การพัฒนาเทคนิควิธีและการใช้งานการประยุกต์ใช้ตะกอนกรวดทรายท้องน้ำสำหรับการก่อสร้างเขื่อนแข็ง (Rigid Dam) โดยการสำรวจธรณีวิทยา ทดสอบและออกแบบวัสดุ CSGF (Cement Sand Gravel and Fly Ash) สำหรับการออกแบบเขื่อนและการพัฒนาแหล่งน้ำ

บทคัดย่อ

กรมชลประทานเป็นหน่วยงานหลักของประเทศที่มีบทบาทที่สำคัญในการพัฒนาแหล่งน้ำนับตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันกรมชลประทานได้ก่อสร้างเขื่อนกักเก็บน้ำไปแล้วประมาณ 3,500 เขื่อน และได้ถ่ายโอนให้หน่วยงานองค์การปกครองส่วนท้องถิ่นไปแล้วกว่าครึ่ง ยังคงเหลืออยู่ในความรับผิดชอบประมาณ 1,700 เขื่อน ซึ่งนับตั้งแต่ที่กรมชลประทานได้เริ่มทำการก่อสร้างเขื่อนกักเก็บน้ำสำหรับจัดหาปริมาตรเก็บกักของอ่างเก็บน้ำเพื่อเป็นแหล่งน้ำต้นทุนสำหรับพื้นที่ชลประทาน วิศวกรผู้พิจารณาโครงการ สำรวจภูมิประเทศ สำรวจธรณีวิทยา ออกแบบและก่อสร้างได้เลือกใช้พื้นที่หัวงานและพื้นที่อ่างเก็บน้ำที่มีความเหมาะสมทางวิศวกรรมทั้งเรื่องของวัสดุก่อสร้างและสภาพฐานรากที่เหมาะสมไม่มีปัญหาความยุ่งยากซับซ้อนทางด้านวิศวกรรมและราคางานของโครงการที่เหมาะสม ซึ่งในปัจจุบันสภาพหัวงานและบริเวณอ่างเก็บน้ำที่มีความเหมาะสมทั้งทางด้านวัสดุก่อสร้าง สภาพฐานราก สภาพภูมิประเทศทั้งทางด้านวิศวกรรมและธรณีวิทยาได้ถูกพิจารณาเลือกใช้ไปจนคงเหลือแต่สภาพหัวงานและบริเวณอ่างเก็บน้ำที่มีข้อจำกัดทางด้านวัสดุก่อสร้าง สภาพฐานราก สภาพภูมิประเทศทั้งทางด้านวิศวกรรมและธรณีวิทยา เช่นขาดแหล่งดินถมตัวเขื่อนที่มีปริมาณเพียงพอและหรือมีคุณสมบัติทางวิศวกรรมที่มีคุณภาพคุณสมบัติที่เลวหรือไม่เหมาะสมในการใช้เป็นวัสดุถมตัวเขื่อน ทำให้เป็นอุปสรรคต่อโครงการพัฒนาแหล่งน้ำทั้งประเภทอ่างเก็บน้ำและฝ่ายทดน้ำ ส่งผลกระทบต่อการไม่สามารถเปิดโครงการได้ เป็นอุปสรรคในการพัฒนาแหล่งน้ำ ดังเช่น ในช่วงปี พ.ศ.2535 ถึง พ.ศ.2545 สำนักชลประทานที่ 1 สามารถเปิดโครงการก่อสร้างประเภทอ่างเก็บน้ำได้ 42 โครงการในขณะที่ ในช่วงปี พ.ศ.2545 ถึง พ.ศ.2555 สำนักชลประทานที่1 สามารถเปิดโครงการก่อสร้างประเภทอ่างเก็บน้ำได้ 8 โครงการ โดยเป็นปัญหาหลักซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาเพื่อเพิ่มพื้นที่ชลประทานซึ่งเป็นนโยบายหลักของทุกรัฐบาลที่มุ่งเน้นในการเพิ่มพื้นที่ชลประทาน (พื้นที่ทำการเกษตรของประเทศไทยทั้งสิ้น 60 ล้านไร่ ในขณะที่พื้นที่ชลประทานที่ได้พัฒนาไปแล้วมีเพียง 29.89 ล้านไร่) การเพิ่มพื้นที่ชลประทานจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้เลยหากไม่สามารถเพิ่มปริมาณน้ำต้นทุนที่เก็บกักได้จากโครงการประเภทเขื่อนเก็บกักน้ำ ดังนั้นในการแก้ปัญหาในการพัฒนาเพิ่มแหล่งกักเก็บน้ำควรมุ่งเน้นในโครงการที่มีปัญหาทางด้านวิศวกรรมและการพัฒนาเทคนิควิธีการที่สามารถแก้ปัญหาข้อจำกัดทางด้านวิศวกรรมที่ไม่สามารถเปิดโครงการได้จากปัญหาทางด้านวัสดุก่อสร้าง สภาพฐานราก สภาพภูมิประเทศทั้งทางด้านวิศวกรรมและธรณีวิทยา เช่นขาดแหล่งวัสดุก่อสร้างถมตัวเขื่อนที่มีปริมาณเพียงพอและหรือมีคุณสมบัติทางวิศวกรรมที่มีคุณภาพคุณสมบัติที่เลวหรือไม่เหมาะสมในการใช้เป็นวัสดุถมตัวเขื่อนโดยมีปัญหาอุปสรรคโครงการที่เปิดไม่ได้เหล่านี้จำนวนประมาณ 65 เปอร์เซ็นต์ มีปัญหาอันเนื่องมาจากสภาพทางธรณีวิทยาเป็นแหล่งสะสมของวัสดุไม่ทึบน้ำ (การรั่วซึมสูง การจัดซื้อวัสดุถมตัวเขื่อนจากนอกอ่างเก็บน้ำทำให้ไม่คุ้มค่าในการลงทุนก่อสร้าง) เช่น