Thu, 31 Mar 2016 04:32:00 +0000
การแก้ไขอาคารโบราณสถานที่ทรุดเอียงด้วยการยกปรับระดับ กรณีศึกษา: อาคารวังมะลิวัลย์ ถนนพระอาทิตย์ กรุงเทพมหานคร
การแก้ไขอาคารโบราณสถานที่ทรุดเอียงด้วยการยกปรับระดับกรณีศึกษา: อาคารวังมะลิวัลย์ ถนนพระอาทิตย์ กรุงเทพมหานครUnderpinning and Lifting for Historical Building RestorationCase study: The Leaning Maliwan Palace, Phra Athit Road, Bangkok โดย  ดร. ธเนศ วีระศิริ
ภาควิชาเทคโนโลยีชนบท คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์

    
อาคารวังมะลิวัลย์ ภาพจาก : www.thapra.lib.su.ac.th
          อาคารวังมะลิวัลย์เป็นอาคารที่ก่อสร้างในสมัยรัชกาลที่ 6 อายุการใช้งาน 98 ปี มีปัญหาเรื่องการทรุดเอียงลงไปในทิศทางด้านที่อยู่ริมแม่น้ำเจ้าพระยา ความต่างระดับของการทรุดเอียงเท่ากับ 1.05 เมตร มีข้อสันนิษฐานในเบื้องต้นว่าน่าจะเป็นผลจากการใช้งานที่เคยเป็นห้องสมุด และอยู่ริมน้ำ ดินที่รองรับฐานรากอาจเกิดการอ่อนตัว หรือเลื่อนไหลจึงทำให้ทรุดเอียง ต่อมาได้มีการสำรวจเชิงลึกทั้งทางด้านวิศวกรรม และทางโบราณคดีทำให้ทราบว่า อาคารไม่ได้ทรุดเอียงโน้มเข้าหาแม่น้ำเจ้าพระยาโดยตรง แต่เป็นการทรุดเอียงทแยงมุมไปในทิศทางหนึ่ง สาเหตุการทรุดเอียงเกิดจากฐานรากส่วนหนึ่งของอาคารวางอยู่เหนือป้อมอิสินธร ซึ่งถูกทุบทิ้งภายหลังจากเกิดความขัดแย้งกับฝรั่งเศส แม้ฐานรากของอาคารวังมะลิวัลย์ไม่ได้วางลงบนกำแพงของป้อมโดยตรง แต่ส่วนของป้อมที่ยังคงค้างอยู่ใต้ดินส่งผลเสมือนหนึ่งเป็นเสาเข็มยาวช่วยพยุงฐานรากของอาคารวังมะลิวัลย์ซึ่งเป็นฐานรากแผ่ที่อยู่บริเวณนั้นให้เกิดการทรุดตัวช้ากว่าฐานรากบริเวณอื่น การแก้ไขเลือกวิธีการทำเสาเข็มเสริม ทำการถ่ายน้ำหนักของอาคารทั้งหมดลงเสาเข็มยาว ให้น้ำหนักส่งผ่านลงไปในดินชั้นล่างที่ลึกกว่าฐานป้อม จากนั้นทำการยกปรับระดับอาคารทั้งหลัง

