การเจาะหิน

การเจาะหินเป็นเทคนิคฐานรากลึกที่แท่งเจาะ ซึ่งโดยทั่วไปคือเสาเจาะขนาดใหญ่หรือเสาเจาะแบบสกรูต่อเนื่อง (CFA) จะยื่นลงไปในชั้นหินที่มีความสามารถเพื่อพัฒนาความสามารถในการรับน้ำหนักเพิ่มเติมนอกเหนือจากที่สามารถทำได้จากการฝังในดินชั้นบนเพียงอย่างเดียว วิธีการนี้เป็นพื้นฐานในวิศวกรรมภูมิศาสตร์ที่มีภูมิศาสตร์พื้นฐานรวมถึงชั้นดินที่อ่อนแอหรือบีบอัดที่อยู่เหนือชั้นหินที่แข็งแรง เทคโนโลยีนี้ช่วยให้วิศวกรสามารถออกแบบฐานรากที่สามารถรองรับน้ำหนักโครงสร้างที่หนัก—เช่นจากอาคารหลายชั้น, สะพาน, โครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ, และสิ่งอำนวยความสะดวกอุตสาหกรรม—โดยการยึดตรงเข้าสู่หินที่รับน้ำหนักแทนที่จะพึ่งพาแรงเสียดทานของผิวเสาในสภาพดินที่ไม่เหมาะสม การเจาะหินถูกนำไปใช้ในสถานการณ์ฐานรากที่หลากหลาย: ฐานรองสะพานและเสาที่ต้องการการฝังลึกในหิน, ฐานรากของอาคารสูงในพื้นที่เมืองที่มีพื้นที่ด้านข้างจำกัด, โครงสร้างนอกชายฝั่งและทางทะเลที่ต้องเผชิญกับการโหลดแบบพลศาสตร์, สิ่งอำนวยความสะดวกนิวเคลียร์และการติดตั้งที่สำคัญอื่น ๆ ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงสุดในการรับน้ำหนัก, และคอมเพล็กซ์อุตสาหกรรมที่มีน้ำหนักเครื่องจักรหนัก มันเป็นที่แพร่หลายโดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมในเมืองที่ฐานรากตื้นไม่สามารถทำได้และในพื้นที่ที่มีชั้นดินที่ซับซ้อนซึ่งมีชั้นที่มีความสามารถบางๆ ที่ความลึก กระบวนการทำงานเกี่ยวข้องกับการเจาะผ่านวัสดุชั้นบนโดยใช้เครื่องเจาะแบบหมุนหรือแบบกระแทกจนถึงความลึกหินเป้าหมาย จากนั้นจึงเจาะเข้าไปในหินเอง ความลึกของการเจาะมักอยู่ที่ 5–15 ฟุต (1.5–4.5 เมตร) แต่สามารถเกินกว่านี้สำหรับการใช้งานที่มีโหลดสูง ความสามารถในการรับน้ำหนักมาจากการรับน้ำหนักที่ปลายบนพื้นผิวหินภายในรูเจาะและแรงเสียดทานด้านข้างตามขอบเขตระหว่างเสาและหิน วิธีการออกแบบตามวิธีการที่กำหนดไว้ซึ่งคำนึงถึงการกำหนดคุณภาพหิน (RQD), ความแข็งแรงอัดที่ไม่มีการจำกัด, ระยะห่างของการแตกหัก, และทิศทางของรอยแตกเพื่อประมาณความสามารถในการรับน้ำหนักของรูเจาะโดยใช้ปัจจัยการลดตามความแข็งแรงของหินที่สมบูรณ์ หมวดหมู่อุปกรณ์หลักประกอบด้วยเครื่องเจาะแบบหมุนขนาดใหญ่ (โดยทั่วไป 150–500 กิโลวัตต์) ที่ติดตั้งด้วยถังเจาะหรืออุปกรณ์เจาะสำหรับการเจาะหิน, ระบบกรอบเพื่อเสริมความมั่นคงของรูเจาะในระหว่างการเจาะและการวางคอนกรีต, เครื่องมือสกรูเฉพาะสำหรับการติดตั้งเสาเจาะแบบสกรูต่อเนื่องในหิน, และอุปกรณ์การระบายน้ำ/การกรอกเพื่อจัดการกับความซึมผ่านของมวลหินและคุณภาพการยึดติด การกำหนดค่ามีตั้งแต่การออกแบบรูเปิดง่ายไปจนถึงรูเจาะที่มีกรอบและกรอก โดยการเสริมความแข็งแกร่งของรูเจาะมักจะประกอบด้วยกรงเสริมที่ยืดออกไปตามความลึกของรูเจาะทั้งหมดและเข้าสู่ส่วนเสาที่อยู่เหนือ เกณฑ์การเลือกประกอบด้วยประเภทและความแข็งแรงของหิน (ความสามารถต้องได้รับการตรวจสอบผ่านการเจาะแกนและการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ), ความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาที่ต้องการและการรวมกันของกรณีโหลด, ขีดจำกัดการตั้งถิ่นฐานที่อนุญาต, ความคุ้มค่าที่สัมพันธ์กับวิธีการฐานรากลึกทางเลือก (การเจาะแบบคาอิสัน, เสาเจาะ, ผนังไดอะแฟรม), ข้อจำกัดระยะเวลาในการเจาะที่กำหนดโดยการวางแผนโครงการ, และข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมเช่นข้อจำกัดด้านการสั่นสะเทือนและเสียงในสภาพแวดล้อมในเมือง มาตรฐานที่เกี่ยวข้องรวมถึง EN 1536 (เสาเจาะ), EN ISO 14688 (การจำแนกประเภทดิน), ASTM D2113 (การเจาะแกน), DIN 1054 (การออกแบบทางวิศวกรรมภูมิศาสตร์), และ API RP 2A-WSD สำหรับการใช้งานนอกชายฝั่ง การออกแบบยังอ้างอิงถึง ASCE 7 สำหรับการรวมกันของโหลดและแนวทาง ICOLD สำหรับโครงสร้างที่สำคัญ