STEEL CONSTRUCTIONTODAY & TOMORROW(ฉบับที 33 เดือนกรกฎาคม 2011)งานเผยแพร่ ร่วมกันของ สมาพันธ์ เหล็กและเหล็กกล้ าแห่ งประเทศญีปุ่น
และสมาคมโครงสร้ างเหล็กแห่ งประเทศญีปุ่น
ฉบับภาษาไทย

หนังสือ Steel Construction Today & Tomorrow ฉบับภาษา อังกฤษได้ รับการตีพิมพ์ปีละสามครัง3 และเผยแพร่ ไปทัว: โลกให้ แก่ผ้ บู ริหารและองค์กรอุตสาหกรรมที:เกี:ยวข้ องหรื อสนใจ วัต ถุประสงค์ หลัก ของการเผยแพร่ คือการนํา เสนอมาตรฐานและข้ อกําหนดที:เกี:ยวเนื:องกับงานโครงสร้ างเหล็ก
ยกตัวอย่างเช่น โครงการก่อสร้ างในรูปแบบใหม่ ๆ เทคโนโลยี
ขัน3 สูง สํา หรั บการก่ อสร้ า งและการเลือกใช้ วัสดุ รวมไปถึง
ข่าวสารในแวดวงงานก่อสร้ างอาคารและงานวิศวกรรมโยธา

ฉบับที 33 เดือนกรกฎาคม 2011: สารบัญ
หัวข้ อพิเศษ:เสาเข็มเหล็กแบบท่อและเสาเข็มแผ่นพืด
เสาเข็มแผ่นพืดและเสาเข็มท่อเหล็กสําหรับโครงสร้ างท่าเรือ:เทคโนโลยีการป้องกันการกัดกร่อน_______________1
เสาเข็มท่อและเสาเข็มแผ่นพืดเหล็ก: เทคโนโลยีการซ่อมแซม
และการเสริมกําลัง____________________________6

เพื:อให้ ผ้ อู ่านชาวไทยเข้ าใจบทความในนิตยสารฉบับนี 3ได้ง่า ยขึน3 เราจึ ง ได้ จัด ทํ า ฉบับ ภาษาไทยที: มี เ ฉพาะส่ว นของตัวหนังสือ แนบเอาไว้ กับฉบับภาษาอังกฤษ ส่วนภาพถ่า ยภาพตัว อย่ างประกอบและตาราง จะถูก นํา มาแสดงไว้ ใ นฉบับภาษาไทยเฉพาะที:เป็ นชื:อหรื อคําบรรยาย เพราะฉะนัน3ใ นก า ร อ่ า นค ว ร อ้ า ง อิ ง ถึ ง เ นื อ3 หา ขอ งห นั ง สื อ ฉบั บภาษาอังกฤษควบคู่กันไป นอกจากนีเ3 มื:อต้ องการข้ อความหรื อคํา ศัพท์ทางเทคนิคที:ถูกต้ อง หรื อต้ องการรายละเอียดทา ง เทค นิ ค เ พิ: ม เ ติ ม ก รุ ณ า อ้ า ง อิ งถึ ง หนั ง สื อ ฉบั บภาษาอังกฤษ ด้ วยเช่นกัน

สะพานนาธทาน(Nhat Tan)ในเวียตนาม: การออกแบบ
สะพานและการก่อสร้ างโครงสร้ างส่วนใต้ ดิน________10
สะพานโตเกียวเกท(Tokyo Gate): การออกแบบและก่อสร้ างบ่อของฐานรากด้ วยเสาเข็มพืดเหล็กแบบท่อ________14
แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ ที:ภาคตะวันออกของญี: ปุ่นและการ
ก่อสร้ างโครงสร้ างเหล็ก______________________ปกหลัง

1โครงสร้ างท่ าเรือทีสร้ างจากโครงสร้ างเหล็กในประเทศ
ญีปุ่น

(หน้ า1-5)เสาเข็มแผ่ นพืด (sheet pile) และ เสาเข็มท่ อเหล็ก
(pipe pile) สําหรับโครงสร้ างท่ าเรือ

• ประวัตคิ วามเป็ นมา– เทคโนโลยีการป้องกันการกัดกร่ อน: ในปั จจุบันและ
อนาคตโครงสร้ างท่าเรื อที:สร้ างจากโครงสร้ างเหล็กในประเทศ
ญี:ปนซึ
ุ่ ง: เก่าแก่ทสี: ดุ เป็ นโครงสร้ างท่าเรื อที:ยื:นออกไปในทะเล
(pier) ได้ ก่อสร้ า งโดยใช้ เสาเข็มปี กเกลียว (screw pile)เหล็ก อยู่ที:ท่าเรื อเมืองโกเบเมื:อปี 1876 และต่อมาได้ มีการ
ก่อสร้ างที:ท่าเรือเมืองโยโกฮามา นาโกยา โอซากา และ ทสุรูกา ตามลําดับ ในช่วงสุดท้ ายของราชวงศ์ไทโจ (ปี 1912 –
1926) ได้ เ ริ: ม มี ก ารนํ า เสาเข็ ม แผ่ น พื ด เหล็ ก เข้ ามาเพื: อซ่อมแซมความเสีย หายที:เกิดเนื:องจากแผ่นดินไหวใหญ่ ในย่านคันโตะ ท่าเรื อแห่งแรกที:ใช้ เสาเข็มแผ่นพืดเหล็กได้ เริ: มก่อสร้ างในปี 1926 ที:ทา่ เรือโอซากาโดย ฮิเดโนริ ฮามาดะ (ดร., ศาสตราจาย์จากมหาวิทยาลัย
กิวชู)
โทรุ ยามาจิ (ดร., หัวหน้ ากลุ่มจากสถาบันวิจัยท่า เรื อและสนามบิน)โยชิกาซู อะกิรา (ดร., นักวิจัยจากสถาบันวิจัยท่าเรื อและสนามบิน)ประวัติของเทคโนโลยีการป้องกันการกัดกร่ อนสําหรับ
เหล็กในประเทศญี:ปนไดุ้่ มีมานานกว่า 50 ปี แล้ ว จึงทําให้
เทคโนโลยีเหล่านีไ3 ด้ มีการพัฒนาจนถึงระดับดีเยี:ยม ซึ:งการป้องกันการกัดกร่อนของชิน3 ส่วนเหล็กในโครงสร้ างท่าเรือต่างๆ แทบจะสมบูรณ์ แล้ วทัง3 สิ 3น ทัง3 นีท3 งนัั 3 น3 ความแตกต่างของ
สภาพแวดล้ อมก็มีผลต่อการนําเทคโนโลยีของการป้องกัน
การกัดกร่อนไปใช้ แตกต่างกันในแต่ละประเทศ ดังนันวิ
3 ธีการ
ป้องกันที:ใช้ ก็จะแตกต่างกันด้ วย อย่างไรก็ตามประสบการณ์
ต่าง ๆ ที:ได้ รวบรวมมาจากการทํางานทางด้ านนี 3ในประเทศ
ญี:ปนสามารถนํ
ุ่าไปประยุกต์ใช้ ในการทํางานในประเทศอื:น ๆได้ บทความนี 3กล่าวถึงเทคโนโลยีที:ใช้ สําหรับการป้องกันการ
กัดกร่ อนในชิน3 ส่วนเหล็กสําหรับโครงสร้ างท่าเรื อในประเทศ
ญี:ปุ่น เรามีความเชื:อว่าบทความนีจ3 ะเป็ นประโยชน์สําหรั บการพัฒนาเทคโนโลยีการป้องกันการกัดกร่ อนที:เหมาะสม
สําหรับโครงสร้ างเหล็กที:ใช้ ในประเทศต่าง ๆ ได้ในช่ วงยุคราชวงศ์โชวา (ปี 1926 – 1989) การนํา
เสาเข็มแผ่นพืดเหล็กเข้ ามาใช้ ในประเทศมีจํานวนเพิ:มขึ 3น ในเบื 3องต้ นมีจํานวน 25,000 – 35,000 ตันต่อปี ภายหลังเมื:อปี
1929 ได้ เริ: ม ต้ น ทดลองผลิ ต เสาเข็ ม แผ่ น พื ด เหล็ ก ในโรงงานผลิต เหล็ก ยาวาตะซึ:งเป็ นของรัฐ บาล ได้ มีก ารผลิต
อย่างเต็มรูปแบบเมื:อปี 1930 โดยในปี 1931 ที:ท่าเรื อมิยาโกะ ได้ มีการนําเสาเข็มแผ่นพืดเหล็กที:เป็ นชิน3 ส่วนที:ผลิตใน
ประเทศญี:ปนเขุ้่ ามาใช้ ในโครงสร้ างท่าเรือเป็ นครัง3 แรก พร้ อมกันนี 3 ได้ มีก ารก่อ สร้ างท่า เรื อ ที:ใ ช้ เ สาเข็ มแผ่นพืด เหล็ก อี กหลายแห่งตังแต่
3 ช่วงต้ นของราชวงศ์โชวา เช่นที:เมืองโอซากา
นาโกยา ฟูชิกิ ฮาโกดาเตะ และรูโมอิ
ภายหลังสงครามโลก เสาเข็มแบบท่อเหล็กได้ เป็ นที:นิยมใช้ สําหรับโครงสร้ างท่าเรื อ เพิ:มมากขึน3 การใช้ เสาเข็มเพื:อเป็ นโครงสร้ างฐานรากของสะพานท่ า เรื อ ได้ แ พร่ ห ลายภายหลังจากได้ มีการก่อสร้ างท่าเรื อชิโอกามาในปี 1954 ท่าจอดเรือแห่งแรกทีเ: ป็ นลักษณะเซลล์(cell-type)โดยใช้ เสาเข็ม
แผ่นพืดแบบแบนคือท่าเรือชิโอกามา (1954 – 1959) ตามมา

2ด้ วยท่าเรือ โตบาตะ นาโกยา นาโอเอทสึ เอโอโมริ และ โยโกฮามา ตามลําดับ

200 กิโลเมตรนัน3 คิดเป็ นส่วนที:ใช้ โครงสร้ างเหล็กรวมความ
ยาวได้ กว่า 150 กิโลเมตร

ในยุคทศวรรษที: 1960 ได้ มีการพัฒนารู ปแบบการใช้
เสาเข็มท่อเหล็กกันอย่างแพร่ หลายเพื:อสร้ างท่าเรื อที:มีขนาด
ใหญ่หลายแห่ง สะพานยามาชิตะที:ท่าเรื อในโยโกฮามาและ
สะพานมายะที:ท่าเรื อโกเบถือเป็ นโครงสร้ างที:เป็ นแบบฉบับ
สําหรับโครงสร้ างประเภทนี 3• โครงสร้ างเหล็กสําหรั บ ท่ าเรื อแบบทัวไป –ท่ าเรือแบบใช้ เสาเข็มแผ่ นพืดเหล็ก
วิธีการก่อสร้ างท่าเรือทีใ: ช้ เสาเข็มแผ่นพืดเหล็กทําได้ โดยการตอกเสาเข็มแผ่นพืดเหล็กลึกจมลงไปในพื 3นดินเพื:อใช้ เป็ นโครงสร้ างกําแพงป้องกันดิน (รูปที: 1) ท่าเรื อที:ใช้ เสาเข็มแผ่น
เหล็กพืดชนิดที:ใช้ ทวั: ไปก็คือการใช้ แท่งเหล็กยึด (tie rod)เชื:อมต่อผนังเสาเข็มแผ่นพืดเหล็กไปยังโครงสร้ างเหล็กคํา3 ยัน(strut) (ท่อเหล็กกลม, เสาเข็มแผ่นพืดเหล็ก เหล็กรูปพรรณฯลฯ) ที:ได้ ติดตัง3 อยู่ด้านหลังกําแพง เสาเข็มที:ใช้ เป็ นกําแพง
ป้องกันดินสามารถแบ่ง เป็ น 2 ชนิด ขึน3 อยู่กับ ขนาดของ
นํ 3าหนักบรรทุกที:กําแพงต้ องรองรับ – เสาเข็มแผ่นพืดที:ใช้ กันทัว: ไปแบบรูปตัวยู และเสาเข็มแบบท่อเหล็กที:มีการเชื:อมต่อ
โดยใช้ รอยต่ อ โครงสร้ าง ในกรณี ที: นํ า3 หนัก บรรทุก น้ อย ๆดังเช่ นท่าเรื อที:มีระดับนํา3 ตืน3 ๆ สามารถใช้ เ พียงโครงสร้ า งกําแพงที:สามารถรับนํา3 หนักนี 3ได้ ด้วยตัวเอง โดยมิต้องอาศัย
โครงสร้ างเหล็กคํ 3ายันและแท่งเหล็กยึดมาใช้ ในกรณีของการใช้ เสาเข็มแผ่นพืดเหล็กหรื อเสาเข็มท่อเหล็กนี 3 ส่วนด้ านหน้ าของกําแพงเสาเข็มเหล่านีจ3 ะต้ องมีการสัมผัสกับทะเลที:เอือ3ต่อการกัดกร่อนของเหล็กอย่างสูง

เมื:อเร็ว ๆ นี 3 ได้ มีการนําโครงสร้ างเหล็กแบบ jacket มาใช้ กนั มากขึ 3นสําหรับเป็ นโครงสร้ างของท่าเรือต่าง ๆ ท่าจอด
เรือคอนเทนเนอร์ โออิและรันเวย์ดีอนั ใหม่ของท่าอากาศยาน
โตเกียวถือเป็ นโครงสร้ างที:เป็ นแบบฉบับสําหรับโครงสร้ า งประเภทนี 3• รูปแบบของโครงสร้ างเหล็กสําหรับท่ าเรือ
ในปั จจุบนั เกือบครึ:งหนึง: ของท่าเรื อในประเทศญี:ปนได้
ุ่มี ก ารก่ อ สร้ างด้ วยโครงสร้ างเหล็ ก ซึ: ง ถื อ ได้ ว่ า เป็ นลักษณะเฉพาะอันหนึ:งของท่า เรื อในประเทศญี:ปุ่น เหตุผล
สําคัญที:ก ารใช้ ผลิตภัณฑ์เหล็กในประเทศญี: ปนมีุ่ มากขึน3 ก็คื อ การพั ฒ นาอุ ต สาหกรรมผลิ ต เหล็ ก กล้ า ซึ: ง ถื อ ว่ า เป็ นส่ว นประกอบสํา คัญในการเจริ ญเติบโตทางเศรษฐกิ จ ของประเทศอย่ า งรวดเร็ ว ในทศวรรษที: 1960 เพราะว่ า การเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจของประเทศอย่างรวดเร็ วในช่วงนี 3มีความจําเป็ นที:จะต้ องพัฒนาปรับปรุงท่าเรื อและสิ:งก่อสร้ างสนับสนุนท่าเรื อต่าง ๆ อย่างรวดเร็ ว การก่อสร้ างโครงสร้ างต้ องให้ แล้ ว เสร็ จ รวดเร็ ว จึ ง เป็ นสาเหตุสํา คัญ ในการเพิ: มแรงจูงใจที:จะนําโครงสร้ างเหล็กเข้ ามาใช้ ในงานเหล่านี 3 โดยความยาวทัง3 สิน3 ของท่าเรื อแบบโครงสร้ างเหล็กมีประมาณ
490 กิโลเมตร ที:ท่าเรื อโตเกียว อัตราส่วนการใช้ โครงสร้ างเหล็กเทียบกับวัสดุก่อสร้ างอื:นที:ใช้ ในโครงสร้ างท่าเรือทังหมด
3(รวมทัง3 เขื: อนกั น คลื: น ทะเล) ได้ เ พิ: ม ขึ น3 อย่ า งรวดเร็ ว ในโครงสร้ างท่า เรื อส่วนต่อเติมทัง3 หมดที:มีความยาวมากกว่า

รูปที: 1 โครงสร้ างแบบทัว: ไปของท่าเรือแบบใช้ เสาเข็มแผ่นพืดเหล็ก• ท่ าเรือแบบยืนออกทะเล
ท่าเรื อแบบยื:นออกทะเลมีวิธีการก่ อสร้ างโดยการวาง
โครงสร้ างส่ว นบนลงบนเสา (รู ปที: 2) ท่ า เรื อ ประเภทนี 3ประกอบไปด้ วยสะพานตอม่อที:ยื:นออกทะเลด้ านหน้ าของท่า
จอดเรือ และโครงสร้ างป้องกันดินในด้ านหลัง โดยจะมีการใช้
เหล็กโครงสร้ างกันอย่างแพร่ หลายสําหรับโครงสร้ างสะพาน
ตอม่อด้ า นหน้ านี 3 โครงสร้ างคอนกรี ตเสริ มเหล็กหรื อชิน3 ส่วน3ประกอบสําเร็จของคานและพื 3นคอนกรี ตจะใช้ เป็ นโครงสร้ างส่ ว นบน เท่ า ที: พ บส่ ว นใหญ่ สํ า หรั บ โครงสร้ างท่ า เรื อโครงสร้ างส่วนบนที:เป็ นโครงสร้ างคอนกรีตเสริมเหล็กนี 3มักจะเป็ นส่วนที:ตรวจพบสภาพที:ถกู กัดกร่ อนหรือเสียหายเนื:องจาก
การสัมผัสกับไอทะเล (ซึง: มีความเป็ นเกลือสูง)• โซนทีมกี ารเปี ยกนําK (splash zone)ในโซนพื 3นที:ซึ:งมีการเปี ยกนํ 3า โครงสร้ างจะสัมผัสนํ 3าทะเลอยู่เป็ นประจํา ซึง: เป็ นเหตุให้ นํ 3าทะเลและออกซิเจนจํานวนมากมี
การสัมผัสกับพืน3 ที:ผิงของชิน3 ส่วนเหล็ก เพราะเหตุนี 3 โซนที:มีการเปี ยกนํ 3าถือว่าเป็ นพื 3นที:ซงึ: มีสภาพการกัดกร่ อนมากที:สดุโดยทัว: ไปอัตราส่วนการกัดกร่ อนในโซนนีว3 ัดได้ ที:ระดับ 0.3
มิลลิเมตรต่อปี จากผลการตรวจสอบผลในพื 3นที:โอกินาวา ได้พบว่าบางส่วนมีอตั ราการกัดกร่ อนถึง 0.5 – 0.6 มิลลิเมตร
ต่อปี เนื:องจากผลของอุณหภูมแิ ละความชืน3 ที:สงู ในพื 3นที:นี 3

