Settlement Plate คืออะไร ทำงานอย่างไร?
Settlement Plate (แผ่นวัดการทรุดตัว) คือเครื่องมือวัดการทรุดตัวของดินเดิมใต้ดินถม ประกอบด้วยแผ่นฐานสี่เหลี่ยมกับท่อวัดที่ยึดตั้งฉากกึ่งกลางแผ่น ช่างวางแผ่นฐานบนผิวดินเดิมที่ปรับเรียบแล้ว ก่อนเริ่มถมดินชั้นแรก เมื่อถมดินทับ น้ำหนักดินถมกดให้ชั้นดินอ่อนข้างใต้อัดตัวและทรุดลง แผ่นฐานที่แนบอยู่กับผิวดินเดิมจึงทรุดตามไปด้วย ส่วนปลายท่อวัดยังโผล่พ้นผิวดินถมเสมอ
ช่างสำรวจรังวัดระดับ (Leveling) ที่หัวท่อเป็นรอบ โดยผูกค่ากับหมุดหลักฐาน (BM) นอกพื้นที่ถม ค่าการทรุดตัวสะสมใต้จุดนั้นเท่ากับค่าฐาน (Baseline) ที่อ่านไว้ก่อนเริ่มถม ลบด้วยระดับหัวท่อรอบปัจจุบัน ข้อมูลนี้ตอบคำถามหลักของงานถมดินบนดินอ่อนได้ 2 ข้อ คือดินทรุดไปแล้วเท่าไร และยังทรุดต่อเร็วแค่ไหน
ข้อดีของ Settlement Plate มี 3 ข้อ คือราคาต่อจุดต่ำ ทนทาน และอ่านค่าได้ด้วยกล้องระดับที่หน้างานมีอยู่แล้ว ค่าที่ได้เป็นการทรุดตัวรวมทุกชั้นใต้แผ่นฐาน ซึ่งเป็นค่าที่วิศวกรผู้ออกแบบใช้เปรียบเทียบกับผลคำนวณ ข้อจำกัดคือบอกไม่ได้ว่าการทรุดมาจากชั้นดินระดับใด หากต้องการแยกรายชั้นต้องใช้ Multi-level Settlement Point ร่วมด้วย ภาพรวมของเครื่องมือวัดทุกชนิดในงานธรณีเทคนิคอ่านได้ที่คู่มือเครื่องมือวัดทางธรณีเทคนิค
Settlement Plate ใช้กับงานประเภทไหน?
Settlement Plate ใช้กับงานที่วางน้ำหนักลงบนชั้นดินอ่อนแล้วต้องรู้ว่าดินทรุดไปเท่าไร งานที่พบบ่อยมี 4 กลุ่ม
- คันทางและถนนบนดินอ่อน ถ้าปูผิวทางก่อนดินทรุดนิ่ง ผิวทางจะแอ่นเป็นแอ่งและต้องรื้อซ่อมซ้ำ
- งานถมปรับระดับพื้นที่โรงงานและคลังสินค้า พื้นคอนกรีตที่วางบนดินอ่อนไหวต่อการทรุดตัวต่างระดับ
- ลานกองวัสดุและถังเก็บขนาดใหญ่ น้ำหนักบรรทุกกระจายเต็มพื้นที่
- คันดินหลังกำแพงกันดินและเชิงลาดสะพาน การทรุดตัวที่ต่างกันระหว่างคันดินกับโครงสร้างทำให้เกิดรอยต่อกระแทก และเป็นต้นเหตุของแรงเสียดทานลบต่อเสาเข็มตอม่อ อ่านกลไกนี้เพิ่มได้ในแรงเสียดทานลบในดินอ่อนกรุงเทพ
งานที่ขาด Settlement Plate ไม่ได้คืองานเร่งการทรุดตัวด้วย Preloading ร่วมกับ PVD การตัดสินใจถอนน้ำหนักกดทับต้องใช้ข้อมูลการทรุดตัวจริงจากหน้างานมายืนยัน ไม่ใช่นับวันตามแผน หลักการของวิธีนี้อธิบายไว้ในPVD และ Preloading ปรับปรุงดินอ่อนอย่างไร ถ้าปัญหาที่เจอคือดินถมทรุดหลังก่อสร้างไปแล้ว ดูแนวทางแก้ได้ที่ดินถมทรุด แก้อย่างไร
Settlement Plate ประกอบด้วยอะไร ติดตั้งอย่างไร?
