รู้จัก “ดินกรุงเทพ” รากฐานการก่อสร้างใน กทม.

เหตุการณ์ถนนทรุด หน้า รพ.วชิรพยาบาล ย่านสามเสน กรุงเทพฯ กลายเป็นที่พูดถึงในวงกว้าง ซึ่งหนึ่งในพื้นฐานสำคัญของโครงการก่อสร้าง คงหนีไม่พ้นเรื่องของ “ชั้นดิน” Thai PBS ชวนรู้จัก “ชั้นดินกรุงเทพ” มีลักษณะเป็นอย่างไร และมีเรื่องราวใดที่เราควรรู้กันบ้าง ?

ดินกรุงเทพ เป็นดินแบบไหน ?

ดินกรุงเทพ มีลักษณะเป็นดินเหนียวอ่อน หรือเรียกว่า Bangkok Clay โดยเป็นดินตะกอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ เม็ดดินนั้นถูกพัดพาจากแม่น้ำลงสู่ทะเล และน้ำทะเลก็หนุนกลับเข้ามาตกตะกอนอีกครั้ง

ลักษณะดินเหนียวอ่อนเหล่านี้ ครอบคลุมพื้นที่หลายจังหวัด อาทิ พระนครศรีอยุธยา นครนายก สมุทรปราการ ฉะเชิงเทรา สมุทรสาคร รวมทั้งกรุงเทพ และปริมณฑล 

ดินเหนียวอ่อนของกรุงเทพ มีลักษณะของชั้นดิน ดังนี้

• ชั้น Crust มีความลึกประมาณ 0-2 เมตร เป็นดินเหนียวชั้นบนสุด 
• ชั้น Soft Clay เป็นชั้นดินเหนียวอ่อนมาก มีความลึกประมาณ 7-15 เมตร
• ชั้น Stiff Clay เป็นชั้นถัดลงไป หรือชั้นดินเหนียวแข็ง มีความลึกประมาณ 15-24 เมตร 

นอกจากนี้ ชั้นดินเหนียวกรุงเทพ ยังอุดมไปด้วยแร่เคลย์หลายชนิด อาทิ แร่มอนโมริลโลไนต์ 60% แร่เคโอลิไนต์  25% และแร่อิลไรต์ 15%

คุณสมบัติของดินกรุงเทพ ดินเหนียวอ่อนกรุงเทพ (Bangkok Clay) ที่ควรรู้

ดินเหนียวอ่อนกรุงเทพ หรือ Bangkok Clay มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างจากดินประเภทอื่น ๆ โดยมีคุณสมบัติเฉพาะตัวดังนี้

• มีความอ่อนตัวสูง ส่งผลให้ดินเหนียวอ่อนกรุงเทพ มีโอกาสทรุดตัวหรือยุบตัวได้ง่าย เมื่อได้รับน้ำหนักจากสิ่งปลูกสร้างที่มากเกินไป
• มีปริมาณน้ำในดินสูง ทำให้มีลักษณะเหลว อ่อนตัวง่าย รองรับน้ำหนักได้ไม่ดีนัก
• มีการระบายน้ำต่ำ ใช้เวลานานในการปรับตัวเมื่อรับน้ำหนักจากโครงสร้าง
• มีคุณสมบัติในการหดตัวและขยายตัว มีความแกร่งของเนื้อดินต่ำ และมีน้ำเป็นส่วนประกอบ 24 – 30%

ดินกรุงเทพ ดินเหนียวอ่อน กับการก่อสร้างในกรุงเทพ

ด้วยคุณสมบัติหลักที่เป็นดินที่มีความอ่อนตัว และยืดหยุ่นสูง ดังนั้น เมื่อมีน้ำหนักมากดทับมาก ๆ ชั้นดินเหนียวกรุงเทพจะบีบน้ำออกไปจากเนื้อดิน ทำให้ดินหดตัวลง และอาจส่งผลให้ฐานรากแตกร้าวเสียหาย 