รู ปที: 2 โครงสร้ างแบบทัว: ไปของท่าเรื อแบบใช้ เสาเข็มท่อ
เหล็กลั กษณะการกั ดกร่ อนในสภาพแวดล้ อ มแบบชายฝั งทะเลรูปที: 3 ตัวอย่างแสดงอัตราการกัดกร่ อนในแนวดิ:งสําหรับ
เสาเข็มท่อและเสาเข็มแผ่นพืดเหล็ก

สภาพแวดล้ อมที:ซึ:งโครงสร้ างเหล็กสํา หรับท่า เรื อต้ องสัมผัสสามารถแบ่งออกเป็ น 5 โซนใหญ่ ๆ คือ โซนที:สมั ผัสอากาศ โซนทีม: ีการเปี ยกนํ 3า โซนที:นํ 3าทะเลขึน3 ลง โซนที:อยู่ใต้
นํา3 และโซนที: จ มอยู่ในโคลน ในกรณี ที:มีก ารใช้ ผลิต ภัณ ฑ์เหล็กที:มีความยาวเช่นเสาเข็มแผ่นพืดและเสาเข็มท่อเหล็ก
วิ:งผ่านหลาย ๆ โซน (โซนที:คลื:นทะเลซัดถึง โซนที:อยู่ใต้ นํา3และโซนที: จ มอยู่ในโคลน) มี โ อกาสเกิ ด การกัด กร่ อ นแบบmacro-cell เนื:องจากความแตกต่างของสภาพแวดล้ อมพื 3นที:ซึง: เกิดปั ญหามากที:สดุ ในแง่การกัดกร่ อนของเหล็กจะเกิดใน
บริเวณด้ านใต้ โซนทีม: ีการเปี ยกนํ 3า(splash zone)และบริเวณ
ที:ระดับนํา3 ทะเลเฉลี:ยตํ:าสุด (mean low water level) รูปที: 3แสดงความน่ า จะเป็ นของอั ต ราการกั ด กร่ อ นเที ย บกั บสภาพแวดล้ อม• โซนทีนําK ทะเลขึนK ลง (tidal zone)โซนที:นํา3 ทะเลขึน3 ลงซัดถึงเป็ นพืน3 ที:ซึ:งโครงสร้ า งมีการ
จมนํ า3 ทะเลเป็ นครั ง3 คราวและ มี ก ารสัม ผัส กั บ อากาศใน
บางครัง3 เนื:องจากการเคลื:อนตัวขึน3 ลงของระดับนํา3 ทะเล ใน
พืน3 ที:ส่วนนีแ3 บ่งได้ เป็ น อัตราการกัดกร่ อนในพื 3นที:ระดับใกล้
กับระดับนํ 3าทะเลปานกลาง(mean seawater level) จะมีค่า
ตํ: า ในขณะที: อั ต ราการกั ด กร่ อนในพื น3 ที: ส่ ว นที: อ ยู่ ใ ต้ระดับนํา3 ทะเลตํ:าสุดจะมีค่าสูงมาก เพราะเหตุว่าได้ เกิดการสร้ างตัวของ macro-cell โดยมีพืน3 ที:ซึ:งมีศกั ย์ไฟฟ้ าตํ:า (ขัว3ลบ) cathode ในบริ เ วณระดับ นํ า3 ทะเลปานกลาง (ค่ าปริ มาณออกซิเจนละลายนํา3 ที:สงู ) (high dissolved oxygen
concentration) และพื 3นที:ซงึ: มีศกั ย์ไฟฟ้าสูง (ขัวบวก)3
anodeในพื 3นที:ใต้ ระดับนํ 3าทะเลตํ:าสุด (ค่าปริ มาณออกซิเจนละลาย
นํา3 ที:ตํ:า) (low dissolved oxygen concentration) ในบาง
กรณีพบว่าอัตราการกัดกร่ อนในพื 3นที:ใต้ ระดับนํ 3าทะเลตํ:าสุดมีค่าสูงกว่าโซนที:มีการเปี ยกนํ 3า ปรากฏการณ์ นี 3เรี ยกว่าการ
กัดกร่อนแบบ concentrated การกัดกร่อนแบบนี 3มีผลให้ เกิดการวิบตั ิของโครงสร้ างเหล็กรองรับท่าเรื อมาแล้ วดังตัวอย่าง
ในอดีต

• โซนทีสมั ผัสอากาศ (Atmospheric zone)ในกรณี ส่ว นใหญ่ อัต ราการกัด กร่ อน (ความเสีย หายจากการกัดกร่ อน) สําหรับโครงสร้ างในโซนนีอ3 ยู่ที:ประมาณ
0.1 มิลลิเมตรต่อปี

4เคลื อ บหรื อ ดาดผิ ว หน้ า วัส ดุเ พื: อ ป้ องกั น การกั ด กร่ อ น สีสังกะสีประกอบ (zinc-rich) ได้ ถูกนํามาใช้ เพื:อเป็ นชัน3 รองพื 3นก่อนการทาสีนํ 3ามันดินอิพอกซีเรซิน ในภายหลังได้ มีความ
พยายามที:จะป้องกันส่วนบนของเสาเข็มท่อเหล็กโดยการใช้
คอนกรีตเพื:อป้องกันการกัดกร่อนสําหรับโครงสร้ างที:อยูเ่ หนือระดับนํา3 ทะเลซึ:งการป้องกันการกัดกร่ อนวิธีแบบแคโทดิคใช้ ได้ ไม่ดีนักในโซนนี 3 ในปี ประมาณ 1970 ได้ มีการพัฒนาสี
ยางผสมคลอรี น (chlorinated rubber paint) ขึน3 มา และตามมาด้ วยการพัฒนาของสียูริเทน (urethane)ในปี 1972สําหรับวิธีการป้องกันการกัดกร่ อนแบบ แคโทดิคนันได้
3 มีการ
พัฒนาขัว3 อะโนดโดยใช้ วัสดุโลหะผสมอลูมินัม (aluminumalloy) แบบ high-performance ขึ น3 มาใช้ และริ เ ริ: ม วิ ธีป้ องกันการกัด กร่ อ นแบบอะโนดิ ค (anodic corrosion
protection) อย่างจริ งจัง ประมาณปี 1970 ได้ มีการพัฒนา
เทคโนโลยีการเชื:อมใต้ นํา3 ขึน3 มาเพื:อลดเวลาการทํางานและ
เพื:อความปลอดภัยในการทํางานสําหรับขันตอนการติ
3ดตังขั
3 ว3อะโนดแบบโลหะผสมอลูมินมั

• โซนทีอยู่ใต้ นําK และโซนทีจมอยู่ในโคลน
การกัดกร่อนในพื 3นที:ซงึ: อยูใ่ ต้ นํ 3าของผิวเหล็กค่อนข้ างจะคงที: อัต ราการกัด กร่ อ นที: ร ะดับ 1 เมตรจากผิ ว นํ า3 มีค่าประมาณ 0.1 – 0.2 มิลลิเมตรต่อปี ในพื 3นที:ซึ:งจมอยู่ใน
โคลนนันเนื
3 :องจากระดับออกซิเจนที:ลดลงเมื:อเทียบกับส่วนที:อยู่จมนํ 3า อัตราการกัดกร่ อนจะมีค่าลดลงที:ประมาณ 0.03 –0.05 มิลลิเมตรต่อปี

เทคโนโลยีการป้ องกันการกัดกร่ อนสําหรั บ โครงสร้ างเหล็กรองรับท่ าเรือ
• ประวัตขิ องเทคโนโลยีการป้องกันการกัดกร่ อนพื น3 ฐานทางแนวความคิด ซึ:ง เป็ นที:ร้ ู จัก กัน สํ า หรั บวิ ธีป้องกันการกัดกร่ อนในอดีตคือใช้ หลักการเผื:อการกัดกร่ อนในชิน3 เหล็ก (corrosion allowance) หลักการนีใ3 ช้ การเผื:อความหนาของผลิต ภัณ ฑ์ เ หล็ก โครงสร้ างให้ เ พีย งพอเพื: อชดเชยการสู ญ เสี ย เนื: อ งจากการกั ด กร่ อนตั ง3 แต่ แ รกจนกระทัง: ในปี 1953 ที:วิธีการป้องกันการกัดกร่ อนแบบแค
โทดิค (cathodic protection) ได้ ถูกนํามาใช้ เป็ นครัง3 แรกสําหรับโครงสร้ างเหล็กสําหรับท่าเรื อ ท่าเรื อที:ใช้ ก็คือท่าเรื ออัมกาซากิ ซึ:งมีการใช้ ระบบอะโนดิค (anodic system) ซึ:งมีการใช้ ขวบวกของวั
ั3สดุโลหะผสมแมกนีเซียม (magnesium
alloy anode) มาใช้ โดยระบบการป้องกัน นีใ3 ช้ ร ะบบกระแสไฟฟ้าจากภายนอก

ภายหลังจากปี 1980 ได้ มีการพัฒนาวิธีการป้องกันการ
กัดกร่อนโดยใช้ การเคลือบ/ดาดผิวด้ วยวัสดุที:มีความทนทาน
สูงหลายประเภท รวมถึงการใช้ ปูนทราย/แผ่นไฟเบอร์ โพลีเมอร์ (cement-mortar/FRP) วิ ธีก ารดาดผิว ด้ ว ยสารขีผ3 ึ ง3
(petrolatum lining) และวิธีการดาดผิววัสดุที:แข็งตัวใต้ นํา3
(underwater hardening-type lining method) ประมาณใน
ปี 1982 การดาดผิวโดยใช้ พลาสติคสังเคราะห์โพลีเอททิลนี
(polyethylene lining) และพลาสติคสังเคราะห์โพลียรู ิเทน(polyurethane lining) (หรื อที:เรี ยกว่าการป้องกันการกัดกร่ อนแบบทนทาน (heavy-duty corrosion protection
method)) ได้ มีก ารพัฒนาขึน3 มา และในระบบการป้องกัน
โดยใช้ ก ารเคลือบ/ดาดผิว ด้ ว ยวัส ดุอิพอกซีเ รซิน ที:มีค วามทนทานเป็ นพิเศษ (ultra heavy/thick type epoxy resin
paint) และวัสดุฟลูออรี นเรซิน (fluorine resin paint) ที:มีความต้ านทานต่อสภาวะอากาศได้ ดีก็ได้ มีการพัฒนาขึ 3นมาในยุคช่วงทศวรรษ 1960 ได้ มีความพยายามในการใช้วิ ธี ก ารป้ องกั น การกั ด กร่ อ นแบบแคโทดิ ค โดยใช้ ระบบกระแสไฟฟ้าจากภายนอก ได้ ทดลองใช้ กบั โครงสร้ างท่าเรื อหลาย ๆ ที: และในระหว่างปี 1960 – 1970 สีนํ 3ามัน (oilpaint) และสีนํ 3ามันดินอิพอกซีเรซิน (tar epoxy resin paint)ได้ รับการพัฒนาขึน3 และได้ นํามาใช้ มากขึน3 สําหรั บป้องกัน
การกัด กร่ อ นในโซนที: อ ยู่เ หนื อ ส่ว นที: จ มอยู่ใ ต้ นํ า3 ในการ

5อย่างไรก็ตาม ถึงจะเป็ นในขณะนัน3 ระบบการป้องกัน
การกัดกร่ อนก็ไม่ได้ มีการนํามาใช้ ในทุก ๆ ท่าเรื อ แต่ระบบ
การป้องกันแบบ “การเผื:อการกัดกร่ อนในชิน3 เหล็ก” ก็ยงั ใช้กันอยู่ เพราะเหตุนี 3 ในปี 1983 เกิดอุบตั ิเหตุขึ 3นที:ท่าเรือโยโก
ฮามาทํา ให้ โ ครงสร้ างท่ า เรื อ เสีย หายและจมลง และจาก
เหตุการณ์ นี 3 ต่อมาในปี 1984 วิธีการป้องกันการกัดกร่ อนแบบแคโทดิค ได้ ถูก กํ า หนดขึน3 ให้ เ ป็ นวิธี มาตรฐานสํา หรั บป้องกันการกัดกร่อนของโครงสร้ างเหล็กที:สร้ างขึ 3นแล้ วในโซน
ที:จมนํ 3าและจมอยู่ในโคลน และให้ วิธีป้องกันโดยการเคลือบ/ดาดผิววัสดุ เป็ นวิธีมาตรฐานสําหรับป้ องกันการกัดกร่ อนในโครงสร้ างเหล็กที:สร้ างขึ 3นแล้ วในโซนที:นํ 3าทะเลขึ 3นลง โซนที:มีการเปี ยกนํ 3า และโซนที:สมั ผัสอากาศ

• แนวความคิ ด สํ า หรั บ วิ ธี ก ารป้ องกั น การกั ดกร่ อนแบบมาตรฐาน
สําหรับการกัดกร่อนแบบ concentrated ที:เกิดขึน3 ในบริ เ วณใต้ ระดั บ นํ า3 ทะเลเฉลี: ย ตํ: า สุด ซึ: ง ยากแก่ วิ ธี ก ารตรวจสอบโดยใช้ ตาเปล่า โดยพืน3 ที:ส่วนใดส่วนหนึ:งอาจจะต้ องทําการซ่อมแซมโดยการเคลือบผิวหน้ า จึงจําเป็ นต้ องนํา
วิธีการตรวจวัดอืน: ๆ มาใช้ โดยระบบมาตรฐาน 3 แบบได้ ถกูนํามาใช้ เพื:อป้องกันการกัดกร่ อนแบบ concentrated นี 3 (รูปที: 4)(a) วิธีการนี 3นํามาใช้ สําหรับป้องกันการกัดกร่ อนแบบเ ค ลื อ บ /ด า ด ผิ ว กั บ พื 3น ที: ร ะ ดั บ เ ห นื อ ก ว่ าระดับนํา3 ทะเลตํ:าสุด -1 เมตรและการป้องกันแบบ
แคโทดิคสําหรับพืน3 ที:ใต้ ระดับนํ 3าทะเลเฉลี:ยตํ:าสุดวิธีการนี 3เป็ นวิธีทมี: ีการนําไปใช้ อย่างแพร่หลายที:สดุในระหว่างช่วงเดียวกันนัน3 ได้ ริเริ: มการใช้ วสั ดุไทเทเนียมเป็ นวั ส ดุ ป้ องกั น การกั ด กร่ อ นในรู ป แบบของแผ่ น ปิ ดไทเทเนียมสําหรับแผ่นเหล็ก เช่นเดียวกันกับการใช้ การดาดผิ ว เหล็ ก เสตนเลส วั ส ดุ ไ ทเทเนี ย มได้ นํ า มาใช้ แล้ วในโครงสร้ างเช่ น สะพานของทางไฮเวย์ ทราน-อ่ า วโตเกี ย ว(trans-tokyo bay highway) (สําหรับความสูงของนํ 3าทะเล
ระหว่ า ง -2 เมตรและ +3 เมตร) และสะพานยูเ มมาอิ
(ประเภทลอยนํ 3า หมุนตัวได้ ) การดาดผิวเหล็กเสตนเลสเพื:อต้ า นทานการกั ด กร่ อ นของนํ า3 ทะเลได้ ถูก นํ า มาใช้ เ ป็ นวิ ธีป้องกันการกัดกร่อนสําหรับ jacket ของท่าเรือ เพื:อปรับปรุง
ท่าเรือโออิ (สําหรับระดับความลึกนํ 3า 1 เมตรหรื อมากกว่า)(b) วิธีนี 3ใช้ วิธีการป้องกันการกัดกร่อนแบบวิธี (a) ซึง: ใช้การเคลื อ บ/ดาดผิ ว สํ า หรั บ พื น3 ที: ซึ: ง มี ค วามลึ กมากกว่ า ไปยั ง ด้ านก้ นทะเล วิ ธี ก ารนี เ3 ป็ นวิ ธี ที:ประหยัดที:สดุ และมีประสิทธิ ภาพในกรณี ที:ต้ องมีการป้ องกันการกัด กร่ อนในพืน3 ที:ขนาดใหญ่ แน่ นโดยวิธีการป้องกันแบบแคโทดิคเป็ นสิ:งที:จําเป็ นในทะเลและในพื 3นที:ซงึ: มีคลืน: ซัดตลอด มีตวั อย่างของ
การใช้ วิธีก ารนีม3 ากมายในโครงสร้ า งสะพานช่ ว งยาวและประตูนํ 3าภายหลังใน “มาตรฐานทางเทคนิค สํา หรั บโครงสร้ า งท่าเรือและโครงสร้ างประกอบท่าเรื อ (Technical Standards
for Port and Harbor Facilities)” ตามที:แก้ ไขเมื:อเดือน
เมษายน 1999 วิธีป้องกันการกัดกร่ อนแบบการเผื:อการกัดกร่ อ นในชิ น3 เหล็ ก ได้ ถู ก ยกเลิ ก ไปและได้ มี ก ารกํ า หนดกฏเกณฑ์ ขึ น3 ใหม่ โ ดยให้ ใ ช้ วิ ธี ก ารป้ องกั น แบบแคโทดิ คสําหรับโซนที:อยู่ใต้ ระดับคลื:นเฉลี:ยและให้ ใช้ วิธีการป้องกัน
แบบเคลือบ/ดาดผิวสําหรับทุกโซนที:มีระดับความลึก 1 เมตรใต้ ระดับนํ 3าลงไป(c) วิธีการนี 3นําไปใช้ สาํ หรับการเคลือบ/ดาดผิว สําหรับ
ส่วนที:อยู่ในโซนที:เปี ยกนํา3 ที:ซึ:งมีการกัดกร่ อนอย่าง
รุนแรง โซนที:นํ 3าทะเลขึ 3นลง โซนที:จมอยู่ใต้ นํ 3า และโซนที:จมอยู่ใต้ โคลน โดยทัว: ไปวิธีการนี 3ได้ นําไปใช้
กับเขื:อนเสาเข็มแผ่นพืดที:ใช้ ในพื 3นที:ซึ:งเป็ นนํา3 ตืน3ในสภาพการใช้ งานนี 3 วิธีก ารที:ใช้ เคลือบ/ดาดผิว
ควรจะต้ องมีความสามารถป้องกันการกัดกร่ อนที:ดี
เยี:ยมและทนทานเป็ นพิเศษ ในกรณีทวั: ไปแล้ว วัสดุ

