วัดการทรุดตัวของอาคารข้างเคียงด้วยอะไร?
การทรุดตัวของอาคารข้างเคียงวัดด้วยหมุดวัดการทรุดตัว (Settlement Point) 3 ชนิด และแต่ละชนิดตอบคำถามคนละข้อ ชนิดแรกคือ Surface Settlement Marker หรือหมุดวัดการทรุดตัวที่ผิวดิน ติดตั้งโดยฝังหมุดโลหะลงในผิวถนน ทางเท้า หรือพื้นคอนกรีตรอบพื้นที่ก่อสร้าง แล้วรังวัดระดับหัวหมุดเป็นรอบ ๆ เทียบกับหมุดหลักฐานที่อยู่นอกเขตอิทธิพลของงาน ผลต่างจากค่าฐานคือการทรุดตัวของผิวดิน ณ ตำแหน่งนั้น
ชนิดที่สองคือ หมุดวัดการทรุดตัวบนตัวอาคาร (Building Settlement Point) ซึ่งยึดกับโครงสร้างจริงคือเสา ฐานราก หรือผนังรับน้ำหนักของอาคารข้างเคียง ความต่างจากหมุดที่ผิวดินมีผลต่อการแปลผลโดยตรง ผิวดินอาจทรุดจากดินถมหลวมหรือผิวทางเสื่อมสภาพ โดยที่ตัวอาคารซึ่งวางบนเสาเข็มยังไม่ขยับ การอ่านค่าทั้งสองชุดควบคู่กันจึงแยกได้ว่าเป็นการทรุดของผิวดินหรือของโครงสร้าง
ชนิดที่สามคือ Multi-level Settlement Point หรือที่หน้างานเรียกกันว่า Deep Settlement Point ซึ่งติดตั้งหัววัดหลายระดับในหลุมเจาะเดียว ทำให้แยกได้ว่าการทรุดตัวที่เห็นบนผิวมาจากการอัดตัวของชั้นดินระดับใด ใช้เมื่อต้องการเข้าใจกลไกการทรุดตัว ไม่ใช่แค่เฝ้าระวังค่าตัวเลข ดูตัวอย่างงานติดตั้งได้ที่ Case Study Deep Settlement Point บางนา กม.5 ส่วน Settlement Plate เป็นคนละงานกัน เครื่องมือชนิดนี้วางใต้ดินถมเพื่อวัดการทรุดของคันดิน ไม่ได้ใช้กับอาคารข้างเคียง
งานติดตั้งเครื่องมือวัดเหล่านี้เป็นคนละงานกับการสำรวจสภาพอาคารก่อนเริ่มก่อสร้าง การบันทึกสภาพเดิม ทำ Crack Map และเก็บภาพถ่ายเป็นหลักฐาน เป็นขั้นตอนของ Dilapidation Survey ซึ่งอธิบายไว้แยกต่างหากในสำรวจอาคารข้างเคียงก่อนก่อสร้าง ส่วนบทความนี้พูดถึงเครื่องมือที่ติดค้างไว้เพื่ออ่านค่าเป็นตัวเลขต่อเนื่องตลอดช่วงงาน ภาพรวมของเครื่องมือทุกชนิดในงานธรณีเทคนิคดูได้ที่คู่มือเครื่องมือวัดทางธรณีเทคนิค
Tiltmeter วัดความเอียงได้ละเอียดแค่ไหน?