ประวัติอาคาร
          อาคารวังมะลิวัลย์ เดิมเป็นวังที่ประทับของพระเจ้าบรมวงศ์เธอพระองค์เจ้ากฤษฎาภินิหาร กรมพระนเรศรวรฤทธิ์ ต้นราชสกุล กฤดากร พระองค์ท่านเป็นพระเจ้าลูกเธอลำดับที่ 17 หรือพระราชโอรสลำดับที่ 8 ในพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว กับเจ้าจอมมารดากลิ่น ถูกสร้างขึ้นเมื่อกรมพระนเรศรวรฤทธิ์เจริญพระชนมายุ 60 พรรษา และได้รับพระราชทานทรัพย์ส่วนพระองค์จากรัชกาลที่ 6 โดยมีนายเออโคล มันเฟรดี (เอกฤทธิ์ หมั่นเฟ้นดี) สถาปนิกชาวอิตาเลียน สังกัดกระทรวงโยธาธิการ เป็นผู้ออกแบบ และควบคุมการก่อสร้างถวายจนแล้วเสร็จ ใน พ.ศ. 2460 ซึ่งอาคารวังมะลิวัลย์นี้ถูกสร้างขึ้นหลังจากที่มีการรื้อป้อมอิสินธรออก พื้นที่บางส่วนของอาคารสร้างทับบนบริเวณที่เคยเป็นป้อม และมีการเจาะทะลุกำแพงเมืองเพื่อเปิดทางเข้าออกเพิ่มสำหรับรถยนต์
ตำหนักหลังนี้ได้ใช้รับเสด็จพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวในการเสด็จมาพระราชทานน้ำสงกรานต์ หรือในงานนักขัตฤกษ์สำคัญต่าง ๆ มีการใช้พื้นที่ในท้องพระโรงเป็นหลัก กระทั่งเมื่อกรมพระนเรศรวรฤทธิ์สิ้นพระชนม์ด้วยพระโรคพระอันตะ (ลำไส้ใหญ่) ในปี พ.ศ. 2468 ได้ใช้ท้องพระโรงในการตั้งพระศพคู่กับเจ้าจอมมารดากลิ่นซึ่งถึงอสัญกรรมเวลาถัดมาในปีเดียวกัน พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวเสด็จพระราชดำเนินมาสรงน้ำพระศพที่ท้องพระโรง นับเป็นงานพิธีครั้งใหญ่ครั้งสุดท้ายที่จัดในวังกรมพระนเรศรวรฤทธิ์ ก่อนที่วังจะถูกขายให้แก่กรมพระคลังข้างที่ในปีถัดมา


         

          อาคารวังมะลิวัลย์จึงตกเป็นกรรมสิทธิ์ของกรมพระคลังข้างที่ และสำนักงานทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์ได้รับมอบมาดูแล และจัดประโยชน์นับตั้งแต่ พ.ศ. 2480 เป็นต้นมา
          ในตอนต้นรัชสมัยของสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวอานันทมหิดล บ้านมะลิวัลย์ได้ใช้เป็นที่พำนักของผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ และได้กลายเป็นโรงเรียนสืบราชการลับตามที่กรมเสนาธิการทหารบกได้จัดตั้งขึ้น ต่อมาช่วงระหว่างสงครามโลกครั้งที่สอง (พ.ศ. 2484-2488) นายปรีดี พนมยงค์ ผู้สำเร็จราชการฯ ผู้เป็นหัวหน้าขบวนการเสรีไทย ได้ใช้บ้านหลังนี้เป็นศูนย์บัญชาการงานใต้ดิน ของฝ่ายสัมพันธมิตร และขบวนการเสรีไทยกลางพระนคร ต่อมาชาวบ้านแถวถนนพระอาทิตย์เริ่มรู้ว่าบ้านมะลิวัลย์เป็นที่ปฏิบัติงานใต้ดิน นายปรีดี พนมยงค์ จึงย้ายฝ่ายข่าวของโอเอสเอสไป
          ในปี พ.ศ. 2499 กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ ได้ขอเช่าอาคารบ้านมะลิวัลย์ จากสำนักงานทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์ เพื่อใช้เป็นที่ทำการของสำนักงานองค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) และเดิมทีได้ใช้พระตำหนักเดิมของกรมพระนเรศรวรฤทธิ์เป็นที่ทำการ ต่อมาได้สร้างตึกที่ทำการ 4 ชั้นขึ้นใหม่ทางด้านเหนือ และตึกงานโครงการทางด้านใต้ ส่วนพระตำหนักเดิมได้กลายเป็นอาคารห้องสมุด โดยคงลักษณะเดิมไว้ทุกประการ


