ABOUT SOIL
August 20th, 2009
| 
Author: Administrator
| 
|
| การปรับปรุงดินโดยวิธีผสมลึก (DEEP MIXING STABILIZATION) |
| ดินเหนียวอ่อนกรุงเทพฯ เป็นดินที่มีซิลิกา และแร่อะลูมินาผสมอยู่เป็นส่วนใหญ่ เมื่อแร่ซิลิกา |
| หรือแร่อะลูมินาผสมกับปูนขาว หรือปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ก็จะเกิดปฏิกริยาปอซโซลานิค (Pozzolanic Reaction) ปฏิกริยาดังกล่าวนี้ทำให้เกิด Calcium Silicate Hydrate (CSH) หรือ Calcium Aluminate Hydrate (CAH) มีคุณสมบัติยึดเกาะกันทำให้เม็ดดินรวมตัวกันเป็นก้อน มีความแข็งแรงสูง ดังนั้น การผสมลึก คือ การใช้เครื่องมือส่งปูนขาว ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ หรือส่งปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ผสมกับปูนขาวลงไปลึก ๆ แล้วผสมวัสดุดังกล่าวข้างต้นเข้ากับดิน ณ ความลึกนั้น ๆ อาจจะผสมโดยวิธีปั่นผสม Rotary Mixed อัดฉีดแรงดันผสมสูง Jet Mixing โดยอาจใช้ปูนแห้ง ๆ หรือปูนผสมน้ำ ผสมเข้ากับดินตามปริมาณที่ได้จากการวิจัยแต่ละท้องที่ซึ่งไม่เหมือนกัน ปี พ.ศ. 2530 คณาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ใช้ปูนขาวจำนวนร้อยละ 12 ผสมกับดินเหนียวในที่บริเวณป้อมพระจุลจอมเกล้า แบบปั่นผสมทำเป็นเสาเข็ม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.50 เมตร ลึก 10.00 เมตร สามารถรับน้ำหนักบรรทุกได้ต้นละ 6 ตัน เครื่องมือผสมได้แสดงไว้ดังรูปที่ 2 |
|
| รูปที่ 2 การทำ Lime Column บริเวณป้อมพระจุลจอมเกล้าสมุทรปราการ |
| ปี พ.ศ. 2532 คณาจารย์กลุ่มเดียวกันได้ทำการปรับปรุงดินแบบผสมลึกโดยวิธีอัดฉีดแรงดัน |
| สูงบริเวณ ถนนสายประธานของสวนหลวง ร.9 โดยใช้ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ และ TOUGH SOIL ผลิตโดย บริษัท ชลประทานซีเมนต์ จำกัด อัตราส่วนผสมที่สวนหลวง ร.9 นี้ใช้ปูนซีเมนต์ 50 กิโลกรัม ต่อปริมาณดินเปียก 1 ลูกบาศก์เมตร ทำเป็นเสาเข็มลึก 6 เมตร อัดฉีดด้วยแรงดัน 15 บาร์ หมุนก้านส่งรอบตัวเองด้วยความเร็ว 1 รอบ ต่อ 1 วินาที ชักขึ้นด้วยอัตรา 50 เซนติเมตรต่อนาที หลังจากทำการผสมแล้วเสร็จ 7 วัน จึงทำการทดสอบกำลังของดินที่ผสมปูนซีเมนต์พบว่า กำลังของดินที่ผสมปูนซีเมนต์มีกำลังสูงขึ้น 2 เท่าของกำลังดินเดิม เมื่อทำการวิเคราะห์เสถียรภาพของคันทางแล้วพบว่ากำลังของดินที่ผสมปูนซีเมนต์แล้ว ทำให้คันทางมีค่าเสถียรภาพดี รูปการทำเสาเข็มดินซีเมนต์ แสดงไว้ในรูปที่ 3 |