6โพลีเอททิลนี และ ยูริเทน-อิลาสโตเมอร์ (urethaneelastomer) จะนํามาใช้ กบั โครงสร้ างใหม่ ส่วนสาร
ขีผ3 ึง3 และปูนทรายจะใช้ สํา หรั บโครงสร้ างเก่ า ในกรณี ส่ว นใหญ่ ความลึก มากที:สุด สํา หรับ วิ ธี ก ารเคลือบ/ดาดผิว นี 3คือ G.L.-1 เมตร วิธีป้องกันการ
กัดกร่ อนแบบนีจ3 ะไม่ค รอบคลุมถึงโซนที:จมอยู่ใต้
โคลนที:ระดับตํ:ากว่า G.L.-1 เมตร ในกรณีเช่นนี 3จําเป็ นที:จะต้ องใช้ ผลิตภัณฑ์เหล็กที:มกี ารเผื:อความ
หนาเพียงพอสําหรับการสูญเสียหน้ าตัดจากการกัด
กร่อนที:คาดไว้ ในพื 3นที:ทะเลนัน3 ๆการดาดผิว แบบใช้ สารขี ผ3 ึง3 ได้ มีประวัติ ก ารใช้ ง านอยู่
มากมาย และถื อ ว่ า เป็ นวิ ธี ป้ องกัน การกัด กร่ อ นสํ า หรั บโครงสร้ างเหล็ ก ในท่ า เรื อ ที: มี ป ระสิท ธิ ภ าพ ในระบบการ
ป้องกันนี 3 ผิวของสารขีผ3 ึง3 จะมีการยึดเหนี:ยวกับพืน3 ผิวเหล็ก
อย่างเหนียวแน่น โดยมีการป้องกันผิวหน้ าโดยใช้ พลาสติค
พลาสติคเสริ มกําลัง หรื อโลหะแบบป้องกันการกัดกร่ อน ในบางครัง3 มีการเสริมวัสดุระหว่างกลางชัน3 ของวัสดุสารขี 3ผึ 3งและวัสดุปกคลุมผิว ระบบที:มกี ารพัฒนาขึ 3นมานี 3ทําให้ สามารถใช้
ในงานใต้ นํ 3าได้ มีความง่ายในการทําการกลึงแต่งผิว และไม่
จําเป็ นจะต้ องรอเวลาใช้ งานหลังจากทีม: ีการดาดผิวเรียบร้ อยแล้ วรูปที: 4 วิธีมาตรฐานสําหรับป้องกันการกัดกร่อนในโครงสร้ างเหล็กของท่าเรือวิ ธี ก ารดาดผิ ว แบบปูน ทรายเป็ นการป้ องกัน การกัด
กร่อนที:ทําได้ โดยการสร้ างแผ่นฟิ ล์มที:เป็ นแบบ passive ซึ:งมีความหนาแน่นบนพืน3 ผิวเหล็ก โดยการใช้ เกลืออัลคาไลน์
(alkaline) ที:อยู่ในซีเมนต์ช่วยเมื:อมีการดาดผิวด้ วยคอนกรี ตวิธีการนี 3มักจะเรี ยกว่าการดาดผิวด้ วยปูนทราย การดาดผิวด้ วยปูนทรายได้ มีการนํามาใช้ สาํ หรับป้องกันการกัดกร่ อนในโครงสร้ างท่าเรื อ เป็ นเวลานานมาแล้ ว วิ ธีก ารนีเ3 มื:อ มีการ
เสื:อมสภาพในรู ปของรอยแตก การหลุด ออกเป็ นแผ่น การก ลั บ สู่ ส ภ า พ เ ป็ น ก ล า ง ข อ ง วั ส ดุ ปู น ท ร า ย เ กิ ด ขึ น3ความสามารถในการป้องกันการกัดกร่ อนของผิวจะสูญเสียไป เพื:อที:จ ะแก้ ไขสิ:งนี 3 ได้ มีการทดลองนํา หลายวิธีมาใช้ –เพิ:มความหนาของการดาดวัสดุ การผสมโพลิเมอร์ สงั เคราะห์
และไฟเบอร์ เหล็ก การเคลือบผิว และการใช้ วสั ดุป้องกันซึ:งรวมไปถึงการใช้ ไฟเบอร์ เสริ มกํา ลังโพลิเ มอร์ และการหล่อ
แบบโลหะ

• วั ส ดุ สํ า หรั บ การเคลื อ บ/ดาดผิ ว เพื อการป้องกันการกัดกร่ อนวิธีป้องกันการกัดกร่อนแบบใช้ การเคลือบ/ดาดผิว 5 วิธีได้ นํา มาใช้ สํา หรั บ โครงสร้ างเหล็ก ของท่า เรื อ ดัง นี 3 – การเคลื อ บผิ ว (coating) การดาดผิ ว ด้ วยวั ส ดุ สั ง เคราะห์
(organic) การดาดผิวด้ วยสารขี 3ผึ 3ง (petrolatum) การดาดผิวด้ วยปูนทราย (mortar) การดาดผิวด้ วยโลหะ (metallic)ระบบการเคลื อ บผิ ว ที: เ ป็ นแบบทั: ว ไปเป็ นการทา
แผ่นฟิ ล์มขนาดหนา/บาง ของวัสดุผสมสังกะสีร่วมกับอิพอกซี เ รซิ น ในขณะที: ก ารดาดผิ ว ด้ ว ยวัส ดุส ัง เคราะห์ มี ค วามต้ านทานต่อการกัดกร่ อนที:ดีกว่า วัสดุสงั เคราะห์ที:ใช้ สําหรับ
โครงสร้ างท่าเรื อเป็ นแบบ โพลิเอททิลนี ยูริเทนอิลาสโตเมอร์
แผ่นฟิ ล์มแบบหนา/บาง สําหรับวัดสุที:ใช้ ใต้ นํ 3า การดาดผิวจะ
สามารถใช้ วสั ดุได้ 2 ประเภท – ประเภทปูนอุดรอยรั:ว (putty)โดยนํา วัสดุไ ปติ ด ตัง3 โดยใช้ แผ่ นปิ ดติด กับ โครงสร้ าง และประเภทที:ใช้ ทา โดยทาวัสดุดาดผิว โครงสร้ า งด้ ว ยลูกกลิง3และแปรง ข้ อดีสาํ หรับระบบการดาดผิวใต้ นํ 3าก็คอื การดาดผิว
สามารถกระทําบนโครงสร้ างที:มีรูปร่ างซับซ้ อนได้ ดงั เช่นหน้ าตัดที:มีการเชื:อมต่อของเสาเข็มพืดเหล็ก

การดาดผิ ว ด้ ว ยโลหะจะมี ข้ อ ที: ไ ด้ เ ปรี ย บกว่ า ในด้ า นความต้ านทานต่อแรงกระแทกและความต้ านทานต่อการขูดขีด และวัสดุประเภทนีม3 ีค วามต้ านทานต่อการกัดกร่ อนสูง
โดยเหล็กเสตนเลสและไทเทเนียมจะเป็ นวัสดุที:ใช้ ในการดาด
ผิวด้ วยวิธีนี 37งานและความสามารถในการบํารุ ง รั ก ษาเป็ นระยะโดยใช้
วิธีการวัดระดับศักย์ไฟฟ้ าการป้องกันการกัดกร่ อนแบบแคโทดิค
• หลักการ

หัวข้ อใหม่ สาํ หรับเทคโนโลยีการป้องกันการกัดกร่ อนในระบบป้องกันการกัดกร่อนแบบแคโทดิค กระแสไฟฟ้ าตรง ซึ:งมีค่ามากกว่ากระแสจากการกัดกร่ อนที:จะทําให้ อิออนวิ:งออกจากเนือ3 เหล็กไปยังอิโ ลคโตรไลสิส (electrolysis)(นํ า3 ทะเล) ได้ กํ า หนดให้ มี ก ารไหลอย่ า งต่ อ เนื: อ งจากแหล่งกําเนิดภายนอกไปยังเนื 3อเหล็กเพื:อเป็ นการป้องกันการ
เคลื:อนตัวของอิออน (ionization) (การกัดกร่ อน) ในเหล็ก(รู ปที: 5) วิธีก ารป้องกันแบบแคโทดิคมี 2 วิ ธี – ระบบกระแสไฟฟ้าจากภายนอก (external current source
system) และระบบการถ่ายขัว3 anodic จากวัสดุที:ยอมให้
สูญเสีย (sacrificial anodic system) ในระบบการถ่ายขัว3จากวัสดุที:ย อมให้ สูญเสีย นัน3 จะยอมให้ เกิ ดการเคลื:อนตัว
ของอิออนออกจากวัสดุโลหะ วัสดุโลหะเช่น อลูมินมั สังกะสี
แมกนีเซียม ฯลฯ จะเชื:อมต่อกับเหล็ก และมีการสูญเสียโดย
การเคลือ: นย้ ายอิออนแทนที:เหล็กโครงสร้ างเพื:อที:จะเป็ นการป้องกันเหล็กจากการกัดกร่อน

• สนามบินระหว่ างประเทศโตเกียว (สนามบิน
ฮาเนดะ)รูปที: 6 แสดงสนามบินฮาเนดะและรันเวย์ที: 4 (ในปี2009 ระหว่างการก่อสร้ าง) รั นเวย์นี 3ประกอบไปด้ วยส่วนที:ถมทะเล (ความยาว 2,020 เมตร) และส่วนท่าเรือ (ความยาว
1,100 เมตร) ตามหัวข้ อ “โครงสร้ างเหล็กสําหรับท่าเรือ” ที:ได้อธิบายไว้ ข้างต้ น เทคโนโลยีการป้องกันการกัดกร่ อนที:ได้ รับการยอมรั บเป็ นสิ:งที:จํา เป็ นสํา หรั บการออกแบบโครงสร้ างท่าเรือให้ มรี ะยะเวลาใช้ งานที:ยาวนานโดยเฉพาะอายุการใช้
งานกว่า 100 ปี ของรันเวย์ใหม่แห่งที: 4 โครงสร้ างที:สําคัญ
เช่นนี 3 เสาเข็มเหล็กของ jacket จะได้ รับการป้องกันทังหมด
3โดยแผ่นเหล็กเสตนเลสทีม: ีความหนา 0.4 มิลลิเมตรในส่วนที:เป็ นโซนที:คลืน: ซัดถึงและโซนที:เปี ยกนํ 3า (รูปที: 7) คานเหล็กที:ประกอบกับ โครงสร้ างส่ ว นบนจะมี ก ารป้ องกั น ด้ ว ยการเคลือบอิพอกซีเรซิน ระยะเวลาการใช้ งานของโครงสร้ างที:ออกแบบไว้ 100 ปี ถือว่าเป็ นงานที:ค่อนข้ างท้ าทายสําหรับ
โครงสร้ างที: อ ยู่ติ ด ทะเล ดัง ที: ไ ด้ อ ธิ บ ายไว้ ข้ า งต้ น ดัง นัน3เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนทีด: ีที:สดุ จึงถูกนํามาใช้ สําหรับ
โครงสร้ างประเภท jacketนี 3 อย่างไรก็ตาม โครงสร้ างนี 3ก็มิได้มี ก ารคิ ด ถึ ง กํ า หนดการบํ า รุ ง รั ก ษาสภาพโครงสร้ างให้
สามารถใช้ งานได้ 100 ปี เพราะยังไม่คิดถึงความจําเป็ นในข้ อนี 3รูปที: 5 หลักการของระบบป้องกันการกัดกร่อนแบบแคโทดิค
• การนําไปใช้ งานข้ อกํ าหนดของการใช้ งานด้ วยวิธีป้องกันการกัดกร่ อนแบบแคโทดิคก็คือช่วงพืน3 ที:ซึ:งอยู่ตํ:า กว่าระดับเฉลี:ยของนํา3ทะเลตํ: า สุด วิ ธี แ คโทดิ ค นี จ3 ะมี ป ระสิ ท ธิ ภ าพมากในการ
ป้องกันการกัดกร่อนแบบ concentrated มิให้ เกิดขึ 3นในเหล็ก
ที:อยู่ตําแหน่งตํ:ากว่าระดับเฉลี:ยของนํ 3าทะเลตํ:าสุด ในวิธีแค
โทดิคที:ใช้ กนั อยู่ในปั จจุบนั นี 3 วิธีการถ่ายขัว3 anodic จากวัสดุ
ที:ยอมให้ สญู เสีย โดยใช้ โลหะผสมอลูมินมั แทบจะเป็ นแบบเดียวทีใ: ช้ กนั อยู่ เหตุผลหลักก็คอื วิธีนีม3 ีข้อดีมากมาย – การที:ไม่ต้องอาศัยแหล่งกระแสไฟฟ้ าหลังจากที:มกี ารติดตังระบบนี
3
3(ในทางตรงกันข้ ามกับระบบกระแสไฟฟ้ าจากภายนอก) ไม่จํา เป็ นต้ องใช้ พลังงาน และความสะดวกในการตรวจสอบ

รูปที: 6 สนามบินใหม่ ฮาเนดะและรันเวย์แห่งที: 4รูปที: 7 โครงสร้ างส่วนล่างของรันเวย์ที:อยูบ่ นสะพานในทะเล
อนาคตของการออกแบบและการบํา รุ ง รั ก ษาสําหรั บเทคโนโลยีการป้องกันการกัดกร่ อน8ถ้ าจะกล่าวกันอย่างคร่าว ๆ แล้ ว ตามประวัติเทคโนโลยี
การป้องกัน การกัด กร่ อนในประเทศญี: ปุ่น ในช่ ว งทศวรรษ
1980 “ทฤษฎีการเผื:อการกัด กร่ อนที:ยอมให้ ” ได้ มีการลด
บทบาทลง และ “วิธีก ารป้องกันการกัด กร่ อน” เช่ นวิธีก ารป้องกันแบบแคโทดิค และ การเคลือบ/ดาดผิวได้ ถกู นํามาใช้เป็ นมาตรฐานแทน ในทศวรรษ 2000 งานสํา คัญของการ
จัดการโครงสร้ างสาธารณูปโภคได้ เปลีย: นไปจากการก่อสร้ างโครงสร้ างใหม่เป็ นการบํารุงรักษาโครงสร้ างเก่า และในระบบ
การออกแบบได้ มีการเปลี:ยนแนวคิดจาก “ข้ อกําหนด” เป็ น“ระดั บ ความสามารถ” ของโครงสร้ าง นอกจากนี 3 การออกแบบระบบป้ องกันการกัดกร่ อนได้ มีการเปลี:ยนแปลงไปเป็ นวิธีการที:มพี ื 3นฐานตามระดับความสามารถของโครงสร้ างด้ วย คํานิยามของระดับความสามารถของระบบป้องกันการ
กัดกร่ อนคือ “ภายในอายุการใช้ งานตามที:มีการออกแบบ
เพื:อป้องกันเหล็กจากการกัดกร่อน (สนิม)”โครงสร้ างไว้ 3 ระดับ โดยระดับ การบํ า รุ ง รั ก ษามี ก ารกําหนดให้ “ระดับ I“ เป็ นระดับสูงสุด “ระดับ II” เป็ นระดับ
ปานกลาง และ “ระดั บ III “ เป็ นระดับ ตํ: า สุด ระดับ การบํ า รุ ง รั ก ษานี จ3 ะมี ก ารกํ า หนดไว้ สํ า หรั บ โครงสร้ างแต่ ล ะโครงสร้ างโดยพิจารณาจากปั จ จัย ที:สําคัญหลายอย่างเช่น
“ระดับความสําคัญของโครงสร้ า ง” “สภาพแวดล้ อม” และ“ความยากของการตรวจสอบ/สํารวจ” งานบํารุงรักษาควรจะ
มีพื 3นฐานมาจากแนวความคิดทางด้ านการบริ หารอายุการใช้
งาน (LCM) ของแต่ละโครงสร้ าง ระดับของการบํารุ งรักษา
ประกอบไปด้ วย “การตรวจสอบเป็ นครั ง3 คราว” “การตรวจสอบอย่างละเอียดในจุดทีต: ้ องการ” และ “ การประเมิน
ความเสีย หายหรื อการเสื:อมสภาพของโครงสร้ าง” และถ้ าจํ า เป็ นต้ องมีเ ช่ น “การซ่อมแซมและการเสริ มกํ า ลัง” และ“ฐานข้ อมูลการก่อสร้ างสําหรับระบบการบํารุงรักษาทัง3 ราคาสูงและตํ:า”ระยะเวลาการใช้ งานตามที:ออกแบบสําหรับโครงสร้ างเหล็กทัว: ไปอย่างมากคือ 50 ปี ยกเว้ นสําหรับรันเวย์แห่งใหม่
ของสนามบินฮาเนดะ (100 ปี ) ตารางที: 1 แสดงวิธีการดาด
ผิวหรื อเคลือบผิววัสดุและอายุการใช้ งานที:คาดหวังไว้ ตามเทคโนโลยีในปั จจุบนั ระยะเวลา 50 ปี ถือว่าเป็ นความคงทน
ที:สงู สุดแล้ ว โดยทัว: ไปเพียง 20 ปี และ 30 ปี เท่านันที
3 :อยู่ใน
ระดับที:ไ ด้ มีก ารคาดหวังไว้ สิ:ง นีห3 มายความว่ า ระบบการ
บํารุงรัก ษาโครงสร้ างที:ถูกต้ องเป็ นสิ:งจําเป็ นเพื:อที:จะทําให้
โครงสร้ างมีอายุตามที:คาดหวังไว้ หรื อมีอายุกว่า 50 ปี ในทศวรรษล่าสุดภายหลังปี 2000 การเสวนาส่วนใหญ่ได้ เน้ นทางด้ านระบบการบํารุงรักษาโครงสร้ างท่าเรื อ ทังโครงสร้
3างคอนกรี ตเสริ มเหล็ก (คอนกรี ต เสริ มเหล็ก คอนกรี ต อัดแรง
คอนกรี ต-เหล็กแบบประกอบ) และโครงสร้ างเหล็ก (เสาเข็ม
พืดเหล็ก เสาเข็มท่อเหล็ก และชนิด jacket)