ข้อมูลอาคาร

          อาคารบ้านมะลิวัลย์เป็นอาคาร 2 ชั้น มีขนาดความกว้าง 31.73 เมตร ยาว 38.76 เมตร สูง 12.70 เมตร  พื้นที่การใช้งานทั้งหมดประมาณ 1,230 ตารางเมตร โครงสร้างอาคารเป็นคอนกรีตเสริมเหล็กผสมผนังอิฐก่อรับน้ำหนัก หลังคาโรงปั้นหยา


ลักษณะปัญหา
           จากข้อมูลด้านประวัติศาสตร์ที่กล่าวมาข้างต้น อาคารบ้านมะลิวัลย์ประสบปัญหาความทรุดโทรมจากการใช้งานมาเป็นระยะเวลานาน อีกทั้งจากการใช้ประโยชน์อาคารที่ไม่เหมาะสมได้แก่ การใช้เป็นห้องสมุด และสำนักงาน ทำให้เกิดปัญหาการทรุดเอียงของอาคาร ซึ่งความต่างระดับของการทรุดเอียงทแยงไปในทิศทางหนึ่งเท่ากับ 1.05 เมตรจึงเป็นที่มาของการบูรณะอาคารโดยการยกปรับระดับอาคารเพื่อแก้ไขปัญหาการทรุดเอียง


การสำรวจตรวจสอบ
          แรกเริ่มเดิมทีผู้ใช้อาคารสันนิษฐานว่าอาคารทรุดเอียงน่าจะป็นผลมาจากดินที่อยู่ริมแม่น้ำเจ้าพระยาเกิดการเคลื่อนตัว อาคารจึงทรุดเอียงลงด้านริมน้ำ แต่จากจากการตรวจพินิจ (visual inspection) อาคารทั้งหลังไม่ได้โน้มเอียงเข้าหาแม่น้ำในทิศทางตรง แต่กลับทรุดเอียงทแยงมุมไปในทิศทางหนึ่ง ข้อสันนิษฐานเรื่องดินเลื่อนไหล หรือเกิดการยุบตัวนั้นจึงไม่น่าใช่สาเหตุหลัก ดังนั้นก่อนทำการแก้ไขจึงได้จัดให้มีการสำรวจเพื่อเก็บข้อมูลแล้วทำการวิเคราะห์ให้ได้สาเหตุการทรุดตัวที่ชัดเจน การสำรวจประกอบด้วยการสำรวจการทรุดตัว การเก็บรายละเอียดลักษณะโครงสร้างเพื่อหาน้ำหนักบรรทุกลงฐานราก ลักษณะฐานราก รวมถึงประวัติการก่อสร้างด้วยการขุดค้นทางโบราณคดี ซึ่งจะทำให้ได้ข้อมูลที่เป็นปัจจัยหลักในการวิเคราะห์
          ก่อนทำการสำรวจทางโบราณคดี และทางด้านวิศวกรรม ได้มีการค้นหาประวัติของอาคาร และรูปแบบแผนผังอาคารในหอสมุดจดหมายเหตุต่างๆ บริษัท สโตนเฮนจ์ จำกัดซึ่งเป็นบริษัทที่ปรึกษาของสำนักงานทรัพย์สินฯด้านการบูรณะซ่อมแซมอาคารได้ค้นคว้าข้อมูลหลักฐานทางประวัติศาสตร์พบว่า บริเวณที่ตั้งของอาคารวังมะลิวัลย์เคยเป็นป้อมมาก่อน ป้อมดังกล่าวมีชื่อว่าป้อมอิสินธร ภายหลังที่มีความขัดแย้งกับฝรั่งเศสแล้วรัชกาลที่ 5 ท่านทรงให้รื้อถอนป้อมหลายป้อมรวมทั้งป้อมนี้ด้วย การรื้อถอนส่วนใหญ่เป็นเฉพาะช่วงบน ส่วนด้านล่างที่อยู่ในดินไม่ได้ทำการรื้อถอนออกไป
          ด้วยเหตุนี้ในการสำรวจจึงต้องทำการขุดสำรวจทางโบราณคดีเพื่อหาแนวป้อมว่าอยู่ในบริเวณช่วงใดของอาคาร จากการวางทาบแผนผังแนวกำแพงป้อมอิสินธรกับแผนผังอาคารวังมะลิวัลย์ทำให้ทราบในเบื้องต้นว่าแนวของป้อมอยู่บริเวณด้านหลัง และชิดไปทางด้านขวาของอาคาร (เมื่อหันหน้าเข้าอาคาร) 
          