|
|
|
| ปี พ.ศ. 2535 คณาจารย์กลุ่มเดียวกันนี้ได้ทำกรณีศึกษาถนนสายบางบอน-ชายทะเล แยกจากถนน |
| ธนบุรี-ปากท่อ ประมาณ กม. 7 เขตบางขุนเทียน ถนนโครงการยาวประมาณ 18 กม. มีเขตทางกว้าง 40 เมตร ค่า Undrained Shear Strength ของชั้น Soft Clay มีค่า 0.5 ตัน/ตางรางเมตร มีระดับน้ำสูงสุดสูงจากผิวดินปัจจุบันระหว่าง 1.10 เมตร ถึง 1.60 เมตร เมื่อวิเคราะห์เสถียรภาพของคันทางเบื้องต้นตามวิธีของ BJERRUM พบว่าได้ความสูงของคันทางมีค่าระหว่าง 1.10-1.50 เมตร ซึ่งไม่เพียงพอจากการถูกน้ำท่วม และถ้าจะออกแบบโดยใช้ COUTERWEIGHT BERM ก็มีพื้นที่ด้านข้างไม่เพียงพอ เพราะมีแนวเขตทางกว้างเพียง 40 เมตร จึงพิจารณาใช้ Geotextile ชนิดทนแรงดึงสูงกับใช้เสาเข็มคอนกรีตอัดแรง หรือเสาเข็มดินซีเมนต์เสริมกำลังของฐานราก ราคาค่าก่อสร้างความคงตัวและการทรุดตัวจะเป็นตัวตัดสินใจ จากการวิเคราะห์ Slope Stability ของคันทางที่ใช้ Geotextile เสริมกำลังของฐานรากโดยใช้โปรแกรม SLOPE/W พบว่าถ้าคันทางสูง 3.0 เมตร จากผิวดินจะมีค่า Factor of Safety 1.45 ซึ่งไม่ปลอดภัย ดังแสดงในรูปที่ 4 |
|
|
กำลังสูงช่วง กม. 7+000 ถึง กม. 12+500 |
| เมื่อนำ Section นี้ไปวิเคราะห์การทรุดตัวพบว่า คันทางที่ใช้ Geotextile เสริมฐานรากจะทรุดตัว |
| 83 เซนติเมตร แต่ถ้าใช้เสาเข็มคอนกรีตหรือ เสาเข็มดินซีเมนต์เสริมฐานรากคันทางจะทรุดตัว 35 เซนติเมตร ดังแสดงไว้ในรูปที่ 5 |
|
| รูปที่ 5 การทรุดตัวของคันทางสูง 3 เมตร เทียงกับเวลา |
| อย่างไรก็ตามราคาของเสาเข็มคอนกรีตอัดแรงจะสูงกว่าราคาของเสาเข็มดินซีเมนต์ประมาณร้อยละ |
| 50 เมื่อเปรียบเทียบกับที่น้ำหนักบรรทุกเดียวกัน |
| TEST SECTION |
| ในการศึกษาครั้งนี้ได้ทำการทดสอบพฤติกรรมการทรุดตัวของถนนเดิมบริเวณ กม.7+000 ถึง กม. |
| 12+500 โดยทำการ Jet mixing แบบ Wet mixing ใช้ปูนซีเมนต์ 200 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรของดินเปียก ฉีด Slurry จากความลึกต่ำสุด -12.00 เมตร อัดด้วยแรงดัน 250 บาร์ หมุนรอบตัวและชักขึ้นด้วยอัตราคงที่ด้วยท่อส่งท่อนเดียว ขึ้นมาจนถึงผิวดินได้เสาเข็มดินซีเมนต์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.50 เมตร วางห่างกัน 2.00 x 2.00 เมตร เป็นตาราง รูปการทำ Jet mixing ได้แสดงไว้ในรูปที่ 6 |
|
| รูปที่ 6 การทำ Jet Mixing แบบ SINGLE INJECTION |