ในปั จจุบนั ปี 2011 เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่อนได้ ถือว่ามีการพัฒนาอยู่ในระดับที:ดี อย่างไรก็ตามในอนาคต สิ:งที:ควรปรับปรุ งคือ 1) ระบบการออกแบบที:พิจารณาพืน3 ฐานจากระดับความสามารถที:ต้องการสําหรับระบบป้องกันการ
กัดกร่ อน และ 2) ระบบการบํารุงรักษาโครงสร้ างที:ดียิ:งขึนก็
3ยังคงเป็ นสิง: ที:จําเป็ นต้ องศึกษาและพัฒนาต่อไปรู ปที: 8 แสดงเส้ นกราฟความสัมพันธ์ ระหว่า งระดับ
ความสามารถที: ล ดลงของโครงสร้ างและผลของการบํ า รุ ง รั ก ษา ในรู ป นี ไ3 ด้ มี ก ารแสดง ระดับ การบํ า รุ ง รั ก ษาสําหรั บบทความนี 3 สถาบันวิจัย เกี: ย วกับท่าเรื อและท่า
อาศยานได้ ให้ ข้อมูลที:เป็ นประโยชน์มากมาย ซึ:งเราขอแสดง
ความขอบคุณ มาไว้ ณ ที:นี 3 ถึง แม้ จ ะเป็ นที: ชัด เจนแล้ ว ว่ าตารางที: 1 วิธีการดาดผิวหรื อเคลือบผิววัสดุและอายุการใช้
งานทีค: าดหวัง
รูปที: 8 ระดับความสามารถของโครงสร้ างที:ลดลงและผลของ
การบํารุงรักษาโครงสร้ างข้ อสรุ ปและกิตติกรรมประกาศ

9เทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่ อนในโครงสร้ างเหล็กได้ มีความ
รุดหน้ าไปมาก แต่ก็มิได้ หมายความว่าเทคโนโลยีเหล่านีจ3 ะปราศจากสิง: ที:สามารถปรับปรุงได้ ต่อไป ในประเทศญี:ปนุ่ ยังมีการศึกษาและพัฒนาในองค์ความรู้ ด้ า นนีอ3 ย่า งต่อเนื:อ งและผู้แต่งหวังที:จะได้ ช่วยสนับสนุนงานเหล่านีไ3 ม่ว่าทางใด
ทางหนึ: ง เพราะเหตุนี 3 เราขอขอบคุณ สํ า หรั บ โอกาสที: ไ ด้ทํางานร่ วมกับวิศวกรและนักวิจัยทัว: โลกในการพัฒนาระบบ
ป้องกันการกัดกร่อนสําหรับโครงสร้ างเหล็กของท่าเรื อไว้ ณ.
โอกาสนี 3.

โครงสร้ างอย่างร้ างแรงได้ เช่น การลดความสามารถในการ
รองรั บ นํา3 หนัก บรรทุก อย่ า งมากของโครงสร้ าง ระหว่ า งช่วงเวลาที:มีการเติบโตทางเศรษฐกิจอย่า งรวดเร็ วในญี:ปุ่นตังแต่
3 ช่วงปลายทศวรรษ 1950 จนถึงทศวรรษ 1960 ได้ มีการก่ อสร้ างโครงสร้ างท่า เรื อเป็ นจํ า นวนมาก เช่ นเดีย วกันกับ
โครงสร้ างเหล็กอื:น ๆ ในเวลานัน3 เทคโนโลยีการป้องกันการ
กัดกร่ อนสํา หรับโครงสร้ างเหล่านัน3 ยังมิได้ มีการกําหนดให้
เหมาะสม ตรงกันข้ ามกับการเจริ ญเติบโตอย่างรวดเร็ วของเทคโนโลยีในปั จจุบัน ด้ วยเหตุนี 3 ท่ามกลางโครงสร้ างที:ได้ มีการก่ อ สร้ างในสมั ย นั น3 มี โ ครงสร้ างบางแห่ ง ที: มี ก ารเสื: อ มสภาพอย่ า งรุ น แรงเนื: อ งจากการกั ด กร่ อ นแบบconcentrated(หน้ า6-9)

รู ป ภาพที: 1 แสดงตัว อย่ า งของการกัด กร่ อ นแบบconcentrated ที:เกิดขึ 3นในเหล็กซึ:งติดตัง3 อยู่ใต้ นํ 3า รู ปภาพที:2 แสดงตัวอย่างของการกัดกร่ อนแบบเป็ นหลุม (pitting) ในชัน3 เคลือบป้ องกันการกัดกร่ อน บริ เวณโซนที:มีการเปี ยกนํ 3าสําหรับเหล็กโครงสร้ างภายใต้ สภาพที:ใช้ งานของตัวอย่างที:ได้ แสดงนี 3 ถ้ ามิได้ มีการควบคุมการบํารุงรักษาที:เพียงพอและ
ทันเวลา การเสือ: มสภาพของโครงสร้ างจะมีเพิ:มมากขึน3 และมีความเสีย: งต่อความเสียหายที:จะเกิดกับโครงสร้ างในระดับ
ที:รุนแรงได้

เสาเข็ ม ท่ อเหล็ ก และเสาเข็ ม แผ่ นพื ด เหล็ ก สํ า หรั บโครงสร้ างท่ าเรือ
– เทคโนโลยีการซ่ อมแซมและเสริมกําลังโดย คาซูฮิโร มาสุดะ (บ.โยชิกาวา-ไกจิ จํากัด)กลุ่ม วิ จัย หัว ข้ อ วิธี ก ารป้องกัน การกัด กร่ อ นและซ่ อ มแซมสําหรับโครงสร้ างเหล็กที:ใช้ ในทะเล
ฮิโรชิ ชิราอิชิ (บ.นากาโบเทค คอร์ โรชัน: โปรเทคติ 3ง จํากัด)อัตสึโอะ โมริวาเกะ (บ.โตเอะ)รูปภาพที: 1ตัวอย่างของการกัดกร่ อนแบบ concentrated ที:เกิดขึนในเหล็
3
กทีต: ิดตังอยู
3 ่ใต้ นํ 3ากลุ่ม วิ จัย หัว ข้ อ วิธี ก ารป้องกัน การกัด กร่ อ นและซ่ อ มแซมสําหรับโครงสร้ างเหล็กที:ใช้ ในทะเล

รูปภาพที: 2 แสดงตัวอย่างของการกัดกร่ อนแบบเป็ นหลุมใน
ชันเคลื
3 อบป้องกันการกัดกร่อนข้ อควรระวังเกียวกับการกัดกร่ อนแบบ concentratedพัฒนาการของเทคโนโลยีป้องกันการกัดกร่ อนสําหรับ
โครงสร้ างเหล็ ก ของท่ า เรื อ ในประเทศญี: ปุ่ นสามารถจั ดประเภทได้ ดังที:แสดงในรู ปที: 1 ตัง3 แต่ช่วงปลายทศวรรษที:1950 จนถึง 1960 ในช่วงที:มีการก่อสร้ างโครงสร้ างท่าเรื อเป็ นจํ า นวนมาก วิ ธี ป้องกัน การกัด กร่ อ นแบบแคโทดิค ซึ:งอาศัยกําลังไฟฟ้าจากภายนอกได้ นํามาใช้ กบั โครงสร้ างที:จมเพราะว่ า โครงสร้ างสํ า หรั บ ท่ า เรื อ จะมี ก ารสัม ผัส กับสภาพแวดล้ อมที:ก่อให้ เกิดการกัดกร่ อนอย่างรุ นแรง การใช้
วิธีการป้องกันการกัดกร่อนและการบํารุงรักษาโครงสร้ างที:ไม่เหมาะสมกับสภาพจะมีโอกาสก่อให้ เ กิด ความเสียหายแก่

10อยู่ในนํ 3า และวิธีการออกแบบที:มีการเผื:อการกัดกร่ อนในชิน3เหล็กในระดับที:ยอมให้ ก็นํามาใช้ เช่นกันสําหรับโครงสร้ างที:อยู่เหนือระดับนํ 3าทะเลขึ 3นลงเสริ มกําลังโครงสร้ างเหล่านี 3โดยการอาศัย คู่มือป้องกันการ
กัดกร่อนและซ่อมแซมนี 3บทความนี ไ3 ด้ นํ า เสนอเทคโนโลยี ล่ า สุด สํา หรั บ การซ่อมแซมและการเสริ มกํ า ลัง โครงสร้ า งเหล็ก ที:เ กิ ดการกัด
กร่อนในชิ 3นเหล็กไว้ แล้ วรู ปที: 1 พัฒนาการของเทคโนโลยีการป้องกันการกัดกร่ อนสําหรับโครงสร้ างเหล็กของท่าเรือในประเทศญี:ปนุ่ในช่ วงนัน3 เพราะว่า ความสํา คัญของการบํา รุ งรั ก ษาโครงสร้ า งยังไม่เ ป็ นที:ต ระหนัก กันมากดังเช่ นทุกวันนี 3 จึง มีกรณี มากมายที:โ ครงสร้ างเหล็ ก เกิ ด การเสื:อ มสภาพแบบร้ ายแรงเนื:องจากเกิดการกัดกร่ อนแบบ concentrated และการกัด กร่ อนแบบหลุมดังที:ได้ แสดงข้ า งต้ น ตัวอย่า งทั:ว ไปสําหรับการเสือ: มสภาพของโครงสร้ างอย่างร้ ายแรงเกิดขึน3 ใน
ปี 1981 เมื:อการกัดกร่ อนแบบ concentrated ได้ ก่อให้ เกิดการโก่ งเดาะของเสาเข็มท่อเหล็ก และต่อมาทํา ให้ เกิ ด การพังทลายของโครงสร้ างส่วนบนของท่ายามาชิตะในท่าเรื อโยโกฮามา

การซ่ อมแซมและเสริมกําลังโดยใช้ คอนกรีตเสริมเหล็ก
• วิธีปฏิบัตทิ  ัวไปในการออกแบบ
การปฏิบตั ทิ วั: ไปสําหรับวิธีนี 3ก็คือใช้ องค์อาคารคอนกรี ตเสริ มเหล็กในการซ่อมแซมและเสริ มกําลังหน้ าตัดโครงสร้ างเหล็กที:มีกํา ลังความสามารถในการรั บแรงลดลงเนื:องจาก
การกัด กร่ อนที:เ กิด ขึน3 อย่างรุ นแรงและทําให้ ไม่สามารถรับ
แรงกระทําในองค์อาคารตามที:ออกแบบไว้ ได้ (อ้ างอิงกับส่วนเส้ นประในรูปที: 2) ในกรณีนี 3 การซ่อมแซมและการเสริมกําลัง
โครงสร้ างจะสามารถหาได้ จากสมการที: (1) ดังนี 3สืบเนื:องจากเหตุการณ์ นี 3 ความสํา คัญของเทคโนโลยี
ป้องกันการกัด กร่ อนจึง เป็ นที:ต ระหนัก ถึง และการพัฒ นาเทคโนโลยีในด้ านนี 3จึงได้ รับการดูแลเอาใจใส่เพิ:มขึ 3น และใน
ขณะเดีย วกัน คู่มือการป้องกันการกัด กร่ อนและซ่อมแซม
สําหรับโครงสร้ างเหล็กของท่าเรื อ จึงได้ รับการจัดทําขึน3 ในปั จจุบัน เนื:องจากผลของอุบัติเหตุเ ช่ นนัน3 จึงมีบทบัญญัติ
สําหรับป้องกันการกัดกร่อนของโครงสร้ างเหล็กที:ก่อสร้ างขึ 3นให้ เป็ นวิธีมาตรฐานทัว: ไปที:ต้องปฏิบตั ิ และยิ:งไปกว่านันยั
3 งได้
มีการกําหนดการบํารุงรักษาโครงสร้ างให้ เป็ นกฎข้ อบังคับอีกด้ วย

γ i SdRd≤ 1.0(1)เมื:อSd: แรงในองค์อาคารทีอ: อกแบบไว้
Rd: ความสามารถในการรับแรงของหน้ าตัดตามที:ออกแบบ
ไว้γi: ค่าสัมประสิทธิ|ของโครงสร้ าง (ในกรณีทมี: ีการนําคอนกรี ตอย่า งไรก็ ตาม ยังมี โครงสร้ างเหล็กเป็ นจํ า นวนมากที:ออกแบบโดยใช้ ข้อกําหนดให้ มีการเผือ: การกัดกร่ อนที:ยอมให้
ที:ยงั คงใช้ งานอยู่ และการกัดกร่ อนในเหล็กโครงสร้ างเหล่านี 3ยังเกิดขึ 3นเนื:องจากมิได้ มีการบํารุงรักษาอย่างเพียงพอ ดังนัน3ก็ยงั มีโอกาสที:โครงสร้ างเหล็กเหล่านี 3จะเกิดการเสื:อมสภาพ
อย่างรุ นแรง ดังนันจึ
3 งมีความจํา เป็ นที:จะต้ องซ่อมแซมและ

เสริมเหล็กเข้ ามาใช้ )รูปที: 2 ภาพแสดงการลดลงอย่างมากของความสามารถใน
การรับแรงบนหน้ าตัดเนือ: งจากการกัดกร่อน

11โดยแท้ จริ งแล้ ว คอนกรี ตเสริ มเหล็กจะต้ องมีการติดตัง3อย่าแน่นหนาโดยการใช้ underwater stud กับส่วนหน้ าตัดของเสาเข็ มท่ อ เหล็ก หรื อเสาเข็มแผ่นพื ด เหล็ก ที:เ ป็ นองค์
อาคารที:ต้องการจะซ่อมแซมหรื อเสริ มกําลัง เพื:อที:จะทําให้
ผสมผสานการทํา งานของทัง3 ส่ว นคอนกรี ต เสริ มเหล็ก และเสาเข็มเข้ าด้ วยกัน ซึ:งจะทําให้ คอนกรี ตเสริ มเหล็กส่วนองค์
อาคารที:ซ่อมแซมและเสริ มกําลังนีส3 ามารถที:จะรักษากําลังต้ านทานของทังหน้
3 าตัดไว้ ได้

เพื:อเป็ นการยืนยันถึงคุณภาพของรอยเชื: อมจึงถูกนํา มาใช้
โดยการตรวจสอบรูปร่างลักษณะคลื:นการไหลของกระแสไฟ
ระหว่างการเชื:อมหลังจากนัน3 เหล็กเสริมกําลังจะถูกติดตังบนเสาเข็
3มตามความจําเป็ น และกรณีที:ต้องมีการติดตังเหล็
3 กเสริ มกําลังบน
เสาเข็มแผ่นพืด วิธีการที:ใช้ บ่อย ๆ ก็คือการประกอบเหล็ก
เสริมกําลังไว้ ก่อนบนพื 3นดินสําหรับคอนกรี ต ที:นํา มาใช้ คือประเภทที:ใช้ ในนํา3 ทะเลแบบทั:ว ไป แต่ในกรณี ที:มีข้อกังวลถึงคุณภาพของนํา3 ทะเลบริ เวณนัน3 เป็ นพิเศษ คอนกรี ตที:ใช้ ใต้ นํ 3าแบบป้องกันการกัด
เซาะ (antiwashout) ที:มีความสามารถในการต้ านทานการ
แยกตัวสูงจะถูกนํามาใช้ แทนรูปที: 3 แสดงรูปวาดของวิธีการซ่อมแซมและเสริ มกําลัง
โดยใช้ คอนกรี ตเสริ มเหล็ก underwater stud ซึ:งจะถูกเชื:อมติดทังสองด้
3านเข้ ากับองค์อาคารที:ต้องการจะซ่อมแซมและ
เสริมกําลัง ทีซ: งึ: โครงสร้ างคอนกรีตเสริมเหล็กที:อยู่ใต้ นํ 3ามีการ
จัดเรี ยงเหล็กเสริ มกําลังให้ ได้ ตามที:ต้องการตามสมการ (1)ได้ ยดึ ติดอยู่

รูปภาพที: 5 แสดงสภาพหลังจากที:มีการถอดแบบ ดังที:เห็ น ในรู ป ภาพ งานที: ทํ า ในการซ่ อ มแซมและเสริ ม กํ า ลังสามารถกระทําได้ โดยมิได้ ทําความเสีย หายแก่รูปทรงของ
เสาเข็มท่อเหล็ก หรื อเสาเข็มแผ่นพืด และยังสอดคล้ องกับ
เมื:อมีการบํารุงรักษาในภายหลัง การตรวจสอบโดยตาเปล่า
สามารถกระทําได้ โดยวิธีเดียวกันสําหรับเสาเข็มอืน: ๆกําลังความสามารถในการรับแรงของหน้ าตัดที:ได้ มีการ
ฟื น3 ฟูไว้ โดยวิธีการนี 3ได้ แสดงในเส้ นประตามรูปที: 4• รูปแบบในการทํางาน
ในการที:จะทําให้ วิธีการซ่อมแซมและเสริ มกําลังนีล3 ลุ ่วงไปได้ นนั 3 สิง: มีชีวิตใต้ ทะเลและสนิมที:เกาะติดอยู่กบั โครงสร้ างจะถูกกํ าจัด ออกโดยการใช้ แท่งเหล็ก ขูด (scraping bar)เครื: องสกัดออก (air chipper) ฯลฯ และนอกจากนี 3 ยังมีการ
จัดเตรี ยมพื 3นผิวสําหรับ stud bolt ที:เชื:อมต่อบริ เวณผิวหน้ าตัดจนกระทัง: ผิว หน้ าตัด มีค วามเหมาะสมสําหรับการเชื:อม(รูปภาพที: 3)