          - ขุดสำรวจโบราณคดี ผลสำรวจทางโบราณคดีพบว่าแนวป้อมอยู่ด้านหลังอาคารเยื้องไปทางด้านขวาตรงกับที่ทาบแผนผังก่อนดำเนินการสำรวจ (รูปที่ 5 และ 6) แนวของกำแพงป้อมวางผ่านใต้ตัวอาคารดังแสดงในรูปที่ 7 ส่วนบนสุดของป้อมอยู่ต่ำกว่าฐานรากแผ่ของอาคารประมาณ 1.20 เมตร







          - ขุดสำรวจฐานราก ทำการขุดสำรวจฐานรากของอาคารทั้งด้านที่อยู่เหนือป้อม และด้านที่อยู่ริมแม่น้ำเจ้าพระยา ผลสำรวจพบว่าฐานรากของอาคารเป็นฐานรากแผ่ที่เป็นคอนกรีตเสริมเหล็กวางอยู่บนอิฐที่วางถมอยู่ในดิน (รูปที่ 8) 




          - ลักษณะโครงสร้างอาคาร ด้านบนเหนือฐานรากขึ้นมาเป็นโครงสร้างผนังอิฐก่อรับน้ำหนัก   (load – bearing wall building) มีรายละเอียดดังแสดงในรูปที่ 9 




          - เจาะสำรวจดิน เจาะสำรวจดินจำนวน 1 หลุม เพื่อเปรียบเทียบข้อมูลกับผลสำรวจดินที่มีอยู่เดิมจำนวน 2 หลุม ตำแหน่งเจาะสำรวจอยู่ใกล้ฐานป้อม สภาพชั้นดินเป็นดินเหนียวอ่อนมากถึงอ่อน (very soft to soft clay) จากระดับผิวดินถึงความลึก 14 เมตร ถัดลงไปเป็นดินเหนียวแข็งมาก (very stiff lean clay) ถึงระดับความลึก 18.50 เมตร ชั้นดินต่ำลงไปเป็นดินเหนียวปนดินตะกอนแข็งมาก (very stiff, silty clay) จนถึงความลึก 20 เมตร 





วิเคราะห์สาเหตุการทรุดตัว
          ผลสำรวจการทรุดตัว ลักษณะฐานราก สภาพชั้นดิน ผลสืบค้น และขุดค้นทางโบราณคดีทำให้สามารถวิเคราะห์สาเหตุการทรุดตัวได้ว่าอาคารเกิดการทรุดเอียงตัวเป็นผลจากการพยุงของฐานป้อมอิสินธรที่คงค้างอยู่ในดิน ฐานป้อมรวมถึงแนวกำแพงของป้อมที่อยู่ด้านล่างใต้อาคารบริเวณด้านหลังเยื้องไปทางขวา (เมื่อมองเข้าจากด้านริมน้ำ) นั้นทำตัวเป็นเสมือนเข็มยาวของอาคาร และต้านการทรุดตัวของอาคารบริเวณดังกล่าวให้ทรุดตัวน้อยกว่าฐานรากบริเวณอื่น ฐานรากของอาคารซึ่งเป็นฐานรากแผ่ปกติจะมีการทรุดตัวตามการยุบตัวของดินอยู่อย่างต่อเนื่อง แต่ควรเป็นการทรุดตัวที่มีระดับการทรุดใกล้เคียงกันทั้งหลัง เมื่อมีแนวของป้อมมาเป็นตัวต้านทาน หรือแบกทานน้ำหนักบรรทุกของอาคารในบางส่วนเช่นนี้จึงทำให้เกิดการทรุดตัวไม่เท่ากันระหว่างฐานรากตัวอื่นกับฐานรากที่วางบนแนวป้อม อาคารวังมะลิวัลย์จึงทรุดเอียงลงด้านทแยงมุมในทิศทางที่ตรงข้ามกับตำแหน่งของป้อม

แนวทางการแก้ไข
          เมื่อพบสาเหตุว่าอาคารทรุดเอียงเกิดจากการหนุนของป้อมเช่นนี้ แนวทางการแก้ไขจึงกำหนดให้ใช้เสาเข็มยาวมารองรับอาคารทั้งหลังเพื่อเป็นการตัดขาดแรงพยุงที่เกิดจากแนวป้อม ให้น้ำหนักอาคารส่งผ่านลงสู่ดินด้านล่างที่ลึกลงไปมากกว่าฐานรากของป้อม และภายหลังจากติดตั้งเสาเข็มแล้วเสร็จจะทำการยกปรับระดับอาคารให้กลับมาตั้งตรงดังเดิม เสาเข็มที่ใช้เสริมฐานรากนั้นเลือกใช้เป็นเสาเข็มเหล็กหน้าตัดกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 และ 20 เซนติเมตร ปลายเสาเข็มอยู่ที่ระดับความลึก 18 เมตร รับน้ำหนักบรรทุกปลอดภัย 15 ตันต่อต้น มีอัตราส่วนความปลอดภัย 2.5 
          ตำแหน่งจัดวางเสาเข็มเสริมกำหนดให้เป็นเสาเข็มประกบผนังแล้วทำคานถ่ายแรงตัดผ่านใต้แนวผนังของอาคาร การที่ไม่เลือกใช้เสาเข็มรองใต้แนวผนังโดยตรงเพราะผนังของอาคารมีความบางมากเมื่อเทียบกับความสูงของอาคาร สภาพที่เป็นผนังบางอาจเกิดการบิดตัวขณะยกอาคารได้จึงหลีกเลี่ยงโดยใช้เสาเข็มประกบแนวผนังแล้วใช้วิธีสอดคานรองรับผนัง การกำหนดเสาเข็มว่าควรวางห่างกันเป็นระยะเท่าใดนั้นใช้หลักการวิเคราะห์หาน้ำหนักบรรทุกลงฐานรากด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ตามหลักการวิเคราะห์โครงสร้างทั่วไป รูปที่ 12 แสดงการวิเคราะห์หาระยะห่างเสาเข็มเสริมทุกช่วง 2.00 – 2.50 เมตร



          เสาเข็มที่ใช้เสริมอาคารเป็นเสาเข็มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 เซนติเมตร จำนวน 36 ต้น ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 เซนติเมตร จำนวน 231 ต้น รวมทั้งสิ้น 267 ต้น การติดตั้งเสาเข็มมีทั้งติดตั้งด้วยระบบไฮดรอลิก และตอกด้วยปั้นจั่น ตำแหน่งเสาเข็ม และรูปแบบการจัดวางแนวคานแสดงดังรูปที่ 13





การยกอาคาร
          ภายหลังติดตั้งเสาเข็ม และวางคานลอดใต้แนวผนังทั้งหมดแล้ว จะถึงขั้นตอนการยกปรับระดับอาคารให้ตั้งตรง ซึ่งเริ่มต้นด้วยการถ่ายน้ำหนักอาคารลงเสาเข็มใหม่ทั้งหมด อันที่จริงขั้นตอนนี้จะทำควบคู่ไปในขณะติดตั้งคานเหล็กรองรับอยู่แล้ว แต่ก่อนยกอาคารจะทำการตรวจสอบความมั่นคงแข็งแรงอีกครั้งพร้อมทั้งติดตั้งเครื่องมือตรวจวัดระดับที่ตำแหน่งต่าง ๆ เครื่องมือที่ใช้ในการยกอาคารวังมะลิวัลย์คือแม่แรงไฮดรอลิกชนิดควบคุมด้วยมือ แม่แรงที่ใช้ในการยกอาคารมีกำลังยก 50 ตัน ตำแหน่งติดตั้งแม่แรงทั้งหมด 311 ตำแหน่ง
          เนื่องจากอาคารทรุดเอียงในแนวทแยงมุม ดังนั้นการยกอาคารจึงต้องแบ่งเป็นการยกสองทิศทาง โดยควบคุมระยะยกที่ตำแหน่งต่าง ๆให้คงความเป็นระนาบ (Plane remain plane) เพื่อไม่ให้โครงสร้างเกิดการบิดตัวแตกร้าว ต้องมีการกำหนดจุดหมุนที่ตำแหน่งแตกต่างกันในแต่ละแกน ดังแสดงในรูปที่ 15 และรูปที่ 16





