ในปัจจุบัน ปัญหาการพังทลายของดินและการทรุดตัวของอาคารต่าง ๆ เกิดขึ้นให้เห็นอยู่บ่อยครั้ง สร้างความเสียหายทั้งต่อเวลาในการซ่อมแซม ทรัพย์สิน และความปลอดภัยของผู้คนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ หากเราลอง“ขุดลึก”ไปถึงต้นตอสาเหตุของปัญหาเหล่านี้ จะพบว่าหนึ่งในปัจจัยสำคัญ คือ การละเลยขั้นตอนการสำรวจชั้นดินภาคสนาม (Soil Investigation)

ขั้นตอนที่มักถูกมองว่า “สิ้นเปลืองเวลาและงบประมาณ” ทำให้หลายโครงการเลือกที่จะใช้ผลการเจาะสำรวจดินของพื้นที่ข้างเคียงมาอ้างอิง แทนการเจาะสำรวจในพื้นที่จริงของตนเอง ด้วยความเชื่อว่าชั้นดินย่อม “ไม่ต่างกันมากนัก” แต่ในความเป็นจริง ความแตกต่างเพียงไม่กี่เมตรใต้ผิวดินอาจเปลี่ยนสมการการออกแบบฐานรากไปอย่างสิ้นเชิง

นี่คือความประมาททางวิศวกรรมที่อาจเพิ่มความเสี่ยงโดยไม่จำเป็น และสุดท้าย อาจต้องจ่าย “ต้นทุนที่แพงกว่า” ทั้งในรูปแบบของค่าแก้ไขงาน ความล่าช้า และชื่อเสียงของโครงการในระยะยาว ดังนั้นหากคำถามคือ Soil Investigation คืออะไร? มีขั้นตอนอย่างไร? และทำไม “ทุกโครงการ” ถึงควรมองว่านี่คือขั้นตอนพื้นฐานที่ขาดไม่ได้? เรามาหาคำตอบไปพร้อมกันในบทความนี้ครับ!

การสำรวจชั้นดินภาคสนาม (Soil Investigation) คืออะไร ?

การสำรวจชั้นดินภาคสนาม (Soil Investigation) คือขั้นตอนพื้นฐานของงานก่อสร้าง ที่มุ่งเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับ คุณสมบัติทางกายภาพและกลของดิน เช่น ค่าความแน่นของดิน (Density), ค่ากำลังรับน้ำหนัก (Bearing Capacity), ชนิดของดินในระดับชั้นดินต่าง ๆ (Soil Stratification), และระดับน้ำใต้ดิน (Groundwater Level) จะเป็นข้อมูลหลักในการออกแบบโครงสร้างและฐานรากอย่างปลอดภัยและเหมาะสมที่สุด (มีค่า Factor of Safety ไม่มากหรือน้อยจนเกินไป)

อัตราส่วนความปลอดภัย (Factor of Safety; FS) คือตัวเลขที่ใช้ในการประเมินความปลอดภัยของโครงสร้างหรืออุปกรณ์ โดยการคำนวณจากอัตราส่วนของความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุด (Ultimate Strength) หารด้วยน้ำหนักหรือแรงที่ใช้งานจริง (Working Load) (เช่น เสาเข็มทั้งหมดรับน้ำหนักได้ 120 ตัน ส่วนผลรวมของน้ำหนักบรรทุกทั้งหมด (Total Load คือ 75 ตัน แสดงว่าค่า FS คือ 120/75 = 1.6) เพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรับน้ำหนักเกินกว่าภาระที่คาดการณ์ไว้ เพื่อป้องกันความเสียหาย การพังทลาย หรืออุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้นได้ โดยตัวเลขนี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของโครงสร้าง อุปกรณ์ และปัจจัยแวดล้อมต่างๆ สำหรับอาคารทั่ว ๆ ไป ทั้งนี้ในประเทศไทย ค่า FS มาตราฐานจะอยู่ที่ 2.5 สำหรับการออกแบบเสาเข็มคือ

ความเสี่ยงที่เกิดขึ้นได้ หากไม่มีการทำ การสำรวจชั้นดินภาคสนาม มีอะไรบ้าง?