นอกจากนี้ ปัญหาการทรุดตัวของถนนในกรุงเทพ สาเหตุส่วนหนึ่งเกิดจากแรงกดที่รถยนต์วิ่งผ่าน ถูกส่งไปยังชั้นดินเหนียวด้านล่าง ทำให้ดินเหนียวถูกบีบออกไปทางด้านข้างมากขึ้น เกิดเป็นแอ่งหรือร่องตรงกลางถนน พร้อมกับดันด้านข้างถนนให้โก่งตัวขึ้นมา จนทำให้ถนนเกิดปัญหา และทรุดตัวลง ด้วยสาเหตุเหล่านี้ วิศวกรและผู้ออกแบบ จำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะของดิน การวางเสาเข็ม วางแผนและออกแบบการก่อสร้างให้เหมาะสมและมีความปลอดภัยมากที่สุด 

ดินกรุงเทพ ภาวะดินถล่ม คืออะไร ?

อีกหนึ่งปัญหาที่เกิดจากดิน และมีผลกระทบต่อสิ่งก่อสร้าง นั่นคือ ภาวะดินถล่ม ซึ่งเป็นปรากฎการณ์ที่เกิดจากธรรมชาติ และเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์  

สาเหตุดินถล่มที่เกิดจากธรรมชาติ เช่น

• ฝนตกหนัก ทำให้ดินเกิดความชุ่มชื้นจนถึงจุดที่ไม่สามารถรองรับน้ำได้ ทำให้ดินอ่อนตัวและเกิดการถล่ม
• การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การละลายของหิมะ หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ทำให้ดินไม่มั่นคงและเกิดการเคลื่อนตัวลงมา 
• แผ่นดินไหว การสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว ทำให้ดินและหินที่ไม่มั่นคง เกิดการเคลื่อนตัวลงมาได้
• การกัดเซาะของน้ำหรือการไหลของแม่น้ำ ทำให้ฐานของเนินเขาอ่อนตัวและไม่สามารถรองรับน้ำหนักของดินได้

ส่วนสาเหตุของดินถล่มที่เกิดจากมนุษย์ เช่น

• การตัดไม้ทำลายป่า ทำให้ดินสูญเสียรากไม้ที่ช่วยยึดเกาะดิน ทำให้ดินไม่มั่นคงและเกิดการถล่มได้
• การขุดเหมือง ทำให้โครงสร้างดินเสียหายและนำไปสู่การถล่มของดิน
• การก่อสร้าง เช่น ก่อสร้างถนน บ้านเรือน การขุดเจาะพื้นที่เนินเขา ทำให้เกิดการรบกวนโครงสร้างของดิน จนเกิดดินถล่ม

สำหรับดินถล่มมี 4 ประเภทด้วยกัน คือ

• ดินถล่มประเภทไหล (Flow Landslide) เกิดขึ้นเมื่อมวลดิน หิน ทราย หรือเศษซากที่อยู่บนพื้นดิน เกิดการเคลื่อนตัวลงมาตามความลาดชันของพื้นที่ในลักษณะที่คล้ายกับการไหลของของเหลว ส่วนใหญ่เกิดจากฝนตกหนักและการละลายของหิมะ
• ดินถล่มประเภทเคลื่อนตัว (Slide Landslide) เป็นการถล่มของดิน หรือหินที่เกิดจากการเคลื่อนตัวของมวลดินลงมาตามความลาดชันของภูเขาหรือเนินเขา ดินจะลื่นไถลลงมา ดินถล่มลักษณะนี้ มักก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งปลูกสร้างและสภาพแวดล้อมอย่างรุนแรงในพื้นที่เสี่ยง
• ดินถล่มประเภทถล่ม (Fall Landslide) คือการเคลื่อนตัวของมวลหินหรือดินที่ตกลงมาอย่างรวดเร็วจากพื้นที่สูงชัน มักจะหลุดออกจากหน้าผาหรือเนินเขาและตกลงมาในแนวดิ่งหรือลาดลงมา
• ดินถล่มแบบแผ่ออกด้านข้าง (Lateral Spread) คือการเคลื่อนตัวของดินในแนวนอน เกิดขึ้นเมื่อชั้นดินอ่อนหรือทรายที่มีน้ำมากอยู่ใต้ชั้นดิน ส่งผลให้ดินชั้นล่างสูญเสียความแข็งแรงและดินด้านบนเคลื่อนออกไปด้านข้างอย่างช้า ๆ ก่อให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างพื้นฐาน เช่น ถนน ท่อ หรืออาคารที่ตั้งอยู่ในบริเวณนั้น