| หลังจากทำ Jet mixing เป็นเสาเข็มดินซีเมนต์รองรับถนนเดิมซึ่งสูง 1.40 เมตรเรียบร้อยแล้ว |
| ทำการฝังเครื่องมือวัดใต้ถนนที่มีเสาเข็มดินซีเมนต์ และใต้ถนนที่ปูด้วย Geotextile เสริมกำลังของฐานรากและถนนเดิมที่ไม่ได้ปรับปรุงดินฐานราก ตำแหน่งและลักษณะการติดตั้งเครื่องมือวัดได้แสดงไว้ในรูปที่ 7 และ 8 |
|
| รูปที่ 7 ลักษณะทั่วไปของการติดตั้งเครื่องมือ |
|
|
และบริเวณที่ทำการปรับปรุงคุณภาพดินในสนาม |
| จากการติดตามวัดการทรุดตัวเป็นเวลา 7 เดือน พบว่า SECTION ที่ไม่ได้ปรับปรุงคุณภาพของดิน |
| และ Section ที่เสริมกำลังฐานรากด้วย Geotextile จะทรุดตัวประมาณ 18 เซนติเมตร ส่วน Section ที่มีการปรับปรุงคุณภาพดินฐานรากแบบDeep mixing ทำเป็นเสาเข็มดินซีเมนต์รองรับ ถนนจะทรุดตัวประมาณ 4 เซนติเมตร จะเห็นได้ว่าในสภาวะเดียวกันของถนนทั้ง 3 Section จะทรุดตัวต่างกัน 14 เซนติเมตร ในเวลาประมาณ 7 เดือน ดังแสดงไว้ในรูปที่ 9 |
|
|
กับบริเวณที่ไม่ปรับปรุงคุณภาพฐานรากการใช้เสาเข็มดินซีเมนต์ชะลอการจมน้ำของถนน และคันกั้นน้ำเพื่อป้องกันน้ำท่วม |
| ถ้ามองแผนที่กรุงเทพฯ จะพบว่า มีถนนหลายสายขนานหรือเกือบขนาดกับแม่น้ำเจ้าพระยา |
| ถ้าในการซ่อมถนนหรือตัดถนนใหม่ที่เลียบแม่น้ำเจ้าพระยา โดยการปรับปรุงฐานรากด้วยวิธี Deep Mixing เป็นเสาเข็มดินซีเมนต์รองรับฐานราก ของถนนและในการทำคันกั้นน้ำล้อมกรุงเทพฯ ก็ออกแบบให้วางบนเสาเข็มดินซีเมนต์ในลำคลองต่าง ๆ ทำการก่อสร้างทำนบกั้นน้ำไว้ มีระบบสูบน้ำที่ดี ก็สามารถป้องกันการจมน้ำของ กทม. ได้หลายปี ถ้าพิจารณาเปรียบเทียบจากรูปที่ 5 ก็จะพบว่า ถนนสูง 3 เมตร จากผิวดินเดิม วางบนดินที่ไม่ได้ปรับปรุงคุณภาพของดินฐานรากหรือวางบนฐานรากที่เสริมกำลัง ด้วย Geotextile จะทรุดตัวประมาณ 67 เซนติเมตร ในเวลา 20 ปี ส่วนถนนเดียวกันที่วางบนฐานรากที่ปรับปรุงคุณภาพดินฐานรากแบบ Deep mixing ทำเป็นเสาเข็มดินซีเมนต์จะทรุดตัวประมาณ 20 เซนติเมตร ในเวลา 20 ปี จริงอยู่การเสริมฐานรากแบบ Deep mixing Stabilization ทำให้ค่าก่อสร้างแพงขึ้นจากเดิมอีกตารางเมตรละประมาณ 1,300 บาท (หนึ่งพันสามร้อยบาทถ้วน) แต่สามารถยึดเวลาการซ่อมถนนและยืดเวลาการเสริมคันกันน้ำออกไปได้จากวิธีปกติ 10-20 ปี ซึ่งพิจารณาโดยรวม ๆ แล้วจะประหยัดกว่ามาก อีกทั้งยังลดปัญหาฝุ่นและลดปัญหารถติดจากการซ่อมถนนสายนั้น ๆ ไปได้ 10-20 ปีเช่นกัน |
| ที่มา : www.thaicontractors.com |