Tiltmeter ที่ SPN ใช้ในงานตรวจวัดอาคารมีความละเอียดระดับ ±0.01 องศา แปลงเป็นระยะได้ประมาณ 0.17 มิลลิเมตรต่อความสูง 1 เมตร (tan 0.01° × 1,000 มม.) อาคารสูง 12 เมตรที่ยอดขยับออกจากแนวดิ่งราว 2 มิลลิเมตรจึงอยู่ในช่วงที่ Tiltmeter ตรวจจับได้ ระยะขนาดนี้สายตามองไม่เห็น และการวัดด้วยลูกดิ่งธรรมดาก็แยกไม่ออกจากความคลาดเคลื่อนของการวัดเอง
ตัวหัววัดยึดกับแผ่นฐานที่ติดตายกับผนังหรือเสาของอาคาร วัดมุมเอียงเทียบแนวดิ่งได้สองแกนตั้งฉากกัน จึงบอกได้ทั้งขนาดและทิศทางที่อาคารเอียงไป Tiltmeter มีข้อได้เปรียบ 3 ข้อในงานเฝ้าระวังอาคารข้างเคียง คือ ติดตั้งเสร็จภายในไม่กี่ชั่วโมงโดยไม่ต้องเจาะหลุมสำรวจ ต่อเข้าระบบไร้สายและ Datalogger เพื่ออ่านค่าอัตโนมัติได้ และตั้งค่าให้ ส่งการแจ้งเตือนทันทีเมื่อค่าเกินเกณฑ์ โดยไม่ต้องรอรอบเข้าหน้างาน
Tiltmeter มีข้อจำกัด 3 ข้อ ข้อแรก หัววัดวัดการเอียงเฉพาะจุดที่ติดตั้ง ไม่ได้บอกว่าอาคารทรุดลงไปกี่มิลลิเมตร ข้อที่สอง หัววัดไม่ได้บอกว่าดินใต้อาคารเคลื่อนตัวอย่างไร หากต้องการโปรไฟล์การเคลื่อนตัวด้านข้างตลอดความลึกของชั้นดินหลังกำแพงกันดิน ต้องใช้ Inclinometer ซึ่งหยั่งอยู่ในหลุมเจาะและให้ค่าเป็นเส้นการเคลื่อนตัวทีละความลึก ข้อที่สาม หัววัดไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การติดตั้งในตำแหน่งที่โดนแดดจัดสลับร่มเงาจะทำให้กราฟแกว่งเป็นรอบวัน ซึ่งต้องแยกออกจากแนวโน้มจริงตอนแปลผล
Settlement Point กับ Tiltmeter เลือกใช้ตัวไหน?
งานเฝ้าระวังอาคารข้างเคียงควรใช้ Settlement Point และ Tiltmeter คู่กัน เพราะวัดคนละองค์ประกอบของการเคลื่อนตัวเดียวกัน Settlement Point บอกว่าอาคาร ทรุดลงไปเท่าไร ส่วน Tiltmeter บอกว่าอาคาร เอียงไปเท่าไรและไปทางไหน อาคารที่ทรุดเท่ากันทั้งหลังมักไม่เกิดความเสียหายกับโครงสร้างมากนัก ส่วนอาคารที่ทรุดไม่เท่ากันจนเอียงหรือบิด คือกรณีที่ทำให้เกิดรอยร้าวและต้องเฝ้าระวังจริงจัง ข้อมูลทั้งสองด้านจึงตีความได้ตรงกว่าการมีอย่างใดอย่างหนึ่ง
← เลื่อนดูตารางทั้งหมด →
| หัวข้อ | Surface Settlement Marker | Building Settlement Point | Tiltmeter |
|---|---|---|---|
