สแกนโบราณสถาน​​ ถอดสมการ ‘ซ่อม’

ไม่ว่าความคลั่งไคล้ประวัติศาสตร์ชาติไทยในช่วงนี้จะเป็นเพียงกระแสที่ผ่านมาแล้วประเดี๋ยวก็สร่างซาไปตามละครที่กำลังจะจบลง หรือจะเป็นจุดเริ่มต้นของความรักและหวงแหนสมบัติชาติอย่างแท้จริง แต่ที่แน่เหมือนแช่แป้งคือวันนี้การศึกษาและอนุรักษ์โบราณสถานไม่ใช่แค่เรื่องทางโบราณคดีเพียงอย่างเดียว แต่เทคโนโลยีสมัยใหม่ทางด้านวิศวกรรมศาสตร์กำลังเป็นเครื่องมือการอนุรักษ์ที่ได้ผลลัพธ์ยอดเยี่ยม

• เมื่อโครงสร้างสะเทือน

ความรู้สึกว่าจะต้องใช้ความรู้ด้านวิศวกรรมศาสตร์มาช่วยทำนุบำรุงโบราณสถานนั้นเริ่มต้นจากเมื่อ 15 ที่แล้ว รศ.ดร.นคร ภู่วโรดม จากคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ได้พาคณะอาจารย์ชาวญี่ปุ่นมาเที่ยวชมโบราณสถานในวัดพระศรีสรรเพชญ์ จ.พระนครศรีอยุธยา มีอาจารย์ท่านหนึ่งเคยมาที่นั่นเมื่อประมาณ 20 ปีก่อน แล้วชี้ไปที่กองอิฐกองหนึ่ง แล้วบอกว่า เขาจำได้เมื่อครั้งก่อนยังเป็นรูปเป็นร่าง ไม่ใช่สภาพกองอิฐผุพังอย่างตอนนี้ จบประโยคนั้นนอกจากความรู้สึกหน้าชา อาจารย์นครจึงได้ถามตัวเองว่าควรทำอะไรบ้างหรือไม่ และหน้าที่การอนุรักษ์เป็นหน้าที่กรมศิลปากรอย่างเดียวหรือเปล่า หรือเป็นหน้าที่ของทุกคนในชาติ รวมทั้งตัวเขาเอง

กอปรกับสถานการณ์ความเสื่อมสลายของโบราณสถานหลายแห่งในไทย เช่น ในปี พ.ศ.2518 พระธาตุพนมซึ่งเป็นศูนย์รวมