การปรับปรุงคุณภาพดินอ่อนใต้คันทางแบบ Deep Stabilizationโดยการก่อสร้าง Cement Column

        โครงสร้างของชั้นดินใต้บริเวณโครงการนี้เป็นดินอ่อน  ซึ่งมีเสถียรภาพในการรับน้ำหนักได้น้อย   อีกทั้งการทรุดตัวเมื่อมีน้ำหนักมา กระทำจะมีค่าสูงมาก จึงจำเป็นต้องทำการปรับปรุงคุณภาพของชั้นดิน เนื่องจากโครงการนี้จะต้องรองรับปริมาณการจราจรที่สูงในอนาคตหลังจากที่สนามบินสุวรรณภูมิได้เปิดบริการ การปรับปรุงถนนแต่ละครั้งก็จะเป็นการกระทบกับผู้ใช้ถนนและยังจะกระทบกับระชาชนที่อาศัยอยู่ในบริเวณแนวถนน อีกทั้งเขตทางของโครงการก็มีจำกัดรวมทั้งระยะเวลาในการดำเนินการ     โครงการนี้จึงได้เลือกใช้วิธีการก่อสร้าง Cement Column ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.60 เมตร ระยะห่าง 1.50 เมตร ยาว 15 – 16 เมตร ตลอดเต็มความกว้างของคันทางในการปรับปรุงดินอ่อนใต้คันเพราะมีผลกระทบน้อยกว่าและใช้เวลาในการก่อสร้างสั้นกว่า

การเจาะสำรวจชั้นดินและการออกแบบส่วนผสม (Mixed Design)

        การเจาะสำรวจสภาพชั้นดินของโครงการทุกระยะ500 เมตร โดยมีความลึกของการเจาะสำรวจ 22.0-30.0 เมตร เพื่อที่จะได้ทราบสภาพชั้นดินตลอดทั้งโครงการและเพื่อที่จะยืนยันความยาวของ Cement Column ที่กำหนดในแบบว่าเหมาะสมหรือไม่  รวมถึงข้อมูลเบื้องต้นในการที่จะเลือกตำแหน่งที่จะเก็บตัวอย่างดินในแต่ละตอนมาทำการทดสอบ Mixed Design การออกแบบส่วนผสมรวมทั้งค่าพารามิเตอร์ของดินที่จะใช้ทำการวิเคราะห์ความมั่นคง และการคาดคะเนการทรุดตัวของคันทางที่ออกแบบการเก็บตัวอย่างดินคงสภาพ (Undisturbed sample) พร้อมการทดสอบค่า SPT-N Value  การทดสอบคุณสมบัติในห้องทดลอง

ผลการเจาะสำรวจชั้นดิน

        - ช่วง ก.ม 0+000 – 3+400  ชั้นดินตอนบนสุดเป็นดินเหนียวสภาพอ่อนมากถึงอ่อน หนาประมาณ 10.50-15.00 เมตร ถัดลงไปชั้นดินเหนียว สภาพแข็งปานกลางถึงแข็ง หนาประมาณ 4.5-9.00 เมตร ใต้ลงไปจนกระทั่งสิ้นสุดความลึกของหลุมเจาะ จะพบ ชั้นดินเหนียวปนดินตะกอนสภาพแข็งมากที่สุด

        - ช่วง ก.ม 3+400 – 6+800  ชั้นดินตอนบนสุดเป็นชั้นดินเหนียว   สภาพอ่อนมากถึงอ่อน  หนาประมาณ  10.50 - 16.50 เมตร ใต้ลงไปจนกระทั่งสิ้นสุดความลึกของหลุมเจาะ จะพบชั้นดินเหนียวปนทราย และชั้นทรายปนทรายปนดินตะกอน สภาพแข็งปานกลางถึงแข็งที่สุด

        - ช่วง ก.ม 6+800 – 10+200 ชั้นดินบนสุดเป็นชั้นดินเหนียวสภาพอ่อนมากถึงแข็งปานกลาง หนาประมาณ 16.50-25.50 เมตร ถัดลงไปพบชั้นดินเหนียว ชั้นดินเหนียวปนทราย ชั้นดินตะกอนปนทราย สภาพแข็งถึงแข็งมากที่สุด หนาประมาณ 1.00-9.00 เมตร ใต้ลงไปจนกระทั่งสิ้นสุดความลึกของหลุมเจาะจะพบชั้นทรายปนดินตะกอน ขนาดคละไม่ดี สภาพแน่นปานกลางถึงแน่นมาก