รูปภาพตัวอย่างการทรุดตัวของโครงการหมู่บ้านแห่งหนึ่ง

การละเลยการสำรวจชั้นดินภาคสนามอาจนำไปสู่ปัญหาทางวิศวกรรมมากมาย เช่น

ความเสี่ยงด้านการออกแบบฐานรากผิดพลาด (Foundation Failure)

การไม่ได้รับข้อมูลของดินในพื้นที่การก่อสร้างที่เพียงพอต่อการออกแบบอาจจะทำให้ของวิศวกรผู้ออกแบบฐานรากออกแบบมีข้อผิดพลาด (under design) หรือออกแบบเกินความจำเป็น (over design) ทำให้ดินที่มีคุณสมบัติอ่อนกว่าที่คาดอาจรับน้ำหนักไม่ได้ ทำให้ฐานรากทรุดตัวหรือแตกร้าว

ความมั่นคงของโครงสร้างลดลง

โครงสร้างอาคารอาจเกิดการเอียงตัวเกิดรอยร้าวเนื่องจากการทรุดตัวของฐานรากไม่เท่ากัน (Differential Settlement) เกิดความไม่ปลอดภัยต่อผู้อยู่อาศัย

ต้นทุนการแก้ไขและเวลาการก่อสร้างเพิ่มขึ้น

ต้องซ่อมแซมหรือปรับเปลี่ยนแบบการก่อสร้างใหม่ให้ปลอดภัยยิ่งขึ้น ทำให้สูญเสียงบประมาณในการก่อสร้างมากกว่าเมื่อเทียบกับการมีผลสำรวจตั้งแต่แรก

ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยและความรับผิดทางกฎหมาย

หากเกิดอุบัติเหตุจากความผิดพลาดในการออกแบบทำให้อาคารหรือสิ่งปลูกสร้างนั้เกิดการวิบัติจนทำให้มีผู้ได้รับบาดเจ็บหรือเสียชีวิตวิศวกรและเจ้าของโครงการที่เกี่ยวข้องอาจต้องรับผิดชอบโดยตรง

วิธีการทดสอบดินภาคสนามที่ควรรู้จัก

ในเชิงวิศวกรรมธรณี (Geotechnical Engineering) การสำรวจดิน (Soil Investigation) ไม่ได้จำกัดอยู่แค่การ เจาะดิน (Soil Boring) และทำ SPT (Standard Penetration Test) เท่านั้น แต่ยังมีตัวอย่าง และเทคนิคการทดสอบดินในสนาม (In-situ Test) อื่น ๆ ที่สามารถใช้เป็นทางเลือกหรือใช้เป็นข้อมูลเสริมเพิ่มเติมให้ครบถ้วนยิ่งขึ้นได้ โดยในตารางด้านล่างเป็นตัวอย่างวิธีการสำรวจดิน ที่สามารถพบเห็นได้ในประเทศไทย