          เริ่มยกอาคารวังมะลิวัลย์วันที่ 23 มีนาคม 2558 แล้วเสร็จวันที่ 25 มีนาคม 2558 รวมเวลาที่ใช้ในการยก 3 วัน หลังจากยกอาคารแล้วเสร็จขั้นตอนต่อไป คือต่อเสาตอม่อลงเสาเข็ม ซึ่งในที่นี้ทำเป็นเสาคอนกรีตเสริมเหล็กต่อลงคานเหล็กถ่ายแรงที่วางบนเสาเข็มเหล็กอีกต่อหนึ่ง ภาพอาคารภายหลังยกแล้วเสร็จแสดงดังรูปที่ 17






สรุป
          การวิเคราะห์หาสาเหตุการทรุดตัวของอาคารโบราณสถานมีความจำเป็นต้องศึกษาประวัติทางโบราณคดีด้วย เพราะจะทำให้ทราบข้อมูลความเป็นมาทั้งหมด ทำให้ทราบถึงสาเหตุที่แท้จริงได้แน่นอน ดังเช่นอาคารวังมะลิวัลย์นี้หากไม่ได้ศึกษาประวัติย้อนหลังไปในอดีตจะไม่ทราบเลยว่าเคยมีป้อมอยู่ รวมถึงไม่สามารถสันนิษฐานได้เลยว่าใต้ดินยังมีโครงสร้างคงค้าง หากต้องการทราบอาจต้องต้องขุดดินเป็นบริเวณกว้างมากจึงจะพบสาเหตุการทรุดเอียงของอาคารได้
          อาคารที่เป็นโบราณสถานส่วนใหญ่เป็นอาคารชนิดผนังอิฐก่อรับน้ำหนัก เมื่อมีปัญหาเรื่องทรุดตัว หรือทรุดเอียง และมีความจำเป็นต้องยกขึ้นนั้น ข้อที่ควรให้ความสนใจมากเป็นพิเศษ คือการถ่ายแรงภายในโครงสร้างขณะทำการยก เพราะการบิดตัวเพียงเล็กน้อยจะทำให้อาคารเกิดการแตกร้าว อิฐก่อที่เรียงซ้อนกันอยู่เดิมนั้นไม่ได้ประสานกันอย่างแข็งแรงเพียงพอ ก่อนทำการยกอาคารโดยเฉพาะอาคารโบราณสถานที่ทรุดเอียงจำเป็นต้องทำการวิเคราะห์แรง หรือความเค้นที่อาจเกิดขึ้นอันเนื่องจากแรงดันย้อนทิศทางขณะยก หลักการรักษาระนาบขององค์อาคารเป็นสิ่งหนึ่งที่ต้องนำมาพิจารณาร่วมด้วยเสมอ



เอกสารอ้างอิง
[1] กองโครงการอนุรักษ์ ฝ่ายบริหารงานอนุรักษ์. (2558). การบรรยายพิเศษ เรื่อง เทคนิคขั้นตอนการยกปรับระดับอาคารบ้านมะลิวัลย์ (FAO). (กองโครงการอนุกรัษ์ ฝ่ายบริหารงานอนุรักษ์ สำนักงานทรัพย์สินส่วนพระมหากษัตริย์ พิมพ์แจก ในการบรรยายพิเศษ 16 มีนาคม 2558).










อ่านต่อบทความทั้งหมดได้ที่ EIT PR BLOG