ฐานรากมีกี่ประเภท?
ฐานราก (Foundation) คือส่วนของโครงสร้างที่ทำหน้าที่ถ่ายน้ำหนักของอาคารทั้งหมดลงสู่ชั้นดินหรือชั้นหินที่รองรับ แบ่งกว้าง ๆ ได้เป็นสองกลุ่มตามความลึกที่ส่งน้ำหนักลง
1. ฐานรากตื้น (Shallow Foundation) — ถ่ายน้ำหนักลงชั้นดินที่อยู่ไม่ลึกจากผิวดิน ตัวแทนที่พบบ่อยที่สุดคือ ฐานแผ่ (Spread Footing) ซึ่งเป็นแผ่นคอนกรีตกระจายน้ำหนักเสาลงบนดินโดยตรง รวมถึงฐานปูพรม (Mat/Raft Foundation) ที่เป็นแผ่นใหญ่แผ่นเดียวรับทั้งอาคาร
2. ฐานรากลึก (Deep Foundation) — ส่งน้ำหนักผ่านเสาเข็มลงไปยังชั้นดินแข็งหรือชั้นหินที่อยู่ลึกลงไป ตัวแทนหลักคือ ฐานเสาเข็ม (Pile Foundation) ใช้เมื่อดินชั้นบนอ่อนเกินกว่าจะรับน้ำหนักด้วยฐานแผ่ได้อย่างปลอดภัย
บทความนี้เน้นเปรียบเทียบสองแบบที่พบบ่อยที่สุดในงานอาคารทั่วไป คือฐานแผ่กับฐานเสาเข็ม ซึ่งเป็นคำถามที่เจ้าของบ้านและผู้รับเหมาสงสัยมากที่สุด
ฐานแผ่เหมาะกับงานแบบไหน?
ฐานแผ่ คือฐานรากตื้นที่กระจายน้ำหนักจากเสาหรือกำแพงลงบนพื้นที่ดินโดยตรง เหมาะกับกรณีที่ชั้นดินใกล้ผิวดินแข็งพอและทรุดตัวน้อย จุดที่ฐานแผ่ได้เปรียบมีดังนี้
- ดินชั้นบนรับน้ำหนักได้ดี — พื้นที่ที่มีชั้นดินแข็ง ดินดาน หรือดินทรายแน่นอยู่ไม่ลึก ฐานแผ่ถ่ายน้ำหนักลงได้โดยไม่ทรุดเกิน
- อาคารน้ำหนักไม่มาก — บ้านพักอาศัยเตี้ย อาคารขนาดเล็ก หรือสิ่งก่อสร้างที่ถ่ายน้ำหนักลงฐานไม่สูงนัก
- ต้องการประหยัดและก่อสร้างเร็ว — ฐานแผ่ไม่ต้องใช้เครื่องจักรตอกหรือเจาะเสาเข็ม จึงมักมีต้นทุนต่ำกว่าและทำได้เร็วกว่าเมื่อสภาพดินเอื้ออำนวย
ข้อควรระวังคือ ฐานแผ่จะได้เปรียบเรื่องราคาก็ต่อเมื่อดินรองรับดีจริง หากฝืนใช้บนดินอ่อน อาจเกิดการทรุดตัวมากและทรุดไม่เท่ากันจนโครงสร้างเสียหาย การจะรู้ว่าดินรับน้ำหนักพอหรือไม่ ต้องประเมินจากกำลังรับน้ำหนักของดิน ที่ได้จากการเจาะสำรวจ ไม่ใช่การเดา
ฐานเสาเข็มเหมาะกับงานแบบไหน?
ฐานเสาเข็ม คือฐานรากลึกที่ใช้เสาเข็มส่งน้ำหนักผ่านชั้นดินอ่อนลงไปยังชั้นดินแข็งด้านล่าง เหมาะกับกรณีที่ดินชั้นบนไม่สามารถรับน้ำหนักได้อย่างปลอดภัย จุดที่ต้องใช้ฐานเสาเข็มมีดังนี้
- 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
ตารางเปรียบเทียบฐานแผ่กับฐานเสาเข็ม
ตารางด้านล่างสรุปข้อดี-ข้อเสียของทั้งสองแบบเพื่อให้เห็นภาพรวม แต่ย้ำว่าการตัดสินจริงต้องอาศัยข้อมูลดินและการคำนวณของวิศวกร ไม่ใช่เลือกจากตารางเพียงอย่างเดียว
← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →
| หัวข้อ | ฐานแผ่ (Spread Footing) | ฐานเสาเข็ม (Pile Foundation) |
|---|---|---|
| ประเภท | ฐานรากตื้น | ฐานรากลึก |
| สภาพดินที่เหมาะ | ดินชั้นบนแข็ง รับน้ำหนักได้ดี | ดินชั้นบนอ่อนหนา ดินแข็งอยู่ลึก |
| น้ำหนักอาคาร | เบาถึงปานกลาง | ปานกลางถึงมาก |
| การทรุดตัว | เสี่ยงทรุดมากถ้าดินอ่อน | ควบคุมการทรุดได้ดีกว่าเมื่อลงถึงชั้นแข็ง |
| ต้นทุน | มักต่ำกว่าเมื่อดินดี | สูงกว่า แต่คุ้มเมื่อดินอ่อน |
| ความเร็วก่อสร้าง | เร็วกว่า ไม่ต้องตอก/เจาะเข็ม | ต้องใช้เครื่องจักรตอกหรือเจาะเสาเข็ม |
สรุป
ฐานแผ่กับฐานเสาเข็มไม่มีแบบไหน "ดีกว่า" แบบเหมารวม มีแต่แบบที่ "เหมาะกว่า" สำหรับสภาพดินและน้ำหนักอาคารของแต่ละงาน ฐานแผ่ประหยัดและเร็วเมื่อดินชั้นบนแข็งพอ ส่วนฐานเสาเข็มจำเป็นเมื่อดินอ่อนหนาหรืออาคารน้ำหนักมาก ตัวตัดสินที่แท้จริงคือข้อมูลชั้นดินจากการเจาะสำรวจ ประกอบกับการคำนวณของวิศวกร การเลือกฐานรากโดยไม่มีข้อมูลดินจริงเป็นความเสี่ยงที่อาจแลกมาด้วยค่าซ่อมที่สูงกว่าค่าสำรวจหลายเท่า
บทความนี้ให้ความรู้ทั่วไปเท่านั้น ไม่ใช่คำแนะนำการออกแบบสำหรับโครงการใดโครงการหนึ่ง การเลือกชนิดฐานราก ขนาด และจำนวนเสาเข็ม ต้องออกแบบโดยวิศวกรผู้มีใบอนุญาต จากข้อมูลการเจาะสำรวจดินของพื้นที่นั้นโดยเฉพาะ