วิธีทดสอบ	หลักการโดยสรุป	ข้อดี	ข้อจำกัด/ ข้อเสีย	การใช้งาน
การเจาะสำรวจและการทดสอบการ ตอกมาตรฐาน (Soil Boring + Standard Penetration Test, SPT)	เจาะดินด้วยเครื่องเจาะล้าง (Rotary Drilling) หรือ เครื่องเจาะกระแทก (Percussion Drilling) เมื่อถึงระดับความลึกที่ต้องการแล้วทำการตอกกระบอกลงในดินเพื่อวัดค่าแรงต้าน (N-value) และเก็บตัวอย่างดินขึ้นมาตรวจในห้องปฏิบัติการ	– จำแนกดินได้ทันที จากสนามทดสอบรวม – ได้ตัวอย่างดินจริง (Disturbed / Undisturbed) และจำแนกดินได้ทันทีจากสนามทดสอบ – ทดสอบหา Bearing capacity และเก็บตัวอย่างดินจริง (Disturbed / Undisturbed) เพื่อใช้ทดสอบในห้องปฏิบัติการ – ใช้ได้กับดินทุกประเภท – เป็นมาตรฐานสากล (ASTM D1586) – ต้นทุนไม่สูง และสามารถทดสอบไปพร้อมกับการเจาะสำรวจได้	– ใช้เวลานาน – ข้อมูลเป็นจุด (ไม่ต่อเนื่อง) – ความแม่นยำขึ้นกับ ช่างเจาะและอุปกรณ์	เหมาะกับงานฐานรากทั่วไป, อาคาร, ถนน, เขื่อน และงานออกแบบโครงสร้างทุกประเภท
การทดสอบด้วยอุปกรณ์หัวกดปลายกรวย (Cone Penetration Test, CPT)	กดหัวกรวยลงในดินด้วยความเร็วคงที่ เพื่อวัดค่าความต้าน (Cone Resistance: qc) และแรงเสียดทาน (Sleeve Friction: fs) ซึ่งสามารถทำการแปลงค่าออกมาเป็น SPT ได้	– ได้ข้อมูลต่อเนื่องตลอดความลึก – วิเคราะห์ชนิดดินและความแน่นได้ละเอียด – รวดเร็ว ประหยัดเวลา – ถูกกว่าการทำ soil boring ปกติ หากทำให้ปริมาณมาก	– ไม่ได้ตัวอย่างดินจริง – ใช้ไม่ได้ในดินที่มีกรวดหรือหิน – อุปกรณ์มีราคาแพง	เหมาะกับดินละเอียด – ดินทราย, งาน metro, offshore, และงาน foundation detail design
การทดสอบแรงเฉือนในที่ด้วยใบพัด (Vane Shear Test, VST)	ใช้ใบมีดหมุนในดินเหนียว เพื่อวัดค่ากำลังรับแรงเฉือนแบบไม่ระบายน้ำ (Undrained Shear Strength: Su)	– ทำได้ง่าย รวดเร็ว ราคาถูก – เหมาะกับดินเหนียวอ่อน	– ใช้ไม่ได้กับดินแข็ง (N > 12) – ผลทดสอบไวต่อการรบกวนดิน	เหมาะกับงาน Embankment, เขื่อน, Soft Clay Foundation

ตารางแสดงตัวอย่างวิธีการทดสอบดินภาคสนาม ที่สามารถพบเห็นได้ในประเทศไทย

สรุปวิธีการทดสอบดินภาคสนามในเชิงวิศวกรรม

SPT เหมาะกับโครงการทั่วไปและเป็น “มาตรฐานกลาง” ที่ใช้ทั่วโลก เพราะได้ทั้งค่า N-value และตัวอย่างดินจริง

รูปภาพตัวอย่างการทำ SPT จาก Constro Facilitator

CPT เหมาะกับโครงการที่ต้องการข้อมูลละเอียดต่อเนื่อง (Continuous Profile) เช่น งานโครงสร้างใต้ดิน, Metro, หรือ Offshor

รูปภาพตัวอย่างการทำ CPT

VST ใช้ในดินเหนียวอ่อนเพื่อประเมิน Undrained Shear Strength อย่างรวดเร็ว

รูปภาพตัวอย่างการทำ VST จาก STATS Australia

ทั้งนี้หากมีงบประมาณและเวลาเพียงพอ ควรมีการเลือกใช้วิธีการแบบ ผสมผสาน (Hybrid Method) ระหว่าง SPT และ CPT เพราะจะได้ทั้ง “ตัวอย่างดินจริง” และ “ค่าต่อเนื่องของความแน่นดิน” ซึ่งช่วยลดความไม่แน่นอน (Uncertainty) ในการออกแบบได้มากที่สุด

หลักเกณฑ์สำคัญในการวางแผนการเจาะสำรวจชั้นดินภาคสนาม

จำนวน ระยะห่าง และความลึกหลุมเจาะที่เหมาะสม เป็นอย่างไร ?