ชุด Settlement Plate มาตรฐานมี 3 ส่วน คือแผ่นฐาน ท่อวัด และท่อปลอก แผ่นเหล็กฐาน (Base Plate) มีขนาดด้านละประมาณ 50-100 เซนติเมตร และต้องแข็งพอที่จะไม่บิดงอเมื่อรถบดทับดินถมชั้นแรก ท่อวัด (Riser Pipe) เป็นท่อเหล็กหรือ PVC ที่เชื่อมหรือยึดตั้งฉากกลางแผ่น ท่อปลอก (Sleeve/Casing) สวมครอบท่อวัดไว้อีกชั้นโดยไม่ยึดติดกัน แบบรายละเอียดของ SPN ด้านล่างใช้แผ่นเหล็กฐาน 500 × 500 มิลลิเมตร สูงรวม 100 มิลลิเมตร กับท่อเหล็กวัด Ø 50 มิลลิเมตร
นอกจากแบบของ SPN ด้านบน แบบโครงการจำนวนมากใช้อีกรูปแบบหนึ่ง คือแผ่นฐานขนาด 0.50 × 0.50 เมตร ทำจากไม้อัดชนิดกันน้ำหนาไม่น้อยกว่า 20 มิลลิเมตร หรือแผ่นเหล็กหนาไม่น้อยกว่า 6 มิลลิเมตร กึ่งกลางยึดแผ่นเหล็ก 150 × 150 × 6 มิลลิเมตร ซึ่งเชื่อมครีบเสริมหนา 6 มิลลิเมตรเข้ากับแท่งวัด แท่งวัดเป็นเหล็กเส้น Ø 25 มิลลิเมตรหรือท่อเหล็ก Ø 38 มิลลิเมตร ต่อความยาวด้วยข้อต่อหรือการเชื่อม ทั้งสองแบบทำงานด้วยหลักการเดียวกัน ขนาดและวัสดุที่ใช้จริงให้ยึดตามแบบและข้อกำหนดของโครงการนั้น ภาพขยายด้านล่างเทียบแบบ A ของ SPN กับแบบ B นี้
ท่อปลอกคือชิ้นส่วนที่กันไม่ให้ดินถมเสียดสีหรือฉุดท่อวัดโดยตรง ถ้าไม่มีท่อปลอก ดินถมที่ทรุดตัวจะดึงท่อวัดลงด้วยแรงเสียดทานตามผิวท่อ ค่าที่อ่านได้จึงมากเกินจริง เมื่อดินถมสูงขึ้นต้องต่อทั้งท่อวัดและท่อปลอกเป็นท่อน ๆ ตามไปด้วย ทุกครั้งที่ต่อท่อต้องรังวัดระดับหัวท่อทั้งก่อนและหลังต่อ เพื่อผูกค่าให้ต่อเนื่องและไม่มีรอยสะดุดในกราฟ รูปตัดด้านล่างแสดงตำแหน่งของแต่ละส่วนใต้คันดินถม และระยะ S ที่หัวท่อต่ำลงจากค่าฐาน
การติดตั้ง Settlement Plate มี 5 ขั้นตอนตามลำดับ
- ปรับผิวดินเดิมให้เรียบ แล้ววางแผ่นฐานให้แนบสนิทไม่โยกคลอน
- ประกอบท่อวัดกับท่อปลอกให้ตั้งดิ่ง
- ถมดินชั้นแรกรอบแผ่นฐานด้วยมือหรือเครื่องจักรเบา เพื่อกันแผ่นฐานเอียง
- อ่านค่าฐานหลายรอบก่อนถมชั้นถัดไป
- ล้อมรั้วหรือใส่หลักกันชนรอบหัวท่อไว้ตลอดช่วงงาน
สาเหตุที่ทำให้ข้อมูลขาดหายบ่อยที่สุดไม่ใช่เครื่องมือเสีย แต่เป็นรถบดหรือรถบรรทุกเฉี่ยวหัวท่อจนล้ม เมื่อหัวท่อล้มต้องเริ่มค่าฐานใหม่ทั้งจุด
ต้องติดตั้งกี่จุด และอ่านค่าถี่แค่ไหน?