รู ปภาพที: 3 การทําตํา แหน่งที:มีการเชื:อม stud และการ
จัดเตรียมพื 3นผิวรูปภาพที: 4 การเชื:อม stud ใต้ ทะเลรูปภาพที: 5 คอนกรีตเสริมเหล็กหลังจากเสร็จสิ 3นแล้ วการซ่ อมแซมและเสริมกําลังโดยใช้ แผ่ นเหล็ก

เพราะว่า underwater stud ถือว่าเป็ นองค์อาคารที:สําคัญสําหรับการทําให้ เสาเข็มท่อเหล็กหรื อเสาเข็มแผ่นพืด
เหล็กทําหน้ าที:ร่วมกันกับคอนกรี ตเสริ มเหล็กได้ วิธีการเชื:อม
stud ในนํ 3าทะเลที:จะทําให้ รอยเชื:อมใต้ ทะเลมีความปลอดภัย
จึงได้ มกี ารนํามาใช้ (รูปภาพที: 4) เพื:อให้ แน่ใจถึงการควบคุม
คุณภาพของการเชื:อมใต้ นํ 3าของ stud ดังนันวิ
3 ธีการทีน: ํามาใช้

• วิธีการปฏิบัตทิ  วั ไปในการออกแบบ
ในวิธีการนี 3 แผ่นเหล็กได้ นํามาใช้ แทนที:คอนกรีต ซึง: ก็คอื
แผ่นเหล็กทีม: ีความหนาดังที:กําหนดได้ ถกู นําไปติดกับผิวหน้ าตัดของเสาเข็มท่อเหล็กหรื อเสาเข็มแผ่นพืดเหล็ก ซึ:งการกัด
กร่อนในผิวหน้ าตัดทําให้ เกิดการลดลงของกําลังที:ตาํ: กว่าทีไ: ด้12เค้ นที:มีค่าซํ 3าๆไปมา(repeated stress) ค่าที:ใช้ 70 % ในบางครั ง3 ก็ ไ ม่ เ พี ย งพอ จึ ง มี ความจํ า เป็ นที: จ ะต้ อ งให้ ค วามสนใจกับขันตอนการเชื
3:อมด้ วยออกแบบไว้ แผ่น เหล็ก จะถูก ยึด ติ ดกับ โครงสร้ างด้ ว ยการเชื:อมในนํา3 กับผิวหน้ าตัดที:ปลายทัง3 สองด้ านของเสาเข็มท่อ
เหล็กหรื อเสาเข็มแผ่นพืดเหล็ก ที:ต้ องการการซ่อมแซมหรื อเปลีย: นใหม่

ในขณะเดี ย วกัน วิธี ก ารดัง กล่ า วถูก กํ า หนดไว้ ใ นวิ ธีป้องกันการกัดกร่ อน จึงจําเป็ นที:ต้องทําการป้องกันการกัดกร่ อนแบบแคโทดิคให้ กับเสาเข็มเหล็กที:อยู่ในนํา3 และแบบ
เคลือบป้องกันการกัดกร่อนกับเสาเข็มเหล็กที:ติดตังอยู
3 ใ่ นโซน
ที:นํ 3าทะเลขึ 3นลงและโซนสัมผัสอากาศ โดยให้ อ้างอิงถึงคู่มือ
การป้องกันการกัดกร่ อนและซ่อมแซมรู ปภาพที: 6 การติดตัง3 แผ่นเหล็กสําหรับการซ่อมแซมและ
เสริมกําลังโครงสร้ างรูปภาพที: 7 การซ่อมแซม/เสริ มกําลังแผ่นเหล็กและเสาเข็ม
เหล็กสภาพทัว: ไปสําหรับหน้ าตัดที:มีกําลังตํ:าลงและการฟื น3 ฟูความสามารถของหน้ าตัดโดยการใช้ แผ่นเหล็กเป็ นลักษณะ
เดียวกันกับคอนกรีตเสริมเหล็ก อย่างไรก็ตามสิง: ที:สาํ คัญของ
วิธีการใช้ แผ่นเหล็กก็คือ ความหนาของแผ่นเหล็กที:ใช้ น้อยกว่าความหนาแผ่นคอนกรี ต ความเค้ นที:เกิ ดขึน3 ในเสาเข็ม
เหล็กหลังจากการซ่อมแซมและการเสริมกําลังจึงมีขนาดเป็ นเช่ นเดียวกันกับความเค้ นที:เ กิ ด ก่อนการซ่อมแซมและการ
เสริ มกําลัง ดังนัน3 ผลกระทบกับโครงสร้ างเสาเข็มนีจ3 ึงมีน้อย
กว่าในแง่การซ่อมแซมและเสริมกําลัง
• รูปแบบในการทํางานคู่ มื อ การป้ องกั น การกั ด กร่ อนและการซ่ อมแซม
โครงสร้ างสําหรับโครงสร้ างท่ าเรือ

หลังจากใช้ เครื:องสกัดออก (air chipper) ฯลฯ เพื:อที:จะขจัด สิ:งมีชี วิตและสนิมที:ติดอยู่กับชิน3 เหล็กออก แผ่นเหล็ก
แบบประกอบเสร็ จ ที:ใ ช้ สําหรั บการซ่อมแซมและการเสริ มกําลัง จะถูกติดตังในตํ
3 าแหน่งทีก: ําหนดเอาไว้ แผ่นเหล็กเสริมกํา ลังที:จะติดตัง3 กับเสาเข็มท่อเหล็กนีม3 กั จะมีก ารประกอบเป็ นชิ 3นส่วน 2 ชิ 3นไว้ ก่อน (รูปภาพที: 6)ในปั จ จุบัน ยัง มีเ สาเข็มท่ อเหล็ก และเสาเข็ม แผ่ น พืดเหล็กเป็ นจํานวนมากที:ยงั ใช้ งานอยู่ ซึ:งต้ องการการซ่อมแซม
และการเสริ มกํ า ลัง อย่า งไรก็ ต าม เมื:อพิจารณาถึ งสภาพ
เศรษฐกิจที:ฝืดเคืองในช่วงนี 3 จึงเป็ นการยากที:จะสามารถทํา
การซ่ อ มแซมและเสริ ม กํ า ลัง ให้ กับ เสาเข็ ม เหล่ า นี ใ3 นช่ ว งระยะเวลาสัน3 ๆหลังจากนัน3 แผ่นเหล็กที:มีการจัดเตรียมประกอบไว้ ก่อนจะนํามายึดติดกับเสาเข็มท่อเหล็กหรื อเสาเข็มแผ่นพืดเหล็ก
โดยวิธีการเชื:อมใต้ นํ 3า (รูปภาพที: 7) ในการเชื:อมรอยต่อนัน3เนื:องจากคุณภาพของรอยเชื:อมขึ 3นอยู่กับความสามารถของ
ช่างเชื:อมและสภาพทางทะเล (hydrographic condition) จึงจํา เป็ นที:จะต้ องให้ มีความยาวของรอยเชื: อมที:มากพอและ
ปลอดภัย เพราะเหตุนี 3 ค่าความเค้ นครากของรอยเชื:อมใต้ นํ 3าได้ ตัง3 ไว้ ที: 70 % ของค่าที:จะได้ จากการเชื:อมในโรงงานที:ใช้วิ ธี ก ารเชื: อมแบบเดี ย วกั น อย่ า งไรก็ ต า มในก รณี ที:สภาพแวดล้ อมค่อนข้ างยากลําบากเช่นมีคลื:นทะเลหรื อเมื:อเสาเข็มท่อเหล็กหรื อเสาเข็มแผ่นพืดเหล็กอยู่ในภาวะความ

เพราะเหตุนี 3 คู่มือสําหรับการป้องกันการกัดกร่ อนและ
การซ่ อ มแซมสํ า หรั บ โครงสร้ างเหล็ ก ท่ า เรื อ (2009) ที: ไ ด้ตีพิมพ์ในเดือนพฤศจิกายน 2009 มิได้ ให้ ความสําคัญแค่ใน
การบํารุงรักษาโครงสร้ างเหล็กท่าเรื อเท่านัน3 แต่ยงั ให้ ข้อมูล
เกี: ย วกั บ วิ ธี ก ารที: เ หมาะสมและเป็ นไปได้ สํ า หรั บ การบํารุงรักษา ซึ:งคู่มือได้ มีการแนะนําในส่วนการซ่อมแซมและ
การบํารุ งรักษาตามเงื:อนไขของราคาตามระยะเวลาใช้ งานโครงสร้ างเหล็กซึ:งไม่ได้ มีก ารบํารุ งรัก ษาอย่างเพียงพอ ซึ:งน่ า จ ะ ทํ า ใ ห้ เ กิ ด ค ว า ม ปล อด ภั ย สํ า หรั บ โค ร งส ร้ า ง

13สาธารณูปโภค เราหวังว่าบทความนี 3จะเป็ นประโยชน์ต่อการ
ปรับปรุงระบบการบํารุงรักษาโครงสร้ างได้

( หน้ า10-13 )สะพานนาทธาน (Nhat Tan Bridge )ในประเทศ
เวียตนาม

กิตติกรรมประกาศ

– การออกแบบสะพานและการก่ อสร้ างโครงสร้ างใต้
ดินในการจัดเตรี ย มบทความนี 3 ได้ อ้า งอิงข้ อมูลจากคู่มือ
ป้องกันการกัดกร่ อนและการซ่อมแซมโครงสร้ างเหล็กท่าเรื อ(2009) ซึ:งเป็ นผลจากความร่ ว มมือโดยกลุ่มวิจัยสํา หรั บวิธีการป้องกันการกัดกร่ อนและซ่อมแซมโครงสร้ างเหล็กใน
นํา3 ทะเลและสถาบันเทคโนโลยีเพื:อการพัฒนาชายฝั: ง และคู่มอื สําหรับการป้องกันการกัดกร่ อนและการบํารุงรักษา (ซึ:งจะตีพิมพ์ในช่วงฤดูใบไม้ ร่วง ปี 2011 โดยกลุ่มวิจัยสําหรับวิ ธี ก ารป้ องกั น การกั ด กร่ อ นและการซ่ อ มแซมสํ า หรั บโครงสร้ างเหล็กในนํา3 ทะเล) เราขอแสดงความขอบคุณอย่าง
สูงสําหรับทุกๆท่านในองค์กรเหล่านี 3สําหรับความอนุเคราะห์
และความร่วมมือเป็ นอย่างดี

( ฮิโรกิ อิเคดะ , ชิเกโยชิ เอนโดะ , ทสุกาสะ อะคิบะและฮารุ
กาสุ โอฮาชิ บริษัท วิศวกรที:ปรึกษานิปปอน จํากัด)ลักษณะของโครงการ
โครงการสะพานนาทธานเป็ นโครงการก่ อ สร้ างทาง
ไฮเวย์ที:มีความยาว 8.5 กิโลเมตรเพื:อข้ ามแม่นํา3 แดงและ
เชื:อมต่อทิศใต้ ไปยังทิศเหนือในเมืองฮานอย เมืองหลวงของ
ประเทศเวี ย ตนาม โครงการนี ถ3 ื อ เป็ นการฉลองครบรอบ
1,000 ปี (เดือนตุลาคม 2010) ที:ฮานอยเป็ นเมืองหลวงของ
ประเทศ สะพานใหม่นี 3เป็ นลักษณะโครงสร้ างสะพานขึงสาย
เคเบิล (cable-stayed structure) โดยมีหอสะพานหลัก
(main tower) จํานวน 5 หอ และถูกสร้ างขึ 3นเป็ นตัวแทน
สัญลักษณ์แห่งมิตรภาพระหว่างประเทศเวียตนามและญี:ปนุ่เอกสารอ้ างอิง
1 Masami Abe: “Development of Corrosionprotection Technologies for Port/Harbor Steel
Structure,” Materials and the Environment, No.
60, pp. 3-8, 2011
2 Coastal Development Institute of Technology:
Corrosion-protection and Repair Manual for
Port/Harbor Steel Structures (2009), Nov. 2009
3 Research Group on Corrosion Protection andRepair Methods for Marine Steel Structures:
Handbook on Practical Diagnosis, Corrosionprotection and Maintenance for Port/Harbor
Steel Structuresในด้ านการออกแบบและการควบคุมโครงการได้ มีการร่ ว มมือ กันระหว่ า งบริ ษั ทโชได จํ า กัด และบริ ษัท วิศ วกรที:ปรึกษานิปปอน จํากัด งานก่อสร้ างตามในส่วนที: 1 ซึ:งเป็ นการก่อสร้ างสะพานช่ ว งหลัก รั บผิดชอบโดยบริ ษัทร่ ว มค้ าระหว่าง บริ ษัทไอเอชไอและบริ ษัทซูมิโตโม มิตซุย จํากัดโดยได้ รับการสนับสนุนทางด้ า นการเงินโดย STEP (special
term for economic partnership) ซึ:งเป็ น ODA loan แบบพิเศษของรัฐบาล งานก่อสร้ างได้ เริ:มขึ 3นเมื:อ ตุลาคม 2009รายละเอียดที:แสดงนีค3 ือรายละเอียดส่วนใหญ่ของการ
ออกแบบและการก่อ สร้ า งของฐานรากบ่ อที: ใช้ เ สาเข็ มพื ดแบบท่อเหล็กมาใช้ เป็ นฐานรากของส่วนหอสะพานหลัก

14สายเคเบิลที:มีช่วงต่อเนื:อง 6 ช่วงและช่วงคานที:มีความยาว
เท่ากัน (รูปที: 3, 4)แบบแปลนและการออกแบบสะพานนาธทาน
• รูปแบบของสะพาน

รูปที: 3 รูปด้ านของสะพานตลอดความยาว

• เจ้ าของงาน : กระทรวงการขนส่งของประเทศ
เวียตนาม ทีมบริหารโครงการที: 85รูปที: 4 รูป 3 มิติของสะพานนาธทานภายหลังจากเสร็ จสิ 3น(ภาพสร้ างจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์ )• ความยาวสะพาน: 1,500 เมตร• มาตรฐานทีนํามาใช้

• ความยาวช่วงสะพาน: 150 เมตร + 4 x 300 เมตร+ 150 เมตรการออกแบบสะพานสอดคล้ องกับ ข้ อกํ า หนดสํา หรั บการออกแบบสะพาน 22TCN-272-05 ของประเทศเวียตนาม
ซึ:งมีที:มาจากมาตรฐาน AASHTO-LRFD ของสหรัฐอเมริกา
นอกจากนี 3 รายการอื:น ๆ เช่นฐานรากบ่อเสาเข็มพืดแบบท่อ
เหล็กและฐานรากส่วนรับแรงแบกทานที:แยกออก ซึ:งไม่ได้ มีการอธิ บ ายไว้ ใ นข้ อ กํ า หนด ให้ ใ ช้ ตามข้ อ กํ า หนดในการ
ออกแบบตามมาตรฐานของประเทศญี:ปนุ่• ชนิดโครงสร้ างโครงสร้ า งส่วนบน : สะพานขึงสายเคเบิล คานประกอบรูปตัวไอ แบบต่อเนื:อง 6 ช่วงพื 3น : พื 3นคอนกรีตเสริมเหล็กสําเร็จรูป
หอสะพานหลัก : หอสะพานคอนกรี ตเสริ มเหล็กรูป
ตัว A• วัสดุโครงสร้ างทีสาํ คัญวัสดุโครงสร้ างที:สาํ คัญมีดงั ต่อไปนี 3ฐานราก : ฐานรากบ่อเสาเข็มพืดแบบท่อ (อ้ างอิง
กับรูปที: 1 – 2)

- ผลิ ต ภั ณ ฑ์ เ หล็ ก โครงสร้ าง:SS400,
SM490, SM490Y, SM520, SM570

รูปที: 1 รูปตัดของโครงสร้ างส่วนบน

SM400,- สายเคเบิล : สายเคเบิลประกอบไปด้ วยกลุม่ ของเส้ นลวดเหล็กชุบกันสนิมขนาดเส้ นผ่านศูนย์กลาง
7 มิลลิเ มตร (กํ า ลัง รั บแรงดึง 1,770 เมกกะ
ปาสคาล)รูปที: 2 รูปของหอสะพานหลักที: P12• การคัดเลือกชนิดของสะพาน

- เสาเข็มพืดแบบท่อเหล็ก: SKY400, SKY490

แม่นํ 3าแดงไหลจากทิศตะวันตกไปยังทิศตะวันออก และในบริเวณสถานที:ก่อสร้ างสะพานมีการไหลแยกออกเป็ นทางนํา3 2 ทาง ซึ:งไหลขนานกันรอบ ๆ สันทราย จากข้ อมูลทาง
ประวัติ ศ าสตร์ ท้ อ งแม่ นํ า3 มี ก ารเปลี:ย นไปตามกาลเวลา
รวมทังตํ
3 าแหน่งของทางแม่นํ 3าไหลและสันทราย เพราะเหตุนี 3การเคลื: อ นตั ว ของตํ า แหน่ ง ทางนํ า3 ไหลและสัน ทรายใน
อนาคตจึงควรนํามาพิจารณาเพื:อการจัดวางแปลนสะพานขึง