บริเวณหัวงานหรือพื้นที่อ่างเก็บน้ำที่มีการสะสมตัวทับถมของตะกอนทรายและกรวด หินย่อย หินใหญ่ ซึ่งในกระบวนการปฏิบัติงานก่อสร้างวัสดุไม่ทึบน้ำ (กรวด ทราย หินใหญ่) จะถูกขุดลอกทิ้ง (Stripping) จนพ้นความลึกของการสะสมตัวของตะกอนทรายและกรวด หินย่อย หินใหญ่ ในการขุดลอกจนถึงชั้นทึบน้ำทำให้ค่าก่อสร้างสูงและวัสดุที่ขุดลอกออกเป็นวัสดุที่ไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการก่อสร้างได้อีกทั้งต้องหาแหล่งทิ้งวัสดุจากการขุดลอกทิ้ง (Stripping) หากการทับถมตัวของตะกอนทรายและกรวด หินย่อย หินใหญ่ มีความหนามากจนเป็นปัญหาทางด้านวิศวกรรมนำไปสู่ความไม่คุ้มค่าในการลงทุน นำมาซึ่งแนวความคิดในการใช้งานวัสดุที่ถูกขุดลอกทิ้ง (Stripping) ประเภทตะกอนทรายและกรวด หินย่อย หินใหญ่ การประยุกต์ใช้ตะกอนกรวดทรายท้องน้ำสำหรับการก่อสร้างเขื่อนแข็ง (Rigid Dam) โดยการสำรวจธรณีวิทยา ทดสอบและออกแบบวัสดุ CSGF (Cement Sand Gravel and Fly Ash) สำหรับการพัฒนาแหล่งน้ำ ซึ่งเป็นแนวทางการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมของวัสดุถมตัวเขื่อน โดยการใช้ประโยชน์จากวัสดุที่ถูกขุดลอกทิ้ง (Stripping) ประเภทไม่ทึบน้ำ เช่น ตะกอนทรายและกรวด หินย่อย หินใหญ่ นำมาใช้ประโยชน์ในการเป็นวัสดุก่อสร้าง และทำให้การขนวัสดุก่อสร้างจากแหล่งนอกพื้นที่อ่างเก็บน้ำมีปริมาณน้อยที่สุด วัสดุที่ขนส่งเข้ามาในอ่างเก็บน้ำเพียง ซีเมนต์ และเถ้าลอย (Fly Ash) ซึ่งเป็นการใช้วัสดุเหลือทิ้ง (Waste Material) จากโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าจากถ่านหินซึ่งอยู่ในพื้นที่ภาคเหนือ(จังหวัดลำปาง) ซึ่งอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับสถานที่ก่อสร้างในเขตของสำนักชลประทานที่1,2,3 และ 4 ในพื้นที่ภาคเหนือ ในปี พ.ศ. 2553 ถึง พ.ศ. 2557 ประเทศญี่ปุ่นได้พัฒนาเทคนิควิธีการก่อสร้างเขื่อนแบบ CSG (Cement Sand Gravel) พบว่าสามารถแก้ปัญหาทางวิศวกรรมของวัสดุถมตัวเขื่อน โดยการใช้ประโยชน์จากวัสดุที่ถูกขุดลอกทิ้ง (Stripping) ประเภทไม่ทึบน้ำ เช่น ตะกอนทรายและกรวด หินย่อย หินใหญ่ นำมาใช้ประโยชน์ในการเป็นวัสดุก่อสร้าง และทำให้การขนวัสดุก่อสร้างจากแหล่งนอกพื้นที่อ่างเก็บน้ำมีปริมาณน้อยที่สุด วัสดุที่ขนส่งเข้ามาในอ่างเก็บน้ำเพียง ซีเมนต์ พบว่าประสพผลสำเร็จด้วยดีและอยู่ในระหว่างการถ่ายทอดเทคโนโลยีสู่ประเทศต่างๆ ที่เป็นสมาชิก ICOLD (International committee of Large Dam) เทคนิควิธีการใช้ตะกอนทรายและกรวด หินย่อย หินใหญ่ ผสมกับซีเมนต์และให้ความชื้นที่เหมาะสมเพื่อสามารถบดอัดได้ทำให้การก่อสร้างทำงานได้รวดเร็ว ราคาค่าก่อสร้างถูกผลที่ได้หลังจากการแข็งตัวคือคอนกรีตกำลังอัดต่ำ มีความพรุน ซึ่งเป็นระยะเริ่มต้นของการพัฒนาเทคนิควิธีการซึ่งพบว่ายังคงมี จุดด้อยของคอนกรีตแบบ CSG (Cement Sand Gravel) คือหลังจากการแข็งตัวคือคอนกรีตกำลังอัดต่ำ มีความพรุนสูง นำมาซึ่งแนวความคิดเพื่อแก้ปัญหาในการพัฒนาในรูปแบบของการประยุกต์ใช้ตะกอนกรวดทรายท้องน้ำสำหรับการก่อสร้างเขื่อนแข็ง (Rigid Dam) โดยการสำรวจธรณีวิทยา ทดสอบและออกแบบวัสดุ CSGF (Cement Sand Gravel and Fly Ash) สำหรับการพัฒนาแหล่งน้ำ ซึ่งเป็นแนวทางการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมของวัสดุถมตัวเขื่อน โดยเถ้าลอย (Fly Ash) จะทำให้คุณสมบัติของคอนกรีตดีขึ้นทั้งทางด้านความพรุน และกำลังรับแรงกดของคอนกรีต ความทึบน้ำและความสามารถในการก่อสร้าง