| สิ่งที่วัด | การทรุดตัวแนวดิ่งของผิวดิน ผิวถนน หรือพื้นรอบอาคาร | การทรุดตัวแนวดิ่งของตัวโครงสร้างอาคาร | มุมเอียงของโครงสร้างเทียบแนวดิ่ง สองแกน |
| ตำแหน่งติดตั้ง | ฝังในผิวถนนหรือพื้นรอบเขตงาน | ยึดกับเสา ฐานราก หรือผนังรับน้ำหนัก | ยึดแผ่นฐานบนผนังหรือเสาของอาคาร |
| ความละเอียดทั่วไป | ระดับมิลลิเมตร ตามชั้นงานรังวัด | ระดับมิลลิเมตร ตามชั้นงานรังวัด | ±0.01 องศา (≈ 0.17 มม./ม.) |
| วิธีอ่านค่า | กล้องระดับ ต้องเข้าหน้างานทุกรอบ | กล้องระดับ ต้องเข้าหน้างานทุกรอบ | อ่านอัตโนมัติผ่าน Datalogger ระบบไร้สาย |
| ความถี่ที่ทำได้จริง | เป็นรอบตามแผน เช่น รายวันถึงรายสัปดาห์ | เป็นรอบตามแผน เช่น รายวันถึงรายสัปดาห์ | ต่อเนื่องได้ถึงระดับรายชั่วโมง |
| แจ้งเตือนอัตโนมัติ | ไม่ได้ | ไม่ได้ | ตั้งเกณฑ์แจ้งเตือนแบบ Real-time ได้ |
| จุดแข็ง | เห็นภาพรางการทรุดตัวรอบงานขุดได้ทั้งผัง | แยกการทรุดของอาคารออกจากการทรุดของผิวดิน | ไวต่อการเปลี่ยนแปลง ตอบสนองทันทีระหว่างกิจกรรมเสี่ยง |
ในทางปฏิบัติ Tiltmeter มักถูกวางไว้บนอาคารที่อ่อนไหวที่สุดหรืออยู่ใกล้ขอบงานขุดที่สุดเพียงไม่กี่หลัง ขณะที่ Surface Settlement Marker กระจายเป็นผังรอบพื้นที่ทั้งโครงการ เพราะราคาต่อจุดต่ำกว่ามากและช่วยให้เห็นขอบเขตอิทธิพลของงานได้ครบ ดูภาพรวมชุดเครื่องมือทั้งหมดที่ใช้ในงานขุดลึกได้ที่ตรวจวัดงานขุดดินลึกในชั้นดินอ่อนกรุงเทพ
ติดตั้งกี่จุด วางตรงไหน?
จำนวนและตำแหน่งจุดวัดเป็นสิ่งที่วิศวกรผู้ออกแบบกำหนดในข้อกำหนดการตรวจวัดของแต่ละโครงการ โดยพิจารณาจากความลึกงานขุด ชนิดระบบค้ำยัน ระยะห่างจากอาคารข้างเคียง สภาพชั้นดินจากผลเจาะสำรวจ และความอ่อนไหวของอาคารนั้น ๆ ไม่มีตัวเลขสำเร็จรูปที่ใช้ได้กับทุกงาน แต่มีหลักการวางที่ใช้ร่วมกันอยู่ไม่กี่ข้อ
สำหรับ Surface Settlement Marker หลักการคือวางเป็น หน้าตัดตั้งฉากกับแนวกำแพงกันดิน โดยแต่ละหน้าตัดมีหลายจุดไล่ระยะจากใกล้ขอบงานขุดออกไปจนถึงระยะที่คาดว่าพ้นเขตอิทธิพลแล้ว การเรียงแบบนี้ทำให้พล็อตรางการทรุดตัวได้จริงและเห็นว่าอิทธิพลของงานแผ่ออกไปไกลแค่ไหน ไม่ใช่แค่รู้ค่าที่จุดใดจุดหนึ่ง โดยต้องมีจุดอ้างอิงอย่างน้อยหนึ่งจุดที่อยู่นอกเขตอิทธิพลไว้ตรวจสอบว่าหมุดหลักฐานยังไม่ขยับ