- กําลังคอนกรีตตามมาตรฐานการออกแบบ:40 เมกกะปาสคาล (หอคอยหลัก, พื 3น) 30 เมกกะ
ปาสคาล (ส่วนปลายสะพาน เสาเข็มหล่อกับที:) 25
เมกกะปาสคาล (ส่วนบนของพื 3นในฐานรากเสาเข็ม
เหล็ก)

15เพราะว่ า แรงดึ ง ในแนวแกนกระทํ า กั บ คานขวาง
โครงสร้ างคอนกรีตอัดแรงจึงถูกนํามาใช้ โดยกล่องฝั งสมอที:ใช้ แผ่นเหล็กฝั งไว้ นนจะอยู
ั3่ใกล้ กบั ส่วนบนสุดของหอสะพาน
และสายเคเบิลได้ ฝังติดอยู่กบั ทีร: องรับภายในกล่อง

- เหล็กเสริมกําลังคอนกรีต: SD390- ลวดอัดแรง: SWPR7BL• ถนน• ฐานรากบ่ อเสาเข็มท่ อเหล็ก

ถนนวัด จากศู น ย์ ก ลางออกไป: เลนสํ า หรั บ รถยนต์
จํานวน 2 เลน (กว้ าง 3.75 เมตร) เลนรถบัส (กว้ าง 3.75
เมตร) เลนที: ใ ช้ ร่ ว มกั น สํ า หรั บ มอเตอร์ ไ ซค์ แ ละจัก รยาน(กว้ าง 3.3 เมตร) และทางเดิน (0.75 เมตร) ตามริ มทางด้ านนอกเพื:อเป้าหมายในการปรับปรุ งคุณภาพของการก่อสร้ างของเสาเข็มแบบหล่อกับที: ซึ:งพบอาจปั ญหาในการใช้ งานใน
บางกรณี ดังนัน3 ฐานรากบ่อแบบเสาเข็มท่อได้ นํามาใช้ เป็ น
ครัง3 แรกในเวียตนาม และเนื:องจากเสาเข็มประเภทนีไ3 ด้ ถูกพัฒนาขึน3 มาในญี:ปุ่น ข้ อกํ าหนดของญี:ปุ่น 2 อย่างจึงได้
นํามาใช้ สําหรับการออกแบบและการก่อสร้ าง – ข้ อกําหนด
สําหรับสะพานไฮเวย์ IV (/2002) และ คู่มอื การออกแบบและ
ก่อสร้ างสําหรับฐานรากเสาเข็มท่อ (1997)• โครงสร้ างส่ วนบนโครงสร้ างส่วนบนเป็ นโครงสร้ างที:ต่อเนื:องมีความยาว
ทังสิ
3 3น 1,500 เมตร โครงสร้ างหลักประกอบไปด้ วยคานตัวไอ
หลักจํานวน 2 ตัวอยู่ในตําแหน่งตามส่วนปลายแต่ละข้ างของทางเดินรถที:ซึ:งคานขวางเพื:อ รองรับพืน3 ได้ ตัง3 อยู่ทุก ๆช่วง 4 เมตร สายเคเบิลได้ ยึดปลายไว้ กับหน้ าตัดด้ านนอก
ของแผ่นเอวของคานหลัก คานหลักและคานขวางประกอบ
กันเป็ นโครงสร้ างแบบประกอบทีซ: งึ: แผ่นพื 3นสําเร็ จได้ เชื:อมต่อ
กันโดยใช้ เหล็กเดือย Fairing ซึ:งถูก ติดตัง3 ที:ส่วนปลายนอก
สุดของแผ่นพื 3นเพือ: ป้องกันการสัน: จากแรงลม

ความลึก ที: ขุด และนํ า มาใช้ ใ นการออกแบบได้ มี ก ารประมาณ อย่างมากที:สดุ ให้ มคี วามลึก 15 เมตรจากพื 3นท้ องแม่นํา3 วิธีการตอกเสาเข็มได้ มีการพิจารณาโดยมีเป้าหมาย
เพื:อให้ ได้ กําลังแบกทานที:ต้องการ เสาเข็มได้ ถกู ตอกลงในชัน3รับแรงแบกทาน (ซึ:งเป็ นชัน3 หินกรวดที:มีค่า N มากกว่า 50)ไปยังความลึกมากกว่า 5 เท่าของเส้ นผ่านศูนย์กลางเสาเข็ม
ผิวหน้ าส่วนบนของพืน3 ด้ านบนได้ ๔กวางไว้ ที:ความสูงเท่ากับ
-3 เมตร โดยพิจารณาการเปลีย: นระดับของท้ องพื 3นทะเลแล้ว

สายเคเบิลประกอบไปด้ วยเส้ นลวดที:วางขนานกัน อยูใ่ นรู ปแบบพัด และคานถูก ขึงอยู่ในลักษณะ 2 ระนาบจากหอ
สะพานหลักเส้ น ผ่ า นศูน ย์ ก ลางของเสาเข็ม ที: นํ า มาใช้ คื อ 1,200มิลลิเมตรและความหนาของผนังเสาเข็ มคือ 16 – 21มิลลิเมตร ฐานรากบ่อเป็ นรู ปไข่มีขนาดมิติ 48.7 x 16.9
เมตร ความยาวที:สดุ ของฐานรากบ่อเสาเข็มพืดรวมทัง3 เขื:อนกัน3 บ่อชัว: คราวคือ 50 เมตร จํานวนของเสาเข็มท่อที:ใช้ รวมทัง3ส่วน bulkhead และเสาเข็มภายในมีจํานวน 632 ต้ น ซึ:งวิธี
reinforcing bar stud ได้ นํามาใช้ สําหรับการเชื:อมต่อพืน3ส่วนบน (อ้ างอิงกับรูปที: 5)• หอสะพานหลัก
โครงสร้ างคอนกรี ตเสริ มเหล็กของหอสะพานหลักเป็ นโครงสร้ างรูปตัว A เพื:อที:จะให้ ได้ ความแข็งตังฉากกั
3บแกนของสะพาน ภายใต้ ร ะดับ คานขวางซึ:ง รองรั บ โครงสร้ างส่วนบน เสารองรับสําหรับแต่ละหอคอยงุ้มเข้ ามาแคบลง ซึ:งเป็ นการลดช่องว่างระหว่างเสาเพื:อที:จะลดขนาดของฐานราก

รูปที: 5 ไดอะแกรมแสดงฐานรากที: P13

16

เสาเข็มทดสอบจะถูกตอกลงไปสําหรับแต่ละฐานราก
และกํ าลังรับนํา3 หนักจะมีการตรวจสอบโดยใช้ วิธีก าร PDA(การวิเคราะห์การตอกเข็ม)ความคืบหน้ าของการก่ อสร้ าง
เมื:อสิ 3นเดือนพฤษภาคม ปี 2011 การก่อสร้ างฐานราก
ของหอคอยหลัก ได้ ก่อสร้ างอยู่ที:ตําแหน่ง P13 – P15 และการตอกเสาเข็มท่อได้ เสร็จสมบูรณ์แล้ ว ส่วนการขุดดินใต้ นํ 3าทะเล การติดตังพื
3 3นที:ระดับล่างและพื 3นส่วนบน ฯลฯ กําลังอยู่
ระหว่างการก่อสร้ าง อยู่ที:ตําแหน่ง P12 และ P16 (รูปภาพที:1,2)รูปภาพที: 4 หัวฉีดนํ 3ารูปภาพที: 5 การตอกเข็มท่อเหล็กช่วงสุดท้ ายโดยใช้ ต้ มุ ดีเซล
• เขือนกันK ลํานําK ชัวคราว

รูปภาพที: 1 รูปภาพแสดงสถานที:ก่อสร้ างทังหมด
3ในขันตอนการออกแบบนั
3
น3 ข้ อมูลระดับนํ 3าที:มอี ยู่สาํ หรับแม่นํา3 แดง(Red River) ได้ ถูก นํามาใช้ อ้างอิงเพื:อปรับตัง3ระดับนํ 3าทะเลในช่วงเวลาการก่อสร้ างไว้ ที: +9.5 เมตร ยกเว้ นช่วงเวลา 2 เดือนในฤดูร้อนซึ:งนํ 3าขึนถึ
3 งระดับสูงสุด เพราะว่า
ค่าที:แตกต่างกันมากของระดับนํา3 นี 3 จะมีการวัดค่าหลายวิธี
เพื:อที:จะลดระดับความเค้ นที:สะสม (residual stress) ในเสาเข็มตอก สิง: นี 3รวมไปถึงการศึกษาและการปรับปรุงสําหรับ
multi-step timbering กฎเกณฑ์สาํ หรับการกําหนดระดับนํ 3าและการจัดเตรี ยมช่วงเวลาการวางพืน3 ชัน3 ล่างและเครื: องมือ
อื:น ๆ

รูปภาพที: 2 การก่อสร้ างบนฝั: งที:สนั ทราย• พืนK ทีว่างจัดเตรี ยมการก่ อสร้ างและเครื องมือการก่ อสร้ างสันทรายในแม่นํ 3าแดงที:ซงึ: ฐาน P14 กําลังอยู่ในระหว่าง
ก่อสร้ างเพื:อใช้ เป็ นลานเก็บวัสดุ เป็ นพืน3 ที:ทําการผูกเหล็ก
และพืน3 ที:สําหรับอพยพฉุกเฉิน ที:ตําแหน่ง P12 P13 และ
P15 ซึ:งมีตําแหน่งอยู่ในแม่นํ 3า การก่อสร้ างใต้ นํ 3ากระทําได้
โดยใช้ เรือยกเครน เรือขนวัสดุและเรือขนของอื:น ๆ (รูปภาพที:3)ระหว่างงานก่อสร้ างที:แท้ จริง ระดับนํ 3าทะเลได้ เพิ:มสูงขึ 3นประมาณ 7 เมตรเนื:องจากความแห้ งแล้ งในปี 2010 เพราะ
เหตุนี 3งานก่อสร้ างได้ มีความต่อเนื:องโดยไม่มีการล่าช้ าถึงแม้
จะอยู่ระหว่า งฤดูร้อน ยิ:งไปกว่านัน3 มันก็เป็ นไปได้ ที:จ ะลดความสูงของเขื:อ นกัน3 ลํา นํ:า 1 เมตรตํ:า กว่าระดับที:มีก ารออกแบบ

รูปภาพที: 3 เรือบรรทุกวัสดุสาํ หรับการก่อสร้ างใต้ นํ 3า• การตอกเสาเข็มท่ อเหล็ก
เพื:อที:จะก่อสร้ างฐานรากขนาดใหญ่และเพื:อที:จะตอก
เสาเข็มที:มีความลึกสูงสุด 50 เมตรนัน3 สิง: สําคัญที:จะต้ องมีคือการตอกเข็ มตามแนวดิ: งได้ อ ย่า งถูก ต้ อง ซึ:งในสถานที:ก่อสร้ างนัน3 เสาเข็มท่อได้ ถูกตอกลงโดยใช้ ต้ มุ ไฮโดรลิคแบบ
สัน: ร่วมกันกับ วิธีการแบบ water jet method ซึ:งวิธีการตอก
แบบนีไ3 ด้ นํามาใช้ กับการตอกเสาเข็มที:มีความลึกจนถึง 6D(D = ขนาดเส้ นผ่านศูนย์กลางของเสาเข็ม) เหนือระดับปลาย
เข็ม ในขณะที:การตอกเข็มช่วงสุดท้ ายเข้ าไปในชัน3 วางปลาย
เข็มใช้ ต้ มุ ดีเซล (อ้ างอิงกับรูปภาพที: 4 และ 5)• การขุดดินทีอยู่ใต้ นําK
วิธีทนี: ํามาใช้ เพือ: ทําการขุดดินที:อยู่ใต้ ระดับนํ 3าออกสําหรับดิน
อยู่ภายในบ่อที:ล้อมรอบด้ วยเสาเข็มพืดแบบท่อเหล็กนัน3 ได้ใช้ ปัมเพื:อที:จะดูดทัง3 นํา3 และทรายที:ระดับท้ องแม่นํา3 ออกมา
(รูปภาพที: 6 และ 7)รูปภาพที: 6 ด้ านในของฐานรากบ่อ

17

(หน้ า 14-18)

รูปภาพที: 7 รูระบายนํ 3าสําหรับปั มนํ 3าออกจากบ่อที:มกี ารขุด

สะพานโตเกียวเกท

• ขันK ตอนการทํางานต่ อมา-การออกแบบและการก่ อสร้ างฐานรากเสาเข็มพืดแบบท่ อเหล็ก-หลังจากขุด ดินออก จะเป็ นขัน3 ตอนของการทํา การเท
คอนกรี ตใต้ นํ 3าของโครงสร้ างพื 3นด้ านล่าง การเชื:อมหัว studการจัด วางเหล็ก เสริ ม คอนกรี ต และการเทคอนกรี ต ของโครงสร้ างพืน3 ส่ว นบน ตามลํา ดับ หลัง จากนี 3 จะเป็ นการก่ อ สร้ างส่ ว นของหอสะพานหลั ก ขั น3 ตอนการทํ า งานที:ต่อเนือ: งนี 3จะมีการนําเสนอในโอกาสต่อไป (อ้ างอิงกับรูปภาพ
ที: 8)

โดย ดร. โอซามุ คิโยมิยะ
ศาตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัย วาเซดะข้ อมูลโครงการณ ท่าเรือโตเกียว โครงการก่อสร้ างได้ เริ: มขึ 3นในส่วนของ

รูปภาพที: 8 โครงสร้ างทีม: ีการตรวจสอบการติดตังเหล็
3 กเสริ มกําลังสําหรับส่วนหน้ าตัดหอสะพานหลักด้ านล่าง

ไฮเวย์ เลียบชายฝั: ง ของท่า เรื อโตเกี ย วที:ย าว 8 กิ โลเมตร
เพื:อทีจ: ะเพิ:มประสิทธิภาพการส่งสินค้ าระหว่างท่าเรื อโตเกียว

ความคาดหวังอย่ างสูงสําหรับเทคโนโลยีของญีปุ่น

และเมืองอื:น ๆ ตามชายฝั: ง สะพานโตเกียวเกทซึ:งเป็ นส่วน

ในช่วงเวลา 2 ปี ครึ: งนับจากนี 3 เป็ นที:คาดหวังว่าเราจะ
สามารถสังเกตได้ ถึ งงานก่ อสร้ า งที:มีค วามต่อเนื:อง ความเที:ยงตรงในการทํา งาน ดังเช่นงานก่อสร้ างของหอสะพาน
หลัก การติดตังของกล่
3องสลักสมอที:ส่วนบนสุดของหอคอย
และงานประกอบติดตัง3 ส่วนยื:นออกของคานหลัก เราได้ ทําการคาดหวังว่า ภายใต้ การนําความสามารถทางเทคโนโลยี
ของญี:ปุ่นมาใช้ สะพานนาธทานจะสามารถก่ อสร้ างเสร็ จสมบู ร ณ์ อ ย่ า งปลอดภั ย และเปิ ดใช้ สํ า หรั บ การจราจร
นอกจากนี 3ยังคาดหวังว่าสะพานจะส่งผลให้ เกิดการพัฒนา
และเจริญเติบโตแก่เศรษฐกิจของประเทศเวียตนาม

หนึง: ของไฮเวย์นี 3 เป็ นโครงสร้ างขนาดใหญ่ซงึ: ประกอบไปด้ วยสะพานหลัก (ลักษณะต่อเนื:องแบบ 3 ช่วง โดยเป็ นสะพาน
ประกอบเหล็ ก -คอนกรี ต แบบกล่ อ งโครงถั ก ) ซึ: ง มี ช่ ว งครอบคลุมท่าเดินเรื อหมายเลข 3 ของท่าเรื อโตเกียวรวมถึง
สะพานทางเข้ า จากทะเลไปยังชายฝั: ง 2 สะพาน (สะพาน
แบบพืน3 -คานรู ปกล่องต่อเนื:องหลายช่ว ง) ที:ด้า นปลายทัง3สองของสะพานหลัก สะพานมี ค วามยาวช่ ว งทัง3 สิ น3 2.9กิโลเมตรและมีกําหนดการแล้ วเสร็จในปี 2011เพราะว่าพื 3นทีก: ่อสร้ างของสะพานโตเกียวเกทอยู่ในชันที
3 :กิตติกรรมประกาศเป็ นโคลนดินเหนียว (ค่า N = 0) ซึ:งมีความหนามากกว่า 30เราขอแสดงความขอบคุณ คุณยามาจิ ผู้จดั การโครงการ
และคุณมิมูระ ผู้จัด การส่ว นออกแบบ ที:สํา นักงานสถานที:ก่ อสร้ างสะพานนาธทานของบริ ษัทซูมิโ ตโม มิตซุย จํ า กัดสําหรับความอนุเคราะห์ระหว่างการเข้ าเยี:ยมชมงานก่อสร้ างฐานรากเสาเข็มเหล็กท่อ ที:สถานที:ก่อสร้ างเมตร ฐานรากของสะพานได้ ว างอยู่บนชัน3 ดินที:รับแรงแบก
ทานที:เป็ นทรายและดินกรวดที:อยู่ในตําแหน่งที:ลกึ ที:สดุ ของ
stratum หมายเลข 7 และเนื:องจากฐานรากได้ ถกู กําหนด
ระดับอยู่ที:อย่างน้ อย 65 เมตร ใต้ ระดับโคลนทะเล จึงถือว่าได้ เป็ นโครงสร้ างที:อยู่ระดับลึก (great-depth structure)18และเนื:องจากฐานรากจําเป็ นที:จะต้ องมีความสามารถรองรับ

การออกแบบสําหรับฐานรากบ่อโดยใช้ ท่อเหล็กใช้ ตามการเคลื:อนตัว เนื:องจากแรงสัน: สะเทือนจากแผ่นดินไหวได้

