เสาเข็มเกลียวบางครั้งเรียกว่าเสาเข็มเกลียวเสาเข็มเกลียวสมอเกลียวฐานรากเกลียว สกรูพื้นดินเสาเข็มเกลียวเสาเข็ม เกลียวหรือสมอเกลียวเป็นระบบเสาเข็มและสมอพื้นดิน แบบเกลียวเหล็ก ที่ใช้สำหรับการสร้างฐานรากลึก เสาเข็มเกลียวมักผลิตจาก เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง^{[ 1 ]}โดยใช้ท่อกลวงขนาดต่างๆ ที่มีแผ่นเกลียวเชื่อมติดอยู่ ซึ่งเรียกว่า "เกลียว"

เสาเข็มทำหน้าที่ถ่ายเท น้ำหนักของ โครงสร้างลงสู่เสาเข็ม และได้รับการออกแบบให้ตรงตามทั้งพารามิเตอร์การใช้งานและข้อกำหนดของรหัสอาคารที่เกี่ยวข้อง จำนวนช่วง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ความหนา และตำแหน่งบนเสาเข็ม ล้วนถูกกำหนดโดยการผสมผสานของปัจจัยต่างๆ ดังนี้:

1. ข้อกำหนดด้านภาระการออกแบบโครงสร้างรวม
2. พารามิเตอร์ทางธรณีเทคนิค
3. พารามิเตอร์การกัดกร่อนทางสิ่งแวดล้อม
4. อายุการใช้งานขั้นต่ำของโครงสร้างที่ได้รับการรองรับหรือยึดตรึงไว้

แผ่นรองรับเสาเข็มสามารถขึ้นรูปด้วยการอัดขึ้นรูปให้มีระยะห่างตามที่กำหนด หรืออาจประกอบด้วยแผ่นเรียบที่เชื่อมติดกับแกนเสาเข็มในระยะห่างที่กำหนดก็ได้

แม้ว่าคำว่า สมอเกลียว เสาเข็มเกลียว และฐานรากเกลียว มักใช้สลับกันได้ แต่ก็ไม่ได้มีความหมายเหมือนกัน: สมอเกลียวประกอบด้วยเพลาเหล็กที่ยืดหดได้พร้อมแผ่นรองรับแบบเกลียว เสาเข็มหรือฐานรากหมายถึงองค์ประกอบฐานที่แข็งแรงซึ่งรับหรือถ่ายโอนน้ำหนักในแนวดิ่ง/แนวนอน สมอเป็นเสาเข็มที่ใช้เฉพาะในสภาวะรับแรงดึง เช่นตัวยึด ผนัง หรือสมอพื้นดินแนวตั้งที่สร้างขึ้นเพื่อต้านทานแรงด้านข้าง (เช่น บนหอส่งสัญญาณโทรคมนาคม)

โดยทั่วไป การติดตั้งเสาเข็มจะใช้รถขุด แบบตีนตะขาบหรือล้อมาตรฐาน ที่มี มอเตอร์ แรงบิด ไฮดรอลิก ติดอยู่ ซึ่งจะตรวจสอบแรงบิดที่เกิดขึ้นระหว่างการติดตั้งเพื่อยืนยันการออกแบบ เครื่องจักรมีหลากหลายขนาด ตั้งแต่รถตัก ล้อเลื่อน ไปจนถึงรถขุดขนาด 5 ตันถึง 80 ตัน หัวกำลังไฮดรอลิกแบบหมุนที่มีความสามารถในการรับแรงบิดตั้งแต่ 5,000 N⋅m ถึง 500,000 N⋅m จะถูกติดตั้งตามสั่งโดยใช้การกำหนดค่าบูมแบบต่างๆ อุปกรณ์ขับเคลื่อนพิเศษจะเชื่อมต่อเสาเข็มเกลียวเข้ากับเครื่องจักร เทคนิคการติดตั้งที่ถูกต้องมีความสำคัญต่อการตอบสนองภาระที่ออกแบบโดยวิศวกร ข้อกำหนดของรหัสอาคาร และผลลัพธ์ของการทรุดตัว เทคนิคที่ไม่ถูกต้องมีแนวโน้มที่จะส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมของเสาเข็มลดลง