จำนวนและตำแหน่งจุดวัดกำหนดโดยวิศวกรผู้ออกแบบ ไม่มีจำนวนตายตัว ปัจจัยที่ใช้กำหนดมี 3 ข้อ คือขนาดพื้นที่ถม ความหนาดินถม และความแปรปรวนของชั้นดินอ่อนที่ได้จากผลเจาะสำรวจดิน ผังจุดวัดต้องครอบคลุมทั้ง จุดวิกฤต ซึ่งมักเป็นกึ่งกลางคันดินตรงบริเวณที่ดินอ่อนหนาที่สุดหรือดินถมสูงที่สุด และ จุดอ้างอิงเปรียบเทียบ ในบริเวณที่ดินอ่อนบางกว่า เพื่อให้เห็นว่าการทรุดต่างกันแค่ไหนตามแนวงาน งานคันทางยาวนิยมวางเป็นหน้าตัด (Section) เป็นระยะตามความยาวเส้นทาง แทนการกระจายจุดแบบสุ่ม
แบบจำลองด้านล่างแสดงผังแบบหน้าตัดที่ใช้บ่อยในงานคันทาง แต่ละหน้าตัดมีจุดที่กึ่งกลางคันดินซึ่งทรุดมากที่สุดและจุดที่ไหล่คันดิน โดยทุกรอบการอ่านค่าผูกกับหมุดหลักฐานตัวเดิมที่อยู่นอกเขตดินถม
ความถี่การอ่านค่าปรับตามอัตราการทรุด ไม่คงที่ตลอดโครงการ ช่วงที่ต้องอ่านถี่ที่สุดคือระหว่างถมดินและช่วงหลังถมชั้นสุดท้ายใหม่ ๆ เพราะหน่วยแรงเพิ่มเร็วและดินทรุดเร็วที่สุด เมื่ออัตราการทรุดเริ่มลดลงจึงลดความถี่เป็นรายสัปดาห์หรือรายเดือน จนกว่าจะเข้าเกณฑ์ที่ระบุไว้ในข้อกำหนดของโครงการ รอบการอ่านจริงระบุอยู่ในข้อกำหนดการตรวจวัด (Monitoring Specification) ของงานนั้น จึงไม่มีค่ากลางที่ใช้ได้กับทุกโครงการ
งานที่มีดินอ่อนหนาหรือใช้ Preloading ควรติดตั้ง Piezometer วัดแรงดันน้ำส่วนเกินในดิน ควบคู่กัน เพราะการทรุดตัวกับการสลายตัวของแรงดันน้ำส่วนเกินเป็นสองด้านของกระบวนการอัดตัวคายน้ำเดียวกัน เมื่อกราฟทั้งสองชี้ไปทางเดียวกัน วิศวกรตัดสินใจได้มั่นใจขึ้น บางโครงการเพิ่ม Observation Well เพื่อติดตามระดับน้ำใต้ดินรวมประกอบด้วย
อ่านกราฟการทรุดตัวเทียบเวลาอย่างไร?