มาตรฐาน ข้ อ กํ า หนดสํา หรั บสะพานไฮเวย์ (สมาคมทาง

สําหรับค่าการสัน: ไหวที:คาดไว้ ระหว่า 534.7 Gal และ -434.2

หลวงญี:ปุ่น) และการออกแบบและก่อสร้ างเสาเข็มท่อเหล็ก

Gal รวมถึงความต้ องการให้ โครงสร้ างมีความประหยัด ฐาน(สมาคมเสาเข็มท่อเหล็ก ของญี: ปุ่น) ซึ:งข้ อกํ าหนดทัง3 สองนี 3รากเขื:อนเสาเข็มพืดแบบท่อเหล็ก (เส้ นผ่า นศูนย์ กลางท่อ

กําหนดให้ ฐานรากต้ องมีความสามารถในการรองรับแรงแบก

1,500 มิลลิเมตร แผ่นเหล็กลาย (checkered plate) +ทานและการพลิ ก ควํ: า ของโครงสร้ าง และในระดั บ การรอยต่อโครงสร้ างแบบล็อคติดกันแบบที:ใช้ ปนู ทรายกําลังสูง)สั:นสะเทือ นเนื: องจากแรงแผ่น ดิน ไหวระดับ 1 โดยวัสดุ

จึงถูกนํามาใช้

โครงสร้ างยัง อยู่ใ นระดับ ความเค้ น ที: ย อมให้ (allowablestress) และการเคลื: อ นตั ว ในแนวขวางมี ค่ า ตํ: า กว่ า 50ในบทความนี 3 จะกล่าวถึงการใช้ งาน ฐานรากบ่อเสาเข็ม

มิลลิเมตร สําหรับสําหรั บแรงแผ่น ดินไหวในระดับ 2 วัสดุ

พืดแบบท่อเหล็กซึง: ในโครงการก่อสร้ างสะพานโตเกียวเกทน

โครงสร้ างอยู่ภ ายในค่ า กํ า ลัง ครากและการครากของดิ นรวมถึงจะได้ มีการศึกษาและหารือถึงวิธีการก่อสร้ างต่อไป

รองรับฐานรากอยู่ในอัตราไม่เกิน 40 %สิ:งที:ควรจะมีการกล่าวถึงเกี:ยวกับการก่อสร้ างสะพาน

โครงสร้ างฐานราก

โตเกี ย วเกท 2 ข้ อ ข้ อ ที:หนึ:งก็ คื อสะพานที:ค ร่ อมทางวิ: ง
fairway หมายเลข 3 ของท่าเรือโตเกียว (ความกว้ างของช่วง

โครงสร้ างส่วนใต้ ดินของสะพานโตเกียวเกท (ความยาว

ประมาณ 310 เมตร; ระยะเคลียร์ ใต้ ระดับคาน: A.P. 54.6

ทังสิ3 3น 2.9 กิโลเมตร) ประกอบไปด้ วยฐาน abutment 2 ฐานเมตร) และอี ก ข้ อ หนึ:ง ก็ คือ งานก่อ สร้ างจะต้ อ งทํ า ภายใต้

และฐานตอม่อ (pier) จํานวน 21 ฐาน (รู ปที: 1) ซึ:งมีตอ

อุปสรรคที:เ กิดเนื:องจากพื 3นที:ที:จํ ากัดรอบ ๆ ท่า อากาศยาน

ม่อจํานวน 9 ฐานที:มีตาํ แหน่งอยู่กลางทะเล (ส่วนยื:นออกไป

ระหว่า งประเทศของโตเกียว (A.P. +98.1 เมตร) ดังนัน3ประมาณ 1.6 กิโลเมตร) สําหรับตอม่อที:อยู่นอกชายฝั: งนัน3เพื: อที:จ ะให้ ส ามารถทํ า ตามข้ อจํ า กัด เหล่า นีท3 ัง3 ในช่ ว งการตอม่อหลัก (MP2, 3) เป็ นชนิดกําแพงคอนกรีตเสริ มเหล็ก

ออกแบบและการก่อสร้ างและเพื:อที:จะก่อสร้ างสะพานที:ทัง3(รูปภาพที: 1) ส่วนตอม่อที:อยู่ด้านข้ างช่วงคาน (side-span)ปลอดภัย และมีคุณ ภาพสูง โดยการใช้ แ นวความคิด ที:เ ป็ น

(MP1, 4) เป็ นแบบโครงสร้ างคอนกรี ตเสริ มเหล็กที:มีช่อง

หลัก เหตุผลทัง3 ทางด้ านโครงสร้ างและความคุ้มค่า ทางการ

กลวง (RC-hollow type)ลงทุน จึงเป็ นสิ:งจําเป็ นต้ องใช้ เทคโนโลยีสําหรับโครงสร้ า งรูปที: 1 รูปวาดของสะพานโตเกียวเกท

สะพานล่าสุด: พืน3 เหล็กแบบตงขนาดใหญ่ และรอยเชื:อมรูปภาพที: 1 การตอกเสาเข็มท่อเหล็กทีต: ําแหน่ง MP2โครงถัก ที:ไ ม่ มี การใช้ แ ผ่ น เหล็ก ดาม BHS (เหล็ก highperformance สําหรับสะพาน) รวมถึงการใช้ ที:รองรับแบบ

ชัน3 ของโคลนดินเหนียวอ่อนดังที:แสดงในรูปที: 2 (ชัน3แยกฐานราก (base isolation) ขนาดใหญ่ ฯลฯ

AC2, ค่า N = 0) ได้ ทบั ถมอย่างแน่นหนาเหนือชัน3 ดินฐานในบริ เวณที:มีการก่อสร้ างฐานรากบ่อแบบท่อเหล็ก ชัน3 ดินที:ทํา
19หน้ าที:รับนํ 3าหนัก แบบทานของสะพานตอม่อเหล่านีจ3 ะอยู่ที:2003 ก่อนที:จะมีการเริ: มการก่อสร้ างสะพานนี 3 จุดมุ่งหมาย

ระดับลึก: ชันหิ
3 นกรวด (Dg1) สําหรับตอม่อ CP9-MP2 อยู่ใน

ของการทดสอบก็ เ พื: อ ศึก ษาการทํ า งานกลไกการรั บ แรงตําแหน่งที: A.P.-75 เมตรหรื อมากกว่า และชัน3 ทราย (Ds2)

นํ า3 หนั ก ของเสาเข็ ม พื ด แบบท่ อ เหล็ ก ที: เ คยมี ปั ญ หาในสําหรับตอม่อ MP3-WP6 ที:ระดับA.P.-50 เมตรหรื อมากกว่า

ลักษณะงานประเภทเดี ย วกันที: อ่า วโตเกี ย ว และเพื: อที:จ ะชันหิ
3 นกรวด ทีร: ะดับ A.P.-75.5 เมตร ซึง: ส่วนมากจะทําหน้ าที:สามารถออกแบบและบริ หารการก่ อ สร้ างของฐานรากได้เป็ นชันที
3 :รับแรงแบกทานของตอม่อ CP9-MP2 และชัน3 ทรายอย่างสมเหตุสมผล

ในบริเวณของ A.P. -54 เมตร – -50.5 เมตร ซึง: ตื 3นกว่าอีกจุดได้ มีการทดสอบการรั บนํา3 หนักบรรทุก 3 ประเภทใน

หนึ:ง ทําหน้ าที:เป็ นชัน3 ที:รับแรงแบกทานของตอม่อ MP3 –โครงการนี 3: การทดสอบการรับนํ 3าหนักบรรทุกแบบพลศาสตร์WP6(DLT) การทดสอบการรั บนํา3 หนัก บรรทุก แบบสถิ ต (SLT)รูปภาพที: 2 แสดงการตอกเข็มท่อเหล็ก โดยเสาเข็มแต่

(horizontal and pressing-in) และการทดสอบการรั บละต้ นได้ ถูกตอกลงไปที:ระดับรับแรงแบกทานโดยการใช้ ต้ ุม

นํา3 หนักแบบระยะสัน3 (rapid loading test, STN) ซึ:งนําไปสู่

แบบสัน: (vibratory hammer) และ ตุ้มไฮดรอลิค (hydraulicผลการสรุปดังนี 3:hammer) ตุ้มเหล็ก ที:ใ ช้ คือ IHC-S280 และ IHC-S200• กําลังต้ านทานการรับนํา3 หนักของเสาเข็มที:ปลายโดย

ความยาวที:ต้ อ งการฝั ง ลงไปในชัน3 รั บแรงแบกทานตามที:วิ ธี ก ารวิ เ คราะห์ ค ลื: น สะท้ อ น (waveวางแผนไว้ คือ 3.0D – 3.2D เส้ นผ่านศูนย์กลางภายนอกของ

matching

analysis) จากการทดสอบการรับนํา3 หนักบรรทุกแบบ

เสาเข็มเหล็กท่อคือ 1,500 มิลลิเมตร และความหนากําแพง

พลศาสตร์

ของส่วนปลายเข็มเท่ากับ 17 มิลลิเมตร รูปภาพที: 3 แสดงการก่อสร้ างฐานรากบ่อเสาเข็มพืดแบบท่อเหล็ก

• กํ า ลัง ต้ า นทานแรงเสี ย ดทานที: ผิ ว เสาเข็ ม จากการ
ทดสอบการรับนํ 3าหนักบรรทุกแบบสถิต

รูปที: 2 โครงสร้ างฐานรากและคุณสมบัติของดิน

• อัตราส่วน set-up (อัตราส่วนของกําลังต้ านทานแบบ

รูปภาพที: 2 การตอกเสาเข็มท่อเหล็กสถิ ต ที: ป ลายเข็ ม ระหว่ า งช่ ว งการทํ า งานและกํ า ลังรูปภาพที: 3 การก่อสร้ างฐานรากบ่อเสาเข็มพืดแบบท่อเหล็กต้ า นทานหลัง จาก groundการทดสอบการรั บ นํ าK หนั ก สํ า หรั บ แรงแบกทานใน
แนวดิงต้ านทานทีป: ลายเข็มจากผลการทดสอบการรับนํ 3าหนัก

ในการนําเสาเข็มพืดแบบท่อ (เส้ นผ่านศูนย์กลาง 1,500• ความสัมพันธ์ระหว่างกําลังต้ านทานแรงเสียดทานที:ผิวมิลลิเมตร) เข้ ามาใช้ ในการก่อสร้ างสะพานโตเกียวเกท ได้ มีเสาเข็มและค่า N จากการทดสอบกําลังต้ านทานแบบ

การทําการทดสอบการรั บนํา3 หนัก ที:หน่วยงานก่อสร้ างในปี

ระยะสัน3

recovery) ของกํ า ลังบรรทุกแบบพลศาสตร์ และแบบสถิต

20เสาเข็ม และทําการคํานวณการกระจายแรงในแนวแกนและ(อ้ างอิงกับตารางที: 1, 2 และรูปที: 3)

กํ า ลัง ต้ า นทานแรงเสี ย ดทานที: ผิ ว เสาเข็ มกลับ ไปจากค่ าตารางที: 1 เสาเข็มทดสอบและประเภทของการทดสอบ

ความเครี ยดที:วัดได้ นี 3 รูปที: 5 แสดงการกระจายของแรงใน

ตารางที: 2 ประเภทและจุดประสงค์ของการทดสอบ

แนวแกนตามความยาวของเสาเข็ม แรงในแนวแกนนีม3 ีการคํานวณจากระดับความเครี ยดที:วัดจากเครื: องวัดที:อยู่ในท่อ

รูปที: 3 ความสัมพันธ์ ระหว่างความหนาของชัน3 รับแรงแบก

เสาเข็ม ค่าที:แตกต่างกันของแรงในแนวแกนที:หน้ าตัดต่าง ๆทานและค่า N ที:จดุ ทําการทดสอบ

ตามความยาวเสาเข็ ม สามารถแปลงกลับ มาเป็ นความ

ในส่วนที:เกี:ยวข้ องกับการออกแบบฐานรากบ่อเสาเข็มต้ านทานแรงเสี ย ดทานที: ผิ ว ได้ แรงเสี ย ดทานที: ผิ ว มี ค่ าพืดแบบท่อเหล็ก จะต้ องมีการกําหนด ความยาวที:ฝังลงไปใน

ค่อนข้ างตํ:าในดินเหนียวชัน3 บน แต่มีค่าเพิ:มขึน3 ในชัน3 ล่าง ๆชันของฐานรากสํ
3าหรับเสาเข็มพืดแบบท่อและอัตราส่วนการ

รูปที: 6 แสดงความสัมพันธ์ระหว่า งกําลังต้ านทานแรงแบก

หุ้ม ปิ ด (enclosure)ของปลายเสาเข็ ม นอกจากนี ส3 ํา หรั บสัมประสิ ท ธิ| แ รงต้ า นทานของดิ น แรงปฏิ กิ ริ ย าของดิ นในทานที:ปลายเสาเข็มและค่าการเคลือ: นตัวจากนํ 3าหนักบรรทุก

แนวดิ:งและค่าตัวคูณอื:น ๆ ที:กําหนดไว้ ในข้ อกําหนดสําหรับ

ทังหมด
3จากรูปสามารถสังเกตได้ ว่ากําลังต้ านทานแรงเสียด

สะพานไฮเวย์ (specifications for highway bridges) นัน3 มีทานที:ผิวมีค่าสูงกว่ากําลังรับแรงแบกทานของเสาเข็มสําหรับ

การตรวจสอบค่าเหล่านี 3เพื:อนํามาใช้ รูปภาพที: 4 แสดงการ

เสาเข็มหมายเลข 5 โดยค่า กําลังต้ านทานแรงเสียดทาน

ทดสอบการรับนํา3 หนักแบบสถิต โดยการใช้ เสาเข็มท่อ 4 ต้ นสําหรับผิวหน้ าด้ านในและด้ านนอกของเสาเข็มสามารถแยกเป็ นเสาเข็มหลักในการทดสอบ เข็มเหล่านี 3จะถูกกดลงไปใน

ออกมาจากกําลังต้ านทานแรงเสียดทานที:ปลายเสาเข็ม ผลที:ชัน3 ระดับดินที:รองรับนํา3 หนักเป็ นความลึกที: 3 เท่าของเส้ นได้ จากกรทดสอบแสดงว่าค่ากําลังต้ านทานแรงเสียดทานที:ผ่านศูนย์กลางเสาเข็มโดยวิธี multi-cycle system โดยการ

ผิวด้ านในมีค่าสูงกว่าที:ผิวด้ านนอกมาก และได้ พบว่าทรายใช้ หัวกดระบบไฮดรอลิค กํ า ลังของหัว กดระบบไฮดรอลิค

และหินกรวดภายในเสาเข็มมีสภาพการแน่นตัวอยู่

ทัง3 หมด ซึ:งหามาได้ จากการแยกค่าออกมาจากแรงกระทํา

เท่ากับ 48,000 กิโลนิวตันสําหรับเสาเข็มหมายเลข 4 และรูปภาพที: 4 การทดสอบการรับนํ 3าหนักแบบสถิต

56,000 กิโลนิวตันสําหรับเสาเข็มหมายเลข 5รู ปที: 4 แสดงความสัม พันธ์ ร ะหว่า งนํ า3 หนัก บรรทุก ที:รูปที: 4 ผลของการทดสอบการรับนํ 3าหนักแบบสถิต

กระทําและการเคลื:อนตัวในแนวดิ:งของเสาเข็มหมายเลข 5รูปที: 5 การกระจายของแรงในแนวแกนตามแนวดิ:งนํา3 หนักบรรทุกที:มากที:สุดคือ 36,000 กิโลนิวตัน และการ
เคลื:อนตัวมากที:สดุ ที:วดั ได้ คือ 280 มิลลิเมตร ค่าการเคลือ: นรูปที: 6 กําลังรับแรงแบกทานที:ปลายและกําลังรับแรงแบก

ตัวที:ยังอยู่ในช่ว งอิลาสติกคือ 60 มิลลิเมตร และนํ 3าหนัก

ทานทังหมด
3บรรทุกที:ทําให้ เกิดการครากที: 2,000 กิโลนิวตัน ได้ มีการทํา
การวัด ความเครี ยดที:หน้ า ตัด 13 หน้ า ตัด ตามความยาว

21รู ปที: 7 แสดงการทดสอบการรับนํา3 หนักระยะสัน3 ซึ:งรูปที: 7 โครงสร้ างสําหรับเครื:องมือการทดสอบการรับนํ 3าหนัก

มวลขนาด 160 ตันที:ติดอยู่กับหัวเสาเข็มจะถูกยกขึ 3นโดยมี

บรรทุกระยะสัน3ความเร่งอยู่ที: 20g สําหรับแรงจุดระเบิด และนํ 3าหนักบรรทุก

รูปที: 8 สภาพที:สอดคล้ องกันของรูปร่างของคลืน: สะท้ อนเสมื อนแบบพลศาสตร์ จ ะกระทํ า บนหัว เสาเข็ มโดยใช้ แ รงปฏิกิริยาซึง: เกิดจากการแรงยกมวลนี 3เป็ นเวลา 0.1 วินาที การรูปที: 9 โมเดลในการคํานวณสําหรับความสามารถในการรับ

ทดสอบแบบนีม3 ีข้อดีคือการทดสอบการรั บนํา3 หนักภายใน

นํ 3าหนักทีป: ลายเข็มและแรงเสียดทานที:ผิวเวลาที:สนที
ั 3 :สดุ และไม่จําเป็ นต้ องจัดเตรี ยมเสาเข็มเพื:อรับรูปที: 10 ข้ อมูลคลืน: ที:กระทํา Fd และรู ปแบบคลื:นสะท้ อนแรงสําหรับการทดสอบ โดยรู ปที: 5 แสดงเครื: องมือในการต้ านทาน Fuทดสอบการรับนํ 3าหนักนี 3 การกระจายของแรงในแนวแกนและ
ค่าความเร่ งจะคํานวณจากการใช้ load cell, เครื: องวัดรู ปที: 11 แสดงค่า กํ า ลัง รั บ นํ า3 หนัก ตามแนวแกนและ

ความเครี ยด (strain meter) และ เครื: อ งวัด ความเร่ งค่าแรงเสียดทานที:ผิว ของเสาเข็มที:ได้ มาจากการวิเคราะห์