        - ช่วง ก.ม 10+200 – 13+548  ชั้นดินตอนบนสุดจะเป็นชั้นดินเหนียว สภาพอ่อนมากถึงอ่อน หนาประมาณ 10.50-16.50 เมตร ถัดลงไปพบชั้นดินเหนียว สภาพแข็งปานกลางถึงแข็ง หนาประมาณ  1.50-9.00 เมตร  ใต้ลงไปจนกระทั่งสิ้นสุดความลึกของหลุมเจาะ จะพบชั้นดินเหนียวและดินเหนียวปนทราย สภาพแข็งถึงแข็งที่สุด

 รูปตัดขวางแสดงสภาพชั้นดินตลอดแนวถนนโครงการ

การออกแบบส่วนผสม (Mixed Design)

        เพื่อให้ทราบถึงส่วนผสมที่เหมาะสมที่จะใช้ในโครงการจึงจำเป็นต้องทำการออกแบบส่วนผสม (Mixed Design )  ซึ่งเป็นการหาปริมาณปูนซีเมนต์ที่ต้องใช้เพื่อให้ส่วนผสมมีคุณสมบัติตามข้อกำหนด ผู้รับจ้างทั้ง 4 ตอนได้เลือกการก่อสร้าง Deep Stabilization ด้วยวิธี Dry Mixing ดังนั้นการทำ Mixed Design  จะเป็นการผสมทดลอง ระหว่างดินเหนียวผสมซีเมนต์ เพื่อทำการปรับปรุงคุณภาพดินเหนียว ให้มีคุณสมบัติทางวิศวกรรมให้ดีขึ้น สำหรับผลการทดสอบได้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่า Undrained Shear Strength กับ Cement Content และระยะเวลาบ่มของตัวอย่างดินที่ความลึกทำให้ได้อัตราส่วนการการผสมดินเหนียวกับซีเมนต์และระยะเวลาการบ่มที่เหมาะสมสำหรับการทำ Cement Column ในแต่ละตอนของโครงการ

1. ขั้นตอนการเจาะดินเพื่อเก็บตัวอย่างดิน	2. ขั้นตอนการปั่นผสมตัวอย่างดินกับซีเมนต์ ด้วยเครื่องผสม	3. ขั้นตอนการนำส่วนผสมบรรจุในMold
4. ส่วนผสมที่บรรจุใน Mold ที่ปริมาณปูนซีเมนต์ต่างๆ ก่อนดันตัวอย่างออกจาก Mold แล้วบ่มที่อุณหภูมิห้อง	5.ขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างเพื่อการทดสอบ Unconfined Compression Test	6. ขั้นตอนการทดสอบ Unconfined Compression Test

งานก่อสร้าง Cement Column และการทดสอบในสนาม

        ก่อนที่จะติดตั้ง Cement Column  จะต้องทำการสำรวจสาธารณูปโภคเดิม (Existing Utility)  ที่อยู่ในแนวทาง เช่นท่อประปา  ท่อร้อยสายโทรศัพท์ เสาไฟฟ้าและท่อก๊าซ เป็นต้น   เพื่อที่จะเป็นข้อมูลในการกำหนดตำแหน่ง Cement Column   ในขณะเดียวกันก่อนเริ่มงานติดตั้ง Cement Column เครื่องจักรที่ใช้ในการทำ ก็ต้องได้รับการทดสอบเครื่องจักร  เพื่อให้มั่นใจในประสิทธิภาพและความถูกต้องของ Meter  ที่แสดงผลการทำงานของเครื่องเจาะซึ่งการทดสอบประกอบด้วย

        1. การทดสอบ Load Cell  ของ Cement Silo

        2. การวัดขนาดของใบกวน ให้สามารถติดตั้ง Cement Column ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง0.60 เมตร

        3. การตรวจสอบความเร็วรอบของก้านเจาะ

        4. การวัดความยาวของก้านเจาะจริงเทียบกับที่แสดงในจอMonitor

        5. การตรวจสอบอัตราการไหลของซีเมนต์และแรงดัน

        6. การวัดอัตราการชักขึ้น – ลง ของก้านเจาะ

        7. การได้ดิ่งของก้านเจาะ

        หลังจากการทดสอบเครื่องจักรก็จะดำเนินการติดตั้ง Column  ทดลอง   เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด ที่ปริมาณปูนซีเมนต์ที่เหมาะสมที่ได้จากผลจากการทำ Mixed Design ซึ่งในการติดตั้งเสาเข็มทดลองจะกำหนดเงื่อนไขการทำงานของเครื่องจักรที่มีผลต่อคุณภาพของ Cement Column ซึ่งได้แก่