สำหรับ Tiltmeter หลักการคือติดที่ มุมอาคารด้านที่หันเข้าหางานขุด และควรมีอย่างน้อยสองมุมของอาคารเดียวกัน เพราะการมีจุดเดียวแยกไม่ออกว่าอาคารเอียงทั้งหลังหรือบิดตัว ระดับที่ติดควรเป็นตำแหน่งที่แทนพฤติกรรมของโครงสร้างหลักได้ ยึดกับองค์อาคารที่แข็งแรง ไม่ใช่ผนังก่ออิฐที่ขยับได้เอง เข้าถึงเพื่อบำรุงรักษาได้ และหลบตำแหน่งที่โดนแดดโดยตรงหรือโดนกระแทกจากงานก่อสร้าง
ค่าฐาน (Baseline) คือค่าอ้างอิงเริ่มต้นของทุกจุดวัด ต้องอ่านก่อนเริ่มกิจกรรมที่อาจกระทบอาคาร ควรอ่านซ้ำอย่างน้อยสองถึงสามรอบเพื่อยืนยันว่าค่าเริ่มต้นนิ่งจริง ไม่ใช่ค่าที่ยังคลาดเคลื่อนจากการติดตั้งใหม่ ๆ และควรทำในช่วงเดียวกับการสำรวจสภาพอาคารเดิม เพื่อให้ชุดข้อมูลบันทึกสภาพและชุดข้อมูลตัวเลขเริ่มนับจากจุดเดียวกัน
ภาพสามมิติด้านล่างรวมหลักการวางจุดวัดไว้ในฉากเดียว จุดที่ควรดูมี 3 เรื่อง เรื่องแรกคือหมุดบนอาคารกับหมุดผิวดินที่เรียงเป็นแนวออกจากขอบงานขุด เรื่องที่สองคือ Tiltmeter สองมุมบนผนังด้านที่หันเข้าหางานขุด เรื่องที่สามคือเส้นเล็งของกล้องระดับที่ผูกค่ากับหมุดหลักฐานนอกเขตอิทธิพล กรอบขวาสรุปค่าที่คำนวณต่อจากผลอ่าน ทั้งนี้การทรุดและการเอียงในภาพวาดขยายเกินจริงเพื่อให้เห็นชัด
ค่าที่อ่านได้นำไปคำนวณอะไรต่อ?
ค่าระดับของหมุดแต่ละรอบเมื่อลบด้วยค่าฐานจะได้การทรุดตัวสะสมของจุดนั้น จากนั้นวิศวกรคำนวณค่าเชิงเปรียบเทียบอีก 3 ค่า
- การทรุดตัวต่างกัน (Differential Settlement, δ) คือผลต่างของการทรุดตัวระหว่างหมุดสองจุดบนอาคารเดียวกัน เช่น จุด A กับจุด B ในภาพ
- การบิดเบี้ยวเชิงมุม (Angular Distortion) ประมาณได้จาก δ หารด้วยระยะ L ระหว่างสองจุดนั้น ถ้าอาคารเอียงทั้งหลังแบบแข็งเกร็ง ต้องหักมุมเอียงรวมออกก่อน ค่านี้สัมพันธ์กับการเกิดรอยร้าวมากกว่าค่าการทรุดตัวรวม
- มุมเอียง (Tilt, θ) คือมุมที่โครงสร้างเบนออกจากแนวดิ่ง Tiltmeter อ่านค่านี้ได้โดยตรงทั้งสองแกน และใช้ตรวจทานกับค่าที่คำนวณจากหมุดสองฝั่งอาคารได้
ค่าที่ยอมรับได้ของทั้งสามตัวกำหนดโดยวิศวกรผู้ออกแบบตามชนิดโครงสร้างและสภาพของอาคารแต่ละหลัง
อ่านค่าถี่แค่ไหน และเมื่อไหร่ถือว่าผิดปกติ?