การกำหนดจำนวนหลุมเจาะ ระยะห่างระหว่างหลุม และความลึกของหลุมเจาะ เป็นขั้นตอนสำคัญในการออกแบบงานสำรวจดิน ซึ่งต้องพิจารณาให้เหมาะสมกับลักษณะของพื้นที่ก่อสร้าง ชนิดของโครงสร้าง และวัตถุประสงค์ของการสำรวจ โดยทั่วไป วิศวกรธรณีเทคนิคหรือวิศวกรผู้ออกแบบ (Geotechnical Designer) จะเป็นผู้กำหนดพารามิเตอร์หลัก วิธีการทดสอบ และตำแหน่งที่เหมาะสมของหลุมเจาะในแต่ละโครงการ

จำนวนและระยะห่างระหว่างหลุมเจาะ (Number and Spacing of Boreholes)

จำนวนหลุมเจาะที่เหมาะสมไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดหรือประเภทของอาคารเพียงอย่างเดียว แต่ยังต้องพิจารณาปัจจัยอื่น ๆ ดังนี้

ประเภทของโครงสร้าง (Type of Structures)

เนื่องจากโครงสร้างสิ่งปลูกสร้าง หรืออาคารแต่ละประเภทมีความจำเป็น และข้อจำกัดต่างกัน ไม่ว่าจะเป็นขนาดและรูปร่างข้อพื้นที่ก่อสร้าง รวมไปถึงงบประมาณก่อสร้างแต่แตกต่างกัน จำนวนหลุมเจาะอาจในสิ่งปลูกสร้างแต่ละประเภทอาจประเมินความเหมาะสมได้ตามตารางด้านล่าง

ประเภทโครงสร้าง	ระยะห่างระหว่างหลุมเจาะที่แนะนำ (เมตร)	เหตุผลประกอบทางวิศวกรรม
อาคารพักอาศัยขนาดเล็ก (1–2 ชั้น)	30 – 60	โครงสร้างมีน้ำหนักไม่มากและฐานรากตื้น จึงไม่จำเป็นต้องเจาะถี่มาก หากชั้นดินสม่ำเสมอสามารถเว้นระยะได้ถึง 60 ม. แต่ควรมีอย่างน้อย 2 หลุมเพื่อตรวจสอบความต่อเนื่องของชั้นดินทั่วพื้นที่
อาคารขนาดกลาง (5–10 ชั้น)	20 – 30	น้ำหนักบรรทุกเริ่มสูงขึ้นและมีผลต่อการทรุดตัวของอาคารมากขึ้น ระยะห่างและจำนวนหลุมเจาะถี่ขึ้นจะช่วยให้สามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของชั้นดินและระดับชั้นทรายหรือชั้นดินแข็งที่อาจ ไม่สม่ำเสมอทั่วไซต์ได้ชัดเจน
อาคารสูง (มากกว่า 10 ชั้น)	10 – 20	มีแรงกดจากโครงสร้างมากและอาจใช้ฐานรากเสาเข็มขนาดใหญ่ จึงจำเป็นต้องทราบรายละเอียดชั้น Bearing Stratum (ระดับชั้นดินหรือหิน ที่มีความแข็งแรงพอจะรองรับน้ำหนักของโครงสร้างด้านบน) อย่างละเอียด เพื่อป้องกันความคลาดเคลื่อนของค่ากำลังรับน้ำหนักของเสาเข็มแต่ละต้น
ถนน / ทางหลวง	200 – 500	พื้นที่แนวยาวแต่มีน้ำหนักกระจายสม่ำเสมอ การเว้นระยะมากขึ้นช่วยลดต้นทุน โดยเน้นเจาะเพิ่มเฉพาะบริเวณโครงสร้างสำคัญ เช่น สะพาน ทางลอด หรือบริเวณที่ภูมิประเทศเปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจน
สะพาน / ตอม่อ / ทางยกระดับ	1–2 หลุมต่อจุดตอม่อ	แต่ละตอม่อมีน้ำหนักมากและรับแรงเฉพาะจุด จำเป็นต้องเจาะในตำแหน่งฐานทุกตอม่อ เพื่อให้ทราบคุณสมบัติดินที่รองรับโดยตรง
เขื่อน / คันดิน / Embankment	50 – 100	โครงสร้างยาวและอาศัยความต่อเนื่องของดินฐานรากเป็นสำคัญต้องตรวจสอบชั้นดินรอบแนวสันเขื่อนว่ามีรอยเลื่อน รอยต่อ หรือดินอ่อนแทรกอยู่หรือไม่ เพื่อป้องกันการรั่วซึมหรือการทรุดตัวไม่เท่ากัน
โรงงาน / โครงการนิคมอุตสาหกรรมขนาดใหญ่	50 – 100	พื้นที่กว้างและมีการกระจายน้ำหนักไม่เท่ากัน เช่น พื้นที่เครื่องจักรหนักหรือถังเก็บของเหลว จึงควรแบ่งโซนการเจาะเพื่อให้ได้ข้อมูลครอบคลุมทุกบริเวณการใช้งานหลัก

