เสาเข็มเป็นวัสดุที่ใช้แพร่หลายมากที่สุดในการรับน้ำหนักของอาคาร โดยเสาเข็มจะรับน้ำหนักจากฐานรากก่อน แล้วจึงค่อยถ่ายให้ดิน ซึ่งจะต่างจากฐานรากแบบแผ่ ที่ดินรับน้ำหนักจากฐากรากโดยตรง การออกแบบฐานโดยใช้เสาเข็ม ก็เพราะดินที่อยู่ติ้นรับน้ำหนักได้น้อยจึงต้องใช้เสาเข็มเป็นตัวช่วยถ่ายน้ำหนักลงไปยังดินชั้นล่างที่แข็งแรงกว่า
ความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาเข็ม อย่างเช่นเสาเข็มไมโครไพล์จะขึ้นอยู่กับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเสาเข็ม ถ้าขนาดเสาเข็มใหญ่ขึ้นความแข็งแรงและการรับน้ำหนักจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย
การตอกเสาเข็มในพื้นที่กรุงเทพฯ และปริมณฑล จะเป็นการตอกเสาเข็มลงพื้นที่ดินเหนียว ที่เรียกกันว่า ดินเหนียวอ่อนกรุงเทพ ซึ่งผลกระทบจากการตอกเสาเข็มในดินเหนียว (Pile Setup in Cohesive Soil) จะมีดังนี้
- เกิดปริมาตรเสาเข็มแทนที่ (Pile Volume displacement) ทำ ให้ดินบริเวณพื้น 2-5 เท่าของเส้นผ่าศูนย์กลางของเสาเข็มเสียรูป (remold) และ pore pressure มีค่าเพิ่มขึ้นและจะกลับคืนประมาณ 30 วัน ค่า Shear Strength และ Skin resistance ในบริเวณนี้จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากผลของ Consolidation เมื่อ pore pressure ลดลง
- เมื่อเสาเข็มตอกผ่านชั้นกรวด ไปยัง ชั้นดินเหนียว เข็มจะพาเอากรวดเข้าไปในดินเหนียวลึกประมาณ 20 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางเสาเข็ม ซึ่งจะเพิ่มค่า Skin friction
- เสาเข็มเมื่อตอกผ่านชั้นดินเหนียวแข็ง ที่อยู่ด้านใต้ของชั้น ดินเหนียวย่อย ชั้นดินเหนียวแข็งจะแตกและดินเหนียวย่อยจะเข้าไปในรอยร้าว เนื่องจากการตอกระหว่างเสาเข็มในความลึกประมาณ 20 เท่า ของเส้นผ่านศูนย์กลางเสาเข็ม ผลกระทบนี้ไม่ร้ายแรง เพราะดินอัดเข้าไปในรอยแตก ซึ่งจะให้ค่า adhesion สูงกว่าดินเหนียวย่อยข้างบน
- เสาเข็มตอกในดินเหนียวแข็งจะเกิดรอยแตกที่ผิวหน้าและด้านข้างของเสาเข็ม ลึกประมาณ 20 เท่า ของเส้นผ่านศูนย์กลางเสาเข็ม ทำ ให้ค่า adhesion ในช่วงนี้ไม่มี ปกติแล้วในความลึก 1.2-1.8 เมตร จากหัวเสาเข็มจะไม่คิดค่า Skin resistance capacity
- เมื่อตอกเสาเข็มลงในดินเหนียวโดยทั่วไปจะทำ ให้เกิดการปูดของผิวดิน (Heave) หรือเกิดการแทนที่ การปูดขึ้นของดินหากเป็น plastic Soil แล้วอาจสูงขึ้นเป็นฟุตได้ การปูดของดินนี้อาจจะทำ ให้เกิดการทรุดตัวติดตามมาก็ได้ หลังจากตอกเสาเข็มเสร็จแล้ว เสาเข็มที่ถูกยกตัวลอยขึ้น เพราะการปูดของดินจะต้องตอกยํ้าลงไป และเพื่อเป็นการป้องกันการปูดของดินการตอกเสาเข็มควรเริ่มตอกบริเวณกึ่งกลางออกไปยังริมบริเวณก่อสร้าง
ในประเทศไทยผลการตอกเสาเข็มในชั้นดินเหนียวบริเวณกรุงเทพ จะเกิดผลกระทบพอสรุปได้ดังนี้
- การสั่นสะเทือนของการตอกเข็มทำ ให้กำลังของดินเสียไปประมาณ 28% ของ Undisturbed Strength ซึ่งวัดโดย field vane test
- ระยะที่กระทบกระเทือนต่อ Undrain Shear Strength นั้นห่างจากผิวเสาเข็มโดยประมาณเท่ากับระยะเส้นผ่านศูนย์กลางของเสาเข็ม
- กำลังของดินที่เสียไปจะกลับคืนมา หลังจากการตอกเสาเข็มแล้ว 14 วัน
- Induced pore pressure จะมีค่าสูงสุดภายในบริเวณ local Shear failure Zone
- โดยส่วนใหญ่แล้ว excess pore pressure จะกระจายออกไปหมดภายใน 1 เดือน หลังจากที่ตอกเข็มแล้ว
ขอขอบคุณ ข้อมูลจากเอกสารในหัวข้อ เสาเข็มและการคำนวณการรับน้ำหนักของเสาเข็ม โดยกลุ่มงานวิเคราะห์วิจัยและพัฒนา สำนักควบคุมการก่อสร้าง พฤศจิกายน 2547