กราฟการทรุดตัวเทียบเวลา (Time–Settlement Curve) คือกราฟที่มีแกนนอนเป็นเวลาและแกนตั้งเป็นค่าการทรุดตัวสะสม โดยพล็อตความสูงดินถมไว้ด้านบนในแกนเวลาเดียวกัน ผู้อ่านจึงเห็นความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักที่ใส่เข้าไปกับการตอบสนองของดิน กราฟที่ปกติมีรูปร่าง 3 ช่วง คือทรุดเร็วในช่วงถมดิน อัตราการทรุดค่อย ๆ ลดลงเมื่อหยุดถม แล้วเส้นกราฟแบนราบเข้าหาค่าคงที่ กราฟด้านล่างเป็นตัวอย่างเชิงหลักการ ไม่ใช่ค่าวัดจริง
วิศวกรอ่านค่าจากกราฟ 3 อย่าง
- อัตราการทรุดตัวต่อหน่วยเวลา (ΔS/Δt) คือความชันของเส้นกราฟ เมื่อความชันลดลงจนต่ำกว่าเกณฑ์ที่ระบุไว้ในข้อกำหนดโครงการ และคงที่ต่อเนื่องหลายรอบการอ่าน จึงถือว่าดินเข้าสู่ช่วงทรุดช้า
- ค่าการทรุดตัวสุดท้าย (S∞) ประมาณจากแนวโน้มของข้อมูลด้วยวิธีวิเคราะห์ เช่น Asaoka Method ซึ่งพล็อตค่าการทรุดตัวรอบปัจจุบันเทียบรอบก่อนหน้าที่ช่วงเวลาเท่ากัน แล้วหาจุดตัดกับเส้น 45 องศา หรือ Hyperbolic Method ที่จัดข้อมูลให้เป็นเส้นตรงเพื่อประมาณค่าปลายทาง
- สัดส่วนการทรุดตัวที่เกิดขึ้นแล้ว (U = S ÷ S∞) เป็นตัวเลขที่ใช้ตัดสินใจว่าจะถอนน้ำหนัก Preloading หรือเริ่มงานชั้นทางได้หรือยัง
กราฟยังบอกสัญญาณผิดปกติที่ต้องรีบตรวจสอบได้ 3 แบบ
- อัตราการทรุดที่เพิ่มขึ้นทั้งที่หยุดถมดินแล้ว มักหมายถึงเสถียรภาพของคันดินกำลังมีปัญหา ไม่ใช่การอัดตัวคายน้ำตามปกติ
- ค่าที่เด้งขึ้นลงไม่เป็นแนวโน้ม มักเกิดจากหัวท่อถูกกระแทก ท่อเอียง หรือใช้หมุดหลักฐานคนละตัวกับรอบก่อน
- ค่าที่กระโดดเป็นขั้น ณ วันที่ต่อท่อ คือสัญญาณว่าการผูกค่าตอนต่อท่อทำไม่ครบขั้นตอน
Settlement Plate ต่างจาก Settlement Marker และ Deep Settlement Point อย่างไร?
ทั้งสามชนิดวัดการทรุดตัวเหมือนกัน แต่วัดคนละตำแหน่งและตอบคนละคำถาม Settlement Plate วัดดินเดิมใต้ดินถม Surface Settlement Marker วัดผิวดินหรือผิวถนนที่มองเห็น ส่วน Deep Settlement Point วัดแยกตามระดับความลึก จึงมักใช้ร่วมกันในโครงการเดียว ดูงานจริงที่ใช้ Deep Settlement Point วัดการทรุดตัวรายชั้นได้ที่ Case Study Deep Settlement Point โครงการ Grandio บางนา กม.5 ส่วนหมุดวัดการทรุดตัวบนอาคารข้างเคียงอ่านได้ที่ Settlement Point และ Tiltmeter วัดการทรุด-เอียงของอาคารข้างเคียง
← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →
| หัวข้อ | Settlement Plate | Surface Settlement Marker | Deep / Multi-level Settlement Point |
|---|---|---|---|
| วัดอะไร | การทรุดของดินเดิมใต้ดินถม (รวมทุกชั้นใต้แผ่นฐาน) | การทรุดของผิวดินหรือผิวถนนที่มองเห็น | การทรุดของดินแยกตามระดับความลึก |
| ติดตั้งเมื่อไร | ก่อนถมดินชั้นแรกเท่านั้น | เมื่อใดก็ได้ ติดบนผิวที่มีอยู่แล้ว | เจาะติดตั้งในหลุมเจาะ ก่อนหรือหลังถมก็ได้ |
| บอกได้ไหมว่าทรุดจากชั้นไหน | ไม่ได้ — ได้ค่ารวม | ไม่ได้ | ได้ — แยกรายชั้น |