ความถี่การอ่านค่าผูกกับกิจกรรมก่อสร้าง ไม่ได้ผูกกับปฏิทิน หลักการคืออ่านถี่ขึ้นในช่วงที่มีกิจกรรมซึ่งเปลี่ยนสภาพความเค้นในดินอย่างรวดเร็ว ได้แก่ ช่วงขุดดินแต่ละชั้น ช่วงตอกหรือเจาะเสาเข็มใกล้แนวเขต ช่วงสูบน้ำลดระดับน้ำใต้ดิน และช่วงถอดค้ำยันซึ่งเป็นจังหวะที่กำแพงกันดินรับพฤติกรรมใหม่ จากนั้นจึงลดความถี่ลงเมื่อค่าที่อ่านได้นิ่งต่อเนื่องหลายรอบ Tiltmeter ที่ต่อกับ Datalogger สามารถอ่านค่าถี่ได้โดยไม่เพิ่มภาระหน้างาน จึงมักตั้งให้เก็บค่าต่อเนื่องตลอดช่วงกิจกรรมเสี่ยง
ค่าที่ถือว่าผิดปกติคือค่าที่เกินเกณฑ์เตือน ซึ่งกำหนดเป็นรายโครงการโดยวิศวกรผู้ออกแบบ ไม่มีตัวเลขสากลที่ใช้ได้กับอาคารทุกหลัง โดยทั่วไปจะกำหนดเป็นสามระดับ คือระดับเฝ้าระวัง ระดับที่ต้องทบทวนวิธีทำงาน และระดับที่ต้องหยุดกิจกรรมเพื่อตรวจสอบ ค่าที่ใช้ตั้งเกณฑ์มาจากการวิเคราะห์ของผู้ออกแบบร่วมกับความอ่อนไหวของอาคารข้างเคียงแต่ละหลัง อาคารเก่าที่วางบนฐานรากตื้นย่อมมีเกณฑ์ที่เข้มกว่าอาคารใหม่บนเสาเข็มยาว
สิ่งที่มีค่ากว่าตัวเลขจุดเดียวคือ แนวโน้ม สัญญาณที่วิศวกรให้ความสำคัญมี 4 ข้อ
- อัตราการเปลี่ยนแปลงที่เร่งขึ้นแทนที่จะชะลอลง
- ค่าที่ไม่กลับเข้าสู่แนวโน้มเดิมหลังหยุดกิจกรรมที่เป็นต้นเหตุ
- หลายจุดที่เคลื่อนไปในทิศทางเดียวกันพร้อมกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าเป็นพฤติกรรมจริง ไม่ใช่ความคลาดเคลื่อนของการวัด
- การทรุดตัวที่ต่างกันระหว่างสองจุดบนอาคารเดียวกันจนเกิดการบิดเบี้ยวเชิงมุม ซึ่งสัมพันธ์กับการเกิดรอยร้าวมากกว่าค่าการทรุดตัวรวม
การอ่านค่าเครื่องมือควบคู่กับการติดตามรอยร้าวจึงให้ภาพที่ครบกว่า อ่านวิธีอ่านรอยร้าวได้ที่รอยร้าวโครงสร้างแบบไหนอันตราย
ข้อมูลจากเครื่องมือวัดที่มีค่าฐานชัดเจนและอ่านค่าต่อเนื่อง ช่วยให้ทีมงานตัดสินใจทางวิศวกรรมได้บนข้อเท็จจริง และเป็นบันทึกที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ว่าโครงสร้างข้างเคียงมีพฤติกรรมอย่างไรในแต่ละช่วงเวลา ทั้งนี้การพิจารณาข้อเรียกร้องหรือข้อพิพาทใด ๆ ขึ้นกับพยานหลักฐานหลายส่วนประกอบกันและดุลพินิจของผู้เกี่ยวข้อง ไม่ได้ตัดสินจากข้อมูลตรวจวัดเพียงชุดเดียว
บริการของ SPN อ้างอิงมาตรฐานอะไร ราคาเท่าไร?
