิธีปรับปรุงคุณภาพดินประกอบ

ค่าบริการขึ้นกับจำนวนจุดติดตั้ง ความหนาดินถมซึ่งกำหนดจำนวนครั้งที่ต้องต่อท่อ ระยะเวลาเฝ้าติดตาม และจำนวนรอบการอ่านค่า จึงประเมินเป็นรายโครงการ ติดต่อรับใบเสนอราคาฟรีภายใน 24 ชั่วโมง ทั้งนี้ราคายังไม่รวมค่าเดินทางและค่าขนย้ายเครื่องมือ ซึ่งคิดเพิ่มตามระยะทางของหน้างาน