อีกหนึ่งปัจจัยที่ส่งผลเรื่องการถล่มหรือทรุดตัวลงของดิน นั่นคือ น้ำ สำหรับในประเทศไทย เหตุดินถล่มส่วนใหญ่ มักมี "น้ำ" เกี่ยวข้องเสมอ โดยน้ำจะเป็นตัวลดแรงต้านทานในการเคลื่อนตัวของมวลดินหรือหิน และเป็นตัวแปรที่ทำให้คุณสมบัติของดินเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของไหล

ดินกรุงเทพ ภาวะอากาศที่เปลี่ยนแปลง หนึ่งปัจจัยที่ส่งผลต่อดิน

อีกหนึ่งในปัจจัย ที่เป็น “ภัยเงียบ” ทำให้โครงสร้างของดินเปลี่ยนไป นั่นคือ การเปลี่ยนแปลงของอากาศ 

ที่ผ่านมา เคยมีงานวิจัยตีพิมพ์ในวารสาร Communications Engineering ของ Nature Portfolio ว่าด้วยเรื่องของการเสียรูปของพื้นดิน ที่เกิดจากการแพร่กระจายความร้อนอย่างต่อเนื่องของโครงสร้างพื้นฐาน อาทิ ท่อระบายน้ำ สายไฟฟ้าแรงสูง รถไฟฟ้าใต้ดิน และอาคารต่าง ๆ รวมไปถึงอิทธิพลความร้อนของสภาพอากาศ ซึ่งความร้อนที่สะสมอยู่ในพื้นดินนี้ ถูกเรียกว่า ‘เกาะความร้อนใต้ผิวดิน’

ทั้งนี้เมื่อผิวดินมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น ดินเหนียวแบบอ่อนจะหดตัว ในขณะที่ดินเหนียวแบบแข็ง ทราย และหินปูน จะขยายตัว ความแปรผันเหล่านี้ จะส่งผลให้การทำงานของโครงสร้างพื้นฐาน อาทิ ระบบสาธารณูปโภค (น้ำประปา บำบัดน้ำเสีย ไฟฟ้า กำจัดขยะ) ระบบขนส่ง (ถนน ทางรถไฟ ท่าเรือ ท่าอากาศยาน ระบบท่อ) รวมไปถึงระบบการสื่อสาร (เครือข่ายโทรศัพท์ สัญญาณอินเตอร์เน็ต) เกิดความคลาดเคลื่อน รวมไปถึงเกิดการทรุดตัวลง 

แม้ว่าการเสียรูปของพื้นผิวดินจากความร้อน อาจไม่ได้ทำให้อาคาร หรือสิ่งก่อสร้างในเชิงสาธารณูปโภค พังทลายในทันที แต่ปฏิเสธไม่ได้ว่า การสูญเสียรูปทรงของดินเหล่านี้ จะค่อย ๆ ดำเนินไปอย่างช้า ๆ กระทั่งถล่มลงมาในท้ายที่สุด

การเข้าใจและเข้าถึงที่มาของปัญหา ช่วยป้องกันความสูญเสียลงไป ขณะเดียวกัน การเรียนรู้ที่จะป้องกัน พร้อมกับปฏิบัติตามโครงสร้างอย่างเหมาะสม จะทำให้ปัญหาเดิม ๆ ไม่เกิดขึ้นอย่างซ้ำไปซ้ำมา… 

อ้างอิง

• ดินเหนียวกรุงเทพ : สภาพธรณีวิทยาและการประยุกต์ใช้ / กองธรณีวิทยา
• ลักษณะโครงสร้างชั้นดินเหนียวกรุงเทพ / สภาวิศวกร
• การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ‘ใต้ดิน’ ภัยเงียบ เสี่ยงอาคารทรุดตัว / iGreen