ฝั่งหมุดวัดการทรุดตัวมีมาตรฐานสากลรองรับอยู่แล้ว คือ ASTM D6598-19 (Standard Guide for Installing and Operating Settlement Points for Monitoring Vertical Deformations) ซึ่งครอบคลุมการประกอบ ติดตั้ง อ่านค่า และดูแลหมุดวัดการทรุดตัว ทั้งแบบที่อ่านค่าด้วยการรังวัดระดับจากหมุดหลักฐานภายนอก และแบบที่มีระบบอ้างอิงภายในหยั่งลงชั้นดินแข็งใต้ชั้นที่ยุบตัว (หลักการเดียวกับ Multi-level Settlement Point) โดยกรอบของมาตรฐานเขียนไว้สำหรับการทรุดตัวใต้น้ำหนักถมหรือคันทางเป็นหลัก
ส่วน Tiltmeter ยังไม่มีมาตรฐาน ASTM หรือ มยผ. ที่กำหนดวิธีติดตั้งไว้เป็นการเฉพาะ และฝั่งไทยยังไม่มี มยผ. สำหรับงานตรวจวัดอาคารข้างเคียงโดยตรง คุณภาพงานจึงมาจาก 3 ส่วน
- งานรังวัดระดับ ใช้หลักปฏิบัติของ Precise Leveling ผูกค่ากับหมุดหลักฐานนอกเขตอิทธิพล ดูขอบเขตงานสำรวจและรังวัดของ SPN
- การสอบเทียบหัววัด ทำตามข้อกำหนดของผู้ผลิตก่อนติดตั้งและตามรอบ
- ข้อกำหนดการตรวจวัดเฉพาะโครงการ ระบุตำแหน่งจุดวัด รอบการอ่านค่า เกณฑ์เตือน และรูปแบบรายงาน
เมื่อโครงการติดตั้งเครื่องมือชนิดอื่นร่วมด้วยจึงจะมีมาตรฐานเข้ามาเกี่ยวข้องเพิ่ม เช่น ASTM D6230 สำหรับงานวัดการเคลื่อนตัวด้วย Inclinometer และ ASTM D7764 สำหรับการทดสอบรับรองหัววัด Vibrating Wire Piezometer ก่อนติดตั้ง
SPN ให้บริการครบวงจรตั้งแต่วางผังจุดวัดร่วมกับวิศวกรผู้ออกแบบ ติดตั้งหมุดวัดการทรุดตัวและ Tiltmeter อ่านค่าฐาน อ่านค่าตามรอบหรือเชื่อมระบบอ่านอัตโนมัติพร้อมแจ้งเตือน ประมวลผลเป็นกราฟการเคลื่อนตัวเทียบเวลาคู่กับกิจกรรมก่อสร้าง จนถึงรายงานที่ลงนามรับรองโดยวิศวกรโยธาที่มีใบอนุญาต (กว.) สภาวิศวกร พร้อมลายเซ็นและเลขทะเบียน ใช้ประกอบการยื่นต่อหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้ ดูขอบเขตบริการทั้งหมดที่หน้างานติดตั้งเครื่องมือวัดและตรวจวัดพฤติกรรม
ค่าบริการขึ้นกับจำนวนจุดติดตั้ง ชนิดเครื่องมือ ระยะเวลาเฝ้าติดตาม จำนวนรอบการอ่านค่า และการเลือกอ่านค่าด้วยคนหรือระบบอัตโนมัติ จึงประเมินเป็นรายโครงการ ติดต่อรับใบเสนอราคาฟรีภายใน 24 ชั่วโมง ทั้งนี้ราคายังไม่รวมค่าเดินทางและค่าขนย้ายเครื่องมือ ซึ่งคิดเพิ่มตามระยะทางของหน้างาน
เนื้อหาอธิบายหลักการของงานตรวจวัดการทรุดตัวและความเอียงของอาคารข้างเคียงเพื่อความเข้าใจเบื้องต้น จำนวนและตำแหน่งจุดวัด รอบการอ่านค่า เกณฑ์เตือนแต่ละระดับ และการตัดสินใจหยุดหรือปรับวิธีทำงาน ต้องกำหนดโดยวิศวกรผู้ออกแบบและวิศวกรผู้รับผิดชอบตามเงื่อนไขเฉพาะของโครงการนั้น