(accelerometer) ที:มีการติดตังไว้
3 บนเสาเข็ม รูปที: 8 แสดงรูปแบบคลืน: ในขณะที:การออกแบบฐานรากเขื:อนโดยเสาเข็ม

ความสัมพันธ์ ระหว่า งค่า นํ 3าหนักบรรทุกที:วัดได้ และค่าการ

พืดแบบท่อเหล็กได้ เป็ นไปตามมาตรฐานข้ อกําหนดสําหรับ

เคลื:อ นตัว รู ป ที: 9แสดงโมเดลที: ใ ช้ ในการคํ า นวณค่ าสะพานไฮเวย์ ค่าต่าง ๆ ที:ใช้ ในการออกแบบได้ มีการแก้ ไขให้

ความสามารถในการรับแรงแบกทานที:ปลายเข็มและกําลัง

สอดคล้ อ งกับ ผลการทดสอบ การแก้ ไขหลัก ๆ มี ใ นส่ ว นต้ านทานแรงเสียดทานที:ผิว ซึง: การคํานวณสามารถกระทําได้

ต่อไปนี 3โดยการกําหนดให้ เสาเข็มท่อนี 3เป็ นเสมือน elastic body และ• ความลึกของการตอกเข็มที:มีขนาดเส้ นผ่านศูนย์กลาง

มีการเชื:อมต่อกับดินรอบ ๆ บริเวณspring and dashpot ในภายนอก 1,500 มิลลิเมตร ได้ กําหนดไว้ ที: 3D (3 เท่าขณะเดียวกันนันเปลี
3 ย: นค่าคงที:ของดินโดยการใช้ pile headเส้ นผ่านศูนย์กลาง) ค่าอัตราส่วนการหุ้มปิ ดเท่ากับ 53

input load เพื:อที:จะให้ รูปแบบของรูปคลืน: จากทังการวั
3ดค่า

% สําหรับชัน3 ทราย และ 74 % สําหรับชัน3 หินกรวด และและการคํานวณสอดคล้ องกัน รูปที: 8 แสดงการเปลี:ยนแปลง

เมื:อมีการติดตังชื
3 น3 ตงขวาง ที:สว่ นปลายเข็ม ทําให้ ค่าของทัง3 นํ า3 หนัก บรรทุก และค่ า การเคลื: อ นตัว ที:คํ า นวณไว้

ความต้ านทานทีป: ลายเข็มเพิม: ขึ 3นประมาณ 30 %ด้ วยกันเทียบกับผลการทดสอบที:วดั ได้ ค่าคลื:นที:ส่งไป (จากนํ า3 หนัก ตุ้ม ) และคลื: นสะท้ อ น (การต้ า นทานของชั น3 ดิ น )• ค่าความต้ านทานแรงเสียดทานที:ผิวได้ นํามาบวกเพิ:มสามารถคํ า นวณได้ จากแรงกระทํ า ในแนวแกนและค่ าเข้ ากับค่าความต้ านทานภายในของเสาเข็ม และค่าที:ความเร่ง ค่าเหล่านี 3ได้ แสดงไว้ ในรูปที: 10

ได้ แสดงไว้ ในตารางที: 3 ได้ นํามาใช้ คํานวณ

รูปภาพที: 5 เครื:องมือในการให้ นํ 3าหนักบรรทุก

22นํ า มาใช้ ในรอยต่ อ เพื: อ เพิ: ม แรงยึ ด เหนี: ย ว เพราะเหตุ นี 3

• สิ:งที:พบในการทดสอบการรับนํ 3าหนักในแนวขวางก็คือค่ า สัม ประสิท ธิ| ก ารเคลื: อ นตัว ของดิ น มี ค่ า สูง กว่ า ที:สามารถสรุ ปได้ ว่า ความสามารถในการต้ านทานแรงเฉือน
ของเสาเข็มนี 3มีระดับที:สงู โดยวิธีการทีใ: ช้ ทงสองนี
ั33กําหนดในข้ อกําหนดสําหรับสะพานไฮเวย์อยู่ 2-3 เท่าผลที:ได้ จากการทดสอบการรับนํ 3าหนักของรอยต่อ แสดงรูปที: 11 ผลของการวิเคราะห์การสอดคล้ องกันของรู ปแบบว่ากําลังรับแรงเฉือนสูงสุดอยู่ที: 1640 กิโลนิวตัน/ เมตร ดังที:คลืน:แสดงในรูปที: 13 ค่าที:ได้ นีม3 ีค่าประมาณ 6 เท่าของค่าพิกดั

ตารางที: 3 การปรับแก้ ของความต้ านทานรับแรงเสียดทานที:สูงสุด 200 กิโลนิว ตัน/ เมตร สําหรับกําลังรับแรงเฉือนที:ผิวกําหนดในข้ อกําหนดสําหรับการออกแบบทัว: ไปในโครงสร้ างการทดสอบกําลังรั บนําK หนั กสําหรับ รอยต่ อเสาเข็มพืด
แบบท่ อเหล็กกําลังสูง

รอยต่อเสาเข็มพืด (คู่มือสําหรั บการออกแบบและก่อสร้ า งฐานรากเสาเข็มพืดแบบท่อเหล็ก, สมาคมทางหลวงประเทศ
ญี:ปน)
ุ่โดยทัว: ไปกําลังต้ านทานของเสาเข็มพืดแบบท่อเหล็กใน
โครงสร้ างบ่ อ จะหาได้ จากกํ า ลั ง ต้ านทานแรงดั ด ของขนาดของฐานรากบ่ อ เสาเข็ ม พื ด แบบท่ อ เหล็ ก ที:โครงสร้ างเสาเข็มพืดแบบท่อเหล็กและกําลังรับแรงเฉือนของ

ออกแบบไว้ ในช่วงแรกได้ ถูกลดขนาดลงอย่างมากภายหลัง

รอยต่อที:ลอ็ คกัน ในกรณีที:มีการใช้ รอยต่อที:ใช้ กันแบบทัว: ไปจากการนําผลการทดสอบการรับนํา3 หนักและการตรวจสอบ

ระหว่างท่อกับท่อ เสาเข็มท่อจะมีการล็อคติดกันด้ วยการใช้

ค่าสัมประสิทธิ|ของดินต่าง ๆ อีกครัง3 ซึ:งส่งผลให้ ค่าก่อสร้ า งท่อเหล็กขนาดเส้ นผ่านศูนย์กลางขนาด 165.2 มิลลิเมตรและ

ลดลง (ตารางที: 4)วัสดุมอร์ ตาร์ ทมี: ีกําลังรับแรงอัดที: 20 เมกกะปาสคาล เพื:อใช้รูปที: 12 โครงสร้ างที:มีล็อคกันและเครื: องมือในการทดสอบ

ในการเติมรอยต่อของท่อให้ เต็ม สํา หรั บโครงการก่ อสร้ า งการรับนํ 3าหนัก

สะพานโตเกียวเกทในปั จจุบนั มีความจําเป็ นที:จะเพิ:มความ
แข็งของรอยต่อ เพื:อที:จ ะให้ การเคลื:อนตัว ในแนวนอนของ

รูปที: 13 ความสัมพันธ์ระหว่างนํ 3าหนักบรรทุกและการเคลื:อนฐานรากบ่อเสาเข็มพืดแบบท่ออยู่ในระดับค่า ที:ย อมให้ ในตัวระหว่างการเกิดแผ่นดินไหว

ตารางที: 4 การเปรียบเทียบ การออกแบบสําหรับฐานรากบ่อ

เพื: อ ที:จ ะเพิ: ม ความแข็ง แรงของเสาเข็ ม พื ด เหล็ก ปูนเสาเข็มพืดแบบท่อเหล็ก

ทรายกําลังสูงได้ นํามาใช้ เ พื:อเติมช่องเปิ ดในรอยต่อให้ เต็ม(รูปที: 12) เพื:อเพิ:มแรงยึดเหนี:ยวระหว่างปูนทรายกับรอยต่อ
ของท่อ โดยในโครงการปั จ จุบัน กํา ลังของปูนทรายที:ใช้ ได้
เพิ:มขึ 3นในระดับมากกว่า 2 เท่า (40 เมกกะปาสคาล) ของระดับกําลังปกติทวั: ไป และนอกจากนันแผ่
3 นเหล็กลายยังได้
23ราคาค่ าก่ อสร้ างทีลดลงและคุณภาพของงานทีดขี ึนK(ปกหลัง)ได้ ก่อสร้ างอยู่บนชัน3 ดินอ่อน ประกอบกับการที:ฐานรากนี 3ต้ องแผ่ นดินไหวทางทิศตะวันออกของญึปุ่ น (Great East
Earthquake) และสึนามิ (Tsunami)มีความสามารถในการรองรับแรงกระทําที:สงู และการรองรับ

ทาเคชิ โอกิการเคลือ: นตัวของโครงสร้ างได้ ดภี ายใต้ ภาวะแรงแผ่นดินไหว

ประธานกรรมการ คณะกรรมการส่งเสริ มการตลาดระหว่าง
ประเทศ

ฐานรากเสาเข็มพืดแบบท่อเหล็กของสะพานโตเกียวเกท

ดังนันในการออกแบบโครงสร้
3างฐานราก จึงจําเป็ นที:จะต้ องออกแบบให้ โครงสร้ างมีขนาดค่อนข้ างใหญ่

สมาพันธ์ เหล็กและเหล็กกล้ าแห่ งประเทศญึปุ่น

หลังจากที:มกี ารทราบถึงข้ อมูลจากการทดสอบกําลังรับ
นํ า3 หนัก สํา หรั บ เสาเข็ ม พืด ท่อ เหล็ก ขนาดใหญ่ ก็ ไ ด้ มีก ารพิจารณาถึงการกําหนดปั จจัยในการออกแบบหลายข้ อใหม่
จึงสามารถออกแบบรูปแบบของฐานรากที:มีขนาดเล็กลงได้
โดยการใช้ เสาเข็มท่อเหล็กขนาดใหญ่ร่วมกันกับรอยต่อที:มีการล็อคกันได้ โดยใช้ แผ่นเหล็กลาย (checkered plate) ที:มีการเติ ม ด้ ว ยปูน ทราย ในทํ า นองเดี ย วกั น ขัน3 ตอนในการบริ ห ารงานก่ อ สร้ างก็ ไ ด้ พิ จ ารณามาจากการใช้ ผลการ
ทดสอบกํา ลังรับนํา3 หนัก ด้ ว ย จึงทําให้ ขนาดของโครงสร้ า งฐานรากเสาเข็มพืดแบบท่อเหล็กสามารถลดขนาดลงได้ ซึ:งมีผลสื บ เนื: อ งให้ เ กิ ด การลดราคาค่ า ก่ อ สร้ างและปรั บ ปรุ งคุณภาพของงานโครงสร้ างแผ่ น ดิ น ไหวครั ง3 ใหญ่ ท างทิ ศ ตะวัน ออกของประเทศ
ญี:ปนุ่ เมื:อเวลา 14:46 วันที: 11 มีนาคม 2011 ซึ:งวัดขนาดแผ่ น ดิ น ไหวได้ ถึ ง 9.0 ริ ก เตอร์ ถื อ ว่ า เป็ นเหตุ ก ารณ์แผ่นดินไหวที:รุนแรงที:สุดที:เคยเกิดในประเทศญี: ปุ่น ความเสียหายที:เกิดขึ 3นรุ นแรงอย่างที:ไปไม่เคยปรากฏมาก่อนและ
กระจายขอบเขตไปยัง รอบ ๆ ชายฝั: งด้ า นมหาสมุท รแปซิฟิ คทางด้ านทิศตะวันออกของญี:ปนุ่ (อิวาเตะ มิยากิ ฟูกูชิมา
และอิ บ ารากิ ) จํ า นวนผู้เ สี ย ชี วิ ต และสูญ หายมี ม ากกว่ า
27,000 คนและจํ า นวนอาคารที:ถูก ทํ า ลายอย่ า งสิน3 เชิ ง มีมากกว่า 65,000 อาคาร
แผ่นดินไหวนีเ3 ป็ นชนิดที:เกิดขึน3 ภายในแผ่นเปลือกโลก
(Interplate Type) โดยมีศูนย์กลาง (epicenter) ที:ระดับ
ความลึก 24 กิโลเมตรใต้ ระดับนํ 3าทะเล นอกชายฝั: งซันริ กุในมหาสมุท รแปซิ ฟิ ค (ประมาณ 130 กิ โ ลเมตรจากทิ ศตะวันออก – ตะวันออกเฉียงใต้ ของคาบสมุทรโอชิกะ) สเกลการวัด แรงสั:น สะเทือ นที:วัด ได้ มีค่า ที: แตกต่ า งกัน จากค่า ที:เท่ากับ 7 เมื:อเทียบกับสเกลความเข้ มของแรงสัน: สะเทือน
(intensity scale) ตามมาตรฐานการวัดระดับแรงสัน: สะเทือน
7 ระดับของประเทศญี: ปุ่น และ 6 สําหรั บพื น3 ที:อื: นซึ:งครอบคลุมพื 3นที:กว้ าง ๆ จากไอวาเตะจนถึงอิบารากิ จากการเกิ ด การเคลื: อ นตั ว ในจุ ด เริ: ม ต้ นของรอยแตก (fault) ที:ศูนย์กลางแผ่นดินไหว นอกชายฝั: งซันริ กุ การเคลื:อนไหวของ
รอยแตกเปลือกโลกได้ เกิดขึ 3นในพื 3นที:ผวิ (hyprocentral) ของ

24แผ่นดินไหว ครอบคลุมพื 3นที:กว้ างใหญ่นอกชายฝั: งจากไอวา
เตะจนถึ ง อิ บ ารากิ และสามารถวัด รอยแยกได้ ย าว 500กิโลเมตรจากทิศใต้ ไปยังทิศเหนือ และระยะทาง 200 กิเมตร
จากทิ ศ ตะวัน ออกไปยัง ทิ ศ ตะวัน ตก ในระยะเวลาสัน3 ๆหลังจากการเกิดแผ่นดินไหว (main shock) ได้ เกิดเหตุการณ์
อาฟเตอร์ ช็อค (aftershock) ขนาดใหญ่จํานวนมากที:มีขนาด
ใหญ่กว่า 7.0 ริกเตอร์ ติดต่อกันอย่างรวดเร็วในพื 3นที:อนาคตเราจะทําการวิจัยและสํารวจถึงความเสียหายที:เ กิดจากแผ่ น ดิ น ไหวและสึ น ามิ และจะผลัก ดั น ที: จ ะพั ฒ นาโครงสร้ างเหล็ ก เป็ นหัว ข้ อ หนึ:ง ท่ า มกลางหลาย ๆ หัว ข้ อ
เพื:อทีจ: ะให้ มกี ารป้องกันภัยพิบตั ทิ ี:ดียงิ: ขึ 3น(รูปภาพ)เรื อลํา ใหญ่ วิ: งขึน3 อยู่บนโครงสร้ างท่า เรื อ ของท่ า เรื อ เซนได
เนื:องจากสึนามิ

สึนามิที:เ กิ ด ขึน3 ตามมาหลัง เหตุการณ์ แ ผ่นดิ นไหวนัน3ก่ อให้ เ กิ ดความที: รุนแรงมากขึน3 ไปอีก ด้ ว ยคลื:นสึนามิ ที:มีความสูงมากกว่า 3 เมตร เข้ ากระทบท่าเรื อและท่าเทียบเรื อตามชายฝั: งมหาสมุทรแปซิฟิค และก่อให้ เกิดความเสียหาย
อย่างมาก คลื:นสึนามิที:สงู 9.5 เมตรได้ ถกู ตรวจพบว่ามีการ
ชัดเข้ าไปไกลจนถึงด้ านในของท่า เรื อโอฟูนาโต ตามข้ อมูลของแบบแผนผังพืน3 ที:นํา3 ท่ว มซึ:งจัด เตรี ยมโดย geospatial
information authority ภายใต้ กระทรวงที:ดิน สาธารณูปโภค
การขนส่งและการท่องเที:ยวของประเทศญี:ปนุ่ พบว่าพื 3นที:ดินที: อ ยู่ ติ ด กับ ชายฝั: งเป็ นระยะ 5 กิ โ ลเมตรเกิ ด นํ า3 ท่ ว มครอบคลุมถึงพื 3นที:กว้ างใหญ่จากอิชิโนมากิในจังหวัดมิยากิ
จนถึงส่วนกลางของจังหวัดฟูกชู ิมารูปของพื 3นทีท: ี:เกิดสึนามิใกล้ กบั แม่นํ 3านาโตริ จังหวัดมิยากิ

กิตติกรรมประกาศ
เราขอแสดงความเสียใจแก่ทกุ ท่านและครอบครัวทีไ: ด้ รับผลกระทบจากการเกิดแผ่นดินไหวครัง3 ใหญ่ทางทิศตะวันออก
ของญี: ปุ่ น เราได้ รั บ จดหมายแสดงความเห็ น ใจและให้
กําลังใจเพื:อให้ เราผ่านพ้ นวิกฤตการณ์นี 3จาก ประชาชนชาว
ญี:ปนุ่ และจากทัว: โลก เราจึงอยากที:จะใช้ โอกาสนีท3 ี:จะแสดง
ความขอบคุณอย่างจริ งใจแก่ทกุ ๆ ท่าน รวมถึงผู้อ่าน ซึง: ได้ให้ การสนับสนุนและการช่วยเหลือเป็ นอย่างมาก
สมาพั น ธ์ เ หล็ ก และเหล็ ก กล้ า แห่ ง ประเทศญี: ปุ่ นได้นําเสนอวิธีการก่อสร้ างโครงสร้ างเหล็กและเทคโนโลยีในทาง
วิศวกรรมโยธาและการก่อสร้ างอาคารซึ:งจะเป็ นประโยชน์
สําหรับการฟื น3 ฟูและบูรณะพื 3นที:ทเี: สียหายในเบื 3องต้ น และใน

25