เสาเข็มเกลียว^{[ 2 ]}ได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยวิศวกรโยธาชาวไอริชAlexander MitchellในบทความในCivil Engineer and Architect's Journalในปี 1848 อย่างไรก็ตาม เป็นเวลากว่าทศวรรษหลังจากที่ได้นำมาใช้ครั้งแรก^{[ 3 ]}ฐานรากเกลียวปรากฏขึ้นครั้งแรกในช่วงปี 1800 ในฐานะฐานรากสำหรับ ประภาคารเสาเข็มเกลียว [ ^{4 ] และถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางสำหรับท่าเทียบเรือในท่าเรือ ระหว่างปี 1850 ถึง 1890 มีการสร้างประภาคารดังกล่าวมากกว่า 100 แห่ง}บนชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกา เดิมทีสร้างจากเหล็กหล่อหรือเหล็กดัด มีความสามารถในการรับน้ำหนักและแรงดึงจำกัด และเสี่ยงต่อการกัดกร่อนจากน้ำเค็ม

เมื่อไม่นานมานี้ เทคโนโลยี วัสดุผสมที่มีข้อดีเหนือกว่าเหล็กอย่างมากในการผลิตและการติดตั้งเสาเข็มเกลียวขนาดเล็ก ได้รับการพัฒนาและจดสิทธิบัตรแล้ว

เสาเข็มเกลียวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย และการใช้งานได้ขยายวงกว้างจากประภาคารไปจนถึงทางรถไฟ โทรคมนาคม ถนน และอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกมากมายที่ต้องการการติดตั้งอย่างรวดเร็ว หรือการก่อสร้างที่เกิดขึ้นใกล้กับโครงสร้างที่มีอยู่แล้ว

การติดตั้งเสาเข็มเกลียวยังขยายไปสู่การใช้งานในที่อยู่อาศัยด้วย โดยเจ้าของบ้านจำนวนมากเลือกใช้เสาเข็มเกลียวมากกว่าตัวเลือกอื่นๆ การใช้งานทั่วไปสำหรับฐานรากเสาเข็มเกลียว ได้แก่ ระเบียงบ้าน โรงเก็บของ แผ่นซีเมนต์ บันไดสำเร็จรูป และคานพื้น^{[ 5 ]}

การออกแบบเสาเข็มเกลียวสมัยใหม่นั้นอิงตามหลักการโครงสร้างและธรณีเทคนิคมาตรฐาน โดยทั่วไปแล้วผู้ออกแบบเสาเข็มเกลียวจะใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบของตนเอง ซึ่งได้รับการพัฒนาผ่านการทดสอบภาคสนามของเสาเข็มอัดและสมอรับแรงดึงที่มีรูปแบบแตกต่างกันในชั้นดินต่างๆ การกัดกร่อนจะได้รับการแก้ไขโดยอาศัยการทดลองภาคสนามที่ยาวนาน ร่วมกับฐานข้อมูลทั่วโลกเกี่ยวกับการกัดกร่อนของเหล็กในดิน เสาเข็มเกลียวทั่วไปที่มีท่อขนาดเล็กสามารถรับน้ำหนักตามแนวแกนที่ไม่คิดปัจจัยได้สูงสุด 300  kN รับน้ำหนักยกได้สูงสุด 200  kN ขึ้นอยู่กับสภาพพื้นดิน และรับน้ำหนักด้านข้างได้สูงสุด 25  kN ^{[ 6 ]}เสาเข็มเกลียวรุ่นใหม่ล่าสุดที่มีท่อขนาดใหญ่ ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่ในการติดตั้ง สามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า 2500  kN ^{[ 7 ]}เสาเข็มเกลียวที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักสูงอาจมีส่วนประกอบต่างๆ เช่น เกลียวครึ่งแบน ปลายตัด Bisalloy และเกลียว แผ่นปิด หรือส่วนต่อประสานเหล็กเสริมสำหรับเชื่อมต่อกับโครงสร้างคอนกรีตหรือเหล็กต่างๆ

อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้ผู้เชี่ยวชาญด้านเสาเข็มเกลียวเนื่องจากมีประสิทธิภาพด้านต้นทุน และที่สำคัญยิ่งขึ้นคือลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม การ "ขัน" ฐานรากลงไปในดินหมายความว่ามีการเคลื่อนย้ายดินน้อยลง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องขนดินส่วนเกินออกจากพื้นที่ก่อสร้าง ซึ่งช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการขนส่งและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของโครงการ

ข้อดีหลักของเสาเข็มเกลียว ได้แก่ ระยะเวลาโครงการที่สั้นลง ติดตั้งง่าย ไม่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ เข้าถึงง่าย ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ถอดออกได้ง่ายเมื่อไม่ต้องการฐานรากอีกต่อไป สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ลดความเสี่ยงต่อแรงงาน และลดต้นทุน^{[ 8 ]}

นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับทั้งแรงดึงและแรงอัด จึงถูกนำไปใช้สำหรับเสา ป้าย และโครงสร้างยึดต่างๆ ด้วย