เทคโนโลยีการก่อสร้าง Precast Segmental Box Girder

ท่านทราบหรือไม่ว่า โครงสร้างทางวิ่ง ทั้งของรถไฟฟ้าความเร็วสูงและมอเตอร์เวย์ที่เชื่อมไปยังภูมิภาคต่างๆ ของประเทศไทย (ส่วนที่เป็นทางยกระดับ) รวมไปถึงทางด่วน/รถไฟฟ้ายกระดับที่นิยมใช้กันในกรุงเทพมหานคร หลายส่วน มีการใช้โครงสร้างแบบ Precast Segmental Box Girder

โครงสร้างรูปแบบนี้ใช้เทคนิคการก่อสร้างอย่างไร มีข้อดีและข้อควรระวังเช่นไร เอ็มเคแอลขอกล่าวถึงหลักการและขั้นตอนโดยสรุป เพื่อให้ผู้อ่านมองเห็นภาพ ดังนี้

 

|  รูปแบบของโครงสร้าง

เป็นการนำเอาชิ้นส่วนคอนกรีตสำเร็จรูปซึ่งทำการผลิตมาจากโรงงาน (ดูภาพด้านล่าง) ที่มักเรียกทับศัพท์โดยย่อว่า Segment จำนวนประมาณ 12 – 14 ชิ้น มาประกอบกันที่หน่วยงานติดตั้ง โดยใช้ Longitudinal Tendons ในระบบ Post-Tensioning ยึดชิ้นส่วนแต่ละชิ้นเข้าด้วยกัน โดยชิ้นส่วนข้างต้น แบ่งออกเป็น 3 ชนิดหลัก ได้แก่

• Pier Segment: เป็นชิ้นส่วนที่วางอยู่บนหัวเสา ทำหน้าที่รับแรงที่ถ่ายมาจาก Tendons และปกติจะเป็นชิ้นส่วนที่ใช้คอนกรีตและเหล็กเสริมในปริมาณมากที่สุด

• Deviator Segment: เป็นชิ้นส่วนที่พื้นด้านในมี Deviator Block ทำหน้าที่เปลี่ยนแนวของ Tendons ที่ร้อยมาจาก Pier Segments

• Typical Segment: เป็นชิ้นส่วน Intermediate ที่มีจำนวนในสัดส่วนที่มากที่สุดในช่วงของสะพาน และปกติจะเป็นชิ้นส่วนที่ใช้คอนกรีตและเหล็กเสริมในปริมาณน้อยที่สุด

 

|  หลักการก่อสร้าง

หลักการก่อสร้างจะแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอนหลัก คือ ขั้นตอนการผลิตชิ้นส่วน Segments ที่โรงหล่อ และขั้นตอนการติดตั้งชิ้นส่วนที่ผลิตแล้วเสร็จที่หน้างาน ซึ่ง 2 ขั้นตอนนี้ จะทำขนานกันไป

 

ขั้นตอนการผลิต Segment

ชิ้นส่วนจะถูกผลิตที่โรงงาน โดยกรรมวิธีที่เรียกว่า Short Line หรือ Short Cell Method โดยหลักของการผลิตอยู่ที่ว่า จะใช้ชิ้นส่วนที่ผลิตไปแล้ว มาเป็นแบบหล่อ Shear Keys ให้ตัวถัดไป (ดูภาพประกอบ) และหลังจากผลิตแล้วเสร็จ ก็จะนำไปเก็บไว้ใน Stock Yard เพื่อรอการติดตั้งที่หน้างานต่อไป

 

ความยากประเด็นหนึ่งของการผลิตชิ้นส่วนนี้ คือ การแยกชิ้นส่วนที่หล่อใหม่กับชิ้นส่วน Match Cast ออกจากกัน โดยไม่ทำให้ Shear Keys ได้รับความเสียหาย ทั้งนี้ เพราะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ความชำนาญในการควบคุมระบบ Hydraulic  ความหนา/บางของการทา Bond Breaker (โดยทั่วไป จะใช้ดินสอพองผสมน้ำทาที่หน้าประกบของ Shear Keys เพื่อไม่ให้คอนกรีตที่เทใหม่ติดกับคอนกรีตเดิม) การใช้สายจี้คอนกรีตกระทบกับหน้า Shear Keys จน Bond Breaker หลุดออก ฯลฯ

 

ขั้นตอนการติดตั้ง

โดยทั่วไป ระบบการติดตั้ง Segments นั้น ที่พบเห็นได้บ่อยในประเทศไทยนิยมใช้ 2 วิธีด้วยกัน ได้แก่ วิธีติดตั้งแบบ Overhead Truss และวิธี Underslung Truss ทั้งนี้ วิธีที่กระทบกับการจราจรน้อยที่สุด และสามารถติดตั้งสะพานที่มีความโค้งมากได้นั้น ก็คือวิธี Overhead Truss

 

 

 

 

 

ความแตกต่างที่เห็นได้ชัดของ 2 วิธีนี้ อยู่ที่ว่า หากเป็น Overhead Truss ตัว Truss หรือโครงถัก จะอยู่เหนือ Segments ที่นำมาติดตั้ง ส่วนวิธี Underslung จะมีลักษณะกลับกัน คือ โครงถักจะอยู่ด้านล่าง

 

กระบวนการติดตั้ง จะนำ Segments ทุกตัวในสะพานช่วงหนึ่ง ๆ มาประกอบกัน แล้วร้อยด้วยท่อ Tendons หลังจากนั้น จึงทำการดึงลวดอัดแรง (Post-Tensioning) ให้ชิ้นส่วนทุกชิ้นประกบกัน

 

|  ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดีของสะพานประเภทนี้ คือ สามารถก่อสร้างได้รวดเร็ว ต้นทุนค่าก่อสร้างมีแนวโน้มถูกลง สามารถควบคุมผลกระทบต่อการจราจรได้ดี และในระหว่างการใช้งาน หาก Component ใดเกิดปัญหา ก็สามารถทำการเปลี่ยนเฉพาะ Component นั้นๆ ได้ เช่น หากพบว่าท่อ Tendon เส้นใดไม่สามารถใช้งานได้ ก็สามารถทำการเปลี่ยนเฉพาะเส้นนั้น ๆ ได้

 

อย่างไรก็ดี ข้อเสียของสะพานประเภทนี้ คือ การลงทุนในช่วงเริ่มต้นสูง การทำงานมีหลายขั้นตอน และที่สำคัญอีกประการหนึ่ง คือ ต้องมีระบบการบำรุงรักษาที่ดี เพราะเหตุว่า Components ต่างๆ นั้น ส่วนใหญ่เป็น External Components ที่สัมผัสอากาศภายนอก จึงมักเกิดปัญหาวัสดุ/อุปกรณ์เสื่อมสภาพ หรือปัญหาสนิมกัดกร่อนอุปกรณ์ที่ติดตั้งจนเสียสภาพ ดังนั้น หากไม่มีการจัดโปรแกรมการตรวจสอบเป็นระยะ ๆ แล้ว อาจทำให้อายุการใช้งานลดลงอย่างมีนัยสำคัญ หรืออาจทำให้โครงสร้างเกิดการวิบัติได้