| วิธีอ่านค่า | รังวัดระดับหัวท่อด้วยกล้องระดับ | รังวัดระดับหมุดด้วยกล้องระดับ | หย่อนหัววัดในท่อ หรืออ่านจากดาตาล็อกเกอร์ |
| ต้องต่อท่อตามดินถมไหม | ต้องต่อ ทุกครั้งที่ดินถมสูงขึ้น | ไม่ต้อง | แล้วแต่รูปแบบ |
| ราคาต่อจุด | ต่ำ | ต่ำที่สุด | สูงกว่า เพราะมีงานเจาะ |
| เหมาะกับ | งานถมดิน คันทาง Preloading | ผิวถนน อาคารข้างเคียง งานขุดลึก | งานที่ต้องรู้ว่าชั้นใดทรุด หรือดินอ่อนหลายชั้น |
งานถมดินขนาดใหญ่จึงมักมีทั้งสามชนิดในผังเดียวกัน Settlement Plate เป็นตัวหลักใต้คันดิน Surface Settlement Marker กระจายรอบขอบเขตงานเพื่อดูผลกระทบต่อพื้นที่ข้างเคียง ส่วน Deep Settlement Point ใช้เฉพาะหน้าตัดวิกฤตที่ต้องรู้ว่าการทรุดมาจากชั้นดินระดับใด งานขุดลึกใช้เครื่องมือคนละชุด อ่านเปรียบเทียบได้ที่ตรวจวัดงานขุดดินลึกในชั้นดินอ่อนกรุงเทพ ถ้ากำลังวางแผนงานถมทั้งโครงการ 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 ฝั่งไทยยังไม่มี มยผ. ที่กำหนดวิธีการของงานนี้ไว้เป็นการเฉพาะ ความถูกต้องของงานจึงขึ้นกับอีก 2 ส่วนควบคู่กัน
- งานรังวัดระดับ ใช้หลักปฏิบัติของงาน Precise Leveling ผูกค่ากับหมุดหลักฐานที่ตั้งอยู่นอกอิทธิพลของดินถม
- ข้อกำหนดการตรวจวัดเฉพาะโครงการ ระบุตำแหน่งจุดวัด รอบการอ่านค่า เกณฑ์อัตราการทรุด และรูปแบบรายงาน
โครงการที่ติดตั้งเครื่องมือชนิดอื่นร่วมด้วยจะมีมาตรฐานเกี่ยวข้องเพิ่ม เช่น ASTM D7764 สำหรับการทดสอบรับรองหัววัด Vibrating Wire Piezometer ก่อนติดตั้ง และ ASTM D6230 สำหรับงานวัดการเคลื่อนตัวด้วย Inclinometer
SPN ให้บริการ Settlement Plate ครบทุกขั้นตอน ตั้งแต่วางผังจุดวัดร่วมกับวิศวกรผู้ออกแบบ จัดหาและติดตั้งชุดอุปกรณ์ อ่านค่าฐาน ต่อท่อตามความสูงดินถม อ่านค่าตามรอบ ประมวลผลเป็นกราฟการทรุดตัวเทียบเวลาพร้อมความสูงดินถม จนถึงวิเคราะห์แนวโน้มค่าการทรุดตัวสุดท้าย รายงานลงนามรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน ใช้ประกอบการยื่นต่อหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้ ดูขอบเขตบริการทั้งหมดที่หน้างานติดตั้งเครื่องมือวัดและตรวจวัดพฤติกรรม ถ้าต้องการปรับปรุงดินอ่อนควบคู่กัน ดูวิธีปรับปรุงคุณภาพดินประกอบ
ค่าบริการขึ้นกับจำนวนจุดติดตั้ง ความหนาดินถมซึ่งกำหนดจำนวนครั้งที่ต้องต่อท่อ ระยะเวลาเฝ้าติดตาม และจำนวนรอบการอ่านค่า จึงประเมินเป็นรายโครงการ ติดต่อรับใบเสนอราคาฟรีภายใน 24 ชั่วโมง ทั้งนี้ราคายังไม่รวมค่าเดินทางและค่าขนย้ายเครื่องมือ ซึ่งคิดเพิ่มตามระยะทางของหน้างาน
เนื้อหาอธิบายหลักการของงานตรวจวัดการทรุดตัวด้วย Settlement Plate เพื่อความเข้าใจเบื้องต้น จำนวนและตำแหน่งจุดวัด รอบการอ่านค่า เกณฑ์อัตราการทรุดที่ยอมรับได้ และการตัดสินใจถอนน้ำหนักกดทับหรือเริ่มงานชั้นทาง ต้องกำหนดโดยวิศวกรผู้ออกแบบและวิศวกรผู้รับผิดชอบตามเงื่อนไขเฉพาะของโครงการนั้น