        1. ความเร็วในการหมุนของก้านเจาะ

        2. ปริมาณปูนซีเมนต์ที่ใช้ต่อความยาวทุกๆเมตร

        3. ความเร็วของการชักขึ้นและกดลงของก้านเจาะ

        ทั้งนี้เพื่อที่จะควบคุมเงื่อนไขในการติดตั้ง Cement Column เพราะหาก Column  ทดลองผ่านตามข้อกำหนด  ในพื้นที่ที่จะติดตั้ง Cement Column ก็จะทำในเงื่อนไขเดียวกัน  ทำให้ได้ Cement Column ที่มีคุณภาพเช่นเดียวกับ Column  ทดลอง

การทดสอบ Cement Column จะแบ่งเป็น 2 ส่วน ซึ่งได้แก่

    1. การทดสอบ Column  ทดลอง

       1.1 การทดสอบ Unconfined Compression Test เป็นการทดสอบเพื่อหาค่า Undrained Shear Strength, Su ในการเก็บตัวอย่างจะเก็บตัวอย่างตั้งแต่การติดตั้ง Cement Column พึ่งแล้วเสร็จ และทำการบ่มให้ได้อายุในถุงพลาสติก   หากรอไปถึงได้อายุบ่มแล้วมาทำการ Coring เพื่อเก็บตัวอย่างมักจะมีปัญหาความเสียหายของตัวอย่างจากการ Coring

        1.2 Pile Load Test เป็นการทดสอบหาค่ากำลังรับน้ำหนักของ Cement Column

        1.3 Pull-Out Test   เป็นการทดสอบเพื่อดูขนาดและความสม่ำเสมอของ Cement Column

    2. การทดสอบ Column ที่ก่อสร้างจะทำการสุ่มทดสอบ Cement Column  ทุกๆ 3,000 ต้น

        2.1 การทดสอบ  Unconfined Compression Test

        2.2 การทดสอบหาขนาดของ Column  ทำโดยการขุดดูหัว Cement Column 

1. เครื่องจักรที่ใช้ทำ Cement Column	2. การ Calibrate Locd Cell ของถังปูน	3. การตรวจสอบวัดขนาดของใบกวนผสม
4. การตรวจสอบความเร็วของแกนเจาะเทียบกับ Monitor ที่ติดบนเครื่องจักร (ข้อกำหนดให้มีความเร็วรอบ ณ140 รอง/นาที)		5. การตรวจสอบความยาวของแกนเจาะเทียบกับที่แสดงในจอ Monitor
6. สภาพหัวของ Cement Column	7. การเก็บตัวอย่าง Cement Column เพื่อทดสอบ Unconfined Compression Test	8. การเตรียมตัวอย่างและการทดสอบ Unconfined Compression Test
9. การทดสอบ Pile Load Test		10. การครอบ Cement Column ด้วย Casing เพื่อทำ Pull-Out Test	11. ตัวอย่างที่ได้จาก Pull-Out Test วัดขนาด และดูความต่อเนื่องของ Cement Column

ลำดับการก่อสร้างชั้นดินซีเมนต์

        หลังจากการติดตั้ง Cement Column แล้วเสร็จจะมีการทำชั้นดินซีเมนต์บนหัว Cement Column เพื่อทำหน้าที่เป็น Platform  ซึ่ง Platform จะช่วยลดการเกิด Deformation ของดินอ่อนบริเวณรอบๆหัว Cement Column ทำให้ลดการเกิด Deformation ของผิวทาง    ขั้นตอนการทำงานในส่วนนี้ได้แสดงไว้ในรูปลำดับการก่อสร้างชั้นดินซีเมนต์ 

การควบคุมคุณภาพของเสาเข็มดินซีเมนต์ (Quality control of  Cement Column)

        เพื่อที่จะได้ Cement Column ที่มีคุณภาพ   จึงเป็นสิ่งจำเป็นที่ต้องทำการตรวจสอบและควบคุมการก่อสร้าง Cement Column  ขั้นตอนการตรวจสอบและควบคุมการก่อสร้าง Cement Column สามารถแยกออกเป็น 3 ขั้นตอนหลัก คือ

        1. ช่วงก่อนทำการก่อสร้าง

        2. ระหว่างทำการก่อสร้าง

        3. หลังจากการก่อสร้างแล้วเสร็จ

        คุณภาพของ Cement Column จะขึ้นกับระบบการทำงานของเครื่องจักรเป็นสำคัญ  เพื่อให้การควบคุมสามารถจะทำได้และมีความน่าเชื่อถือ  จึงจำเป็นต้องมีเครื่องมือที่จะช่วยในการควบคุม  ซึ่งเครื่องมือที่แสดงผลตรงกับความจริงในงานการติดตั้ง Cement Column จึงใช้คอมพิวเตอร์เป็นตัวควบคุมและแสดงผลด้วย Print-Out data  ซึ่งรายละเอียดที่จะแสดงมีอะไรบ้างนั้นจะแสดงด้วย “แผนภูมิแสดงการควบคุมคุณภาพ”