ตารางแสดง จำนวน และระยะห่างของหลุมเจาะที่แนะนำในเบื้องต้น (Teng, 1962)

ลักษณะของชั้นดินในพื้นที่ (Soil Variability)

หากพื้นที่มีชั้นดินที่ค่อนข้างสม่ำเสมอและไม่แตกต่างกันมาก จำนวนหลุมเจาะอาจลดลง สามารถเว้นระยะห่างได้มากขึ้นได้โดยไม่กระทบความถูกต้องของข้อมูล เพื่อประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย ในทางกลับกัน หากพื้นที่มีชั้นดินซับซ้อนหรือเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ควรเพิ่มจำนวนหลุมเจาะให้ถี่ขึ้นเพื่อให้ได้ข้อมูลที่ละเอียดเพียงพอต่อการวิเคราะห์และออกแบบฐานราก

วัตถุประสงค์ของการสำรวจ (Purpose of Investigation)

การสำรวจเบื้องต้น (Preliminary Exploration)

มักใช้ในโครงการขนาดใหญ่ของภาครัฐหรือในขั้นตอนก่อนการประกวดราคา เพื่อให้ได้ข้อมูลทั่วไปของชั้นดิน โดยจำนวนหลุมเจาะอาจไม่มากนัก

การสำรวจเพื่อออกแบบรายละเอียด (Detailed Design)

จำเป็นต้องเพิ่มจำนวนหลุมเจาะเพื่อให้ได้ข้อมูลที่ละเอียด ครอบคลุม และเพียงพอต่อการวิเคราะห์ทางวิศวกรรมฐานราก

ความลึกหลุมเจาะ (Depth of Boreholes)

การกำหนดความลึกของหลุมเจาะเป็นประเด็นสำคัญที่สุดของการสำรวจดิน เนื่องจากต้องให้ได้ข้อมูลของ ชั้นดินที่มีผลต่อการรับน้ำหนักของฐานราก รวมถึงต้องลึกพอที่จะทราบคุณสมบัติของชั้นดินอ่อน/ดินหลวม ที่อาจส่งผลต่อการทรุดตัวในระยะสั้นและระยะยาว

โดยทั่วไป ความลึกของหลุมเจาะต้องสัมพันธ์กับลักษณะของฐานราก โครงสร้างอาคารและลักษณะของชั้นดินในพื้นที่ อย่างงานถนนหรืออาคารขนาดเล็ก – ขนาดกลาง ความลึกในการเจาะสำรวจอาจอยู่ที่ 10-30 เมตร หรือจนกว่าจะเจอชั้นดินแข็ง (SPT-N ≥ 50) ต่อเนื่อง 2 – 3 ช่วง แต่หากเป็นอาคารขนาดใหญ่ หรือโครงสร้างสะพาน / ตอม่อ ต่าง ๆ ที่มีน้ำหนักสูงมาก อาจจะต้องเจาะลึกกว่า 30 – 60 เมตร หรือจนกว่าจะเจอชั้นหินแข็งที่สามารถรับน้ำหนักโครงสร้างนั้น ๆ ได้

สรุป

การสำรวจชั้นดินภาคสนาม (Soil Investigation) คือขั้นตอนพื้นฐานของงานก่อสร้างที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยและความมั่นคงของโครงสร้าง เป็นกระบวนการเก็บข้อมูลคุณสมบัติของดิน ข้อมูลเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในการออกแบบฐานรากให้เหมาะสมและปลอดภัยตามหลักวิศวกรรม การละเลยขั้นตอนนี้อาจนำไปสู่ปัญหาร้ายแรง เช่น การทรุดตัวของอาคาร การแตกร้าวของฐานราก หรือแม้แต่การพังทลายของโครงสร้าง ซึ่งนอกจากจะก่อให้เกิดความเสียหายด้านเวลาและงบประมาณแล้ว ยังอาจสร้างความเสี่ยงด้านความปลอดภัยและความรับผิดชอบทางกฎหมายต่อผู้เกี่ยวข้อง

การสำรวจชั้นดินนิยมทำโดยการเจาะหลุมสำรวจ (Soil Boring) ควบคู่กับการทดสอบ SPT (Standard Penetration Test) เพื่อหาค่าความแน่นของดินในแต่ละระดับความลึก ซึ่งถือเป็นวิธีมาตรฐานที่ใช้กันทั่วโลก โดยตัวอย่างดินที่เก็บมาได้จากหลุมสำรวจยังมีความสำคัญ เพราะยังสามารถนำตัวอย่างดินไปทดสอบต่อที่ห้องทดลอง (Lab Test) เพื่อหาคุณสมบัติดินอื่นๆเพิ่มได้ได้อีก นอกจากนี้ยังมีวิธีเสริมอื่น ๆ เช่น CPT, Vane Shear Test ที่ใช้ทดสอบควบคู่ หรือเพิ่มเติมในกรณีต้องการข้อมูลเฉพาะทางหรือความละเอียดสูงขึ้น หลักเกณฑ์การเจาะสำรวจจะพิจารณาจากประเภทของโครงสร้าง ขนาดพื้นที่ก่อสร้างและสภาพชั้นดิน โดยจำนวนหลุมและระยะห่างมักอยู่ระหว่าง 10 ~ 500 เมตร ส่วนความลึกของหลุมเจาะโดยทั่วไปอยู่ที่ 10 ~ 30 เมตรสำหรับอาคารขนาดเล็กถึงกลาง และอาจลึกถึง 60 เมตรขึ้นไปสำหรับอาคารสูงหรือโครงสร้างขนาดใหญ่ เช่น สะพานและเขื่อน

เพื่อความมั่นใจทางวิศวกรรม เกณฑ์สิ้นสุดการเจาะ (Termination Criteria) มักอ้างอิงจากค่าการทดสอบ SPT โดยเมื่อค่าการตอก SPT (N-value) ≥ 50 หรือเมื่อเจาะถึงชั้นหินแข็ง (Hard Stratum / Weathered Rock) ที่ปลอกไม่สามารถสวมลงได้ ถือว่าสิ้นสุดการเจาะ ทั้งนี้ควรเจาะทะลุชั้นแข็งแรกลงไปอีกติดต่อกัน 3–5 เมตร หรือ 2 – 3 ช่วง เพื่อยืนยันว่าชั้นนั้นเป็นชั้นรับน้ำหนักจริง ไม่ใช่เพียงชั้นแข็ง (Hard Layer) บาง ๆ

กล่าวโดยสรุป การสำรวจชั้นดินภาคสนามเป็นการลงทุนที่คุ้มค่า เพราะช่วยลดความไม่แน่นอนในการออกแบบฐานราก ป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต และสร้างความมั่นใจว่าโครงสร้างจะยืนหยัดได้อย่างปลอดภัยและยั่งยืนในระยะยาว “การสำรวจชั้นดินไม่ใช่ค่าใช้จ่าย แต่คือการลงทุนในความมั่นคงของโครงการ” เพราะปัญหาฐานรากแก้ทีหลังไม่ได้ง่ายเหมือนการเปลี่ยนวัสดุก่อสร้าง

อ่านเพิ่มเติม

คู่มือวิศวกรรมปฐพีฐานราก (Foundation Engineering Handbook) – ดร.พัลลภ วิสุทธิ์เมธานุกูล
“ความรู้ทั่วไปในการเจาะสำรวจชั้นดิน” “วิธีการเจาะสำรวจดิน” – นายยงยุทธ ศรีเมฆารัตน์
เทคนิคก่อสร้าง – ผศ. วิทวัส สิทธิกูล (2557)

ติดตามข้อมูลเพิ่มเติม

Facebook: Facebook Profile

Linkedin: Linkedin Profile

เลือกอ่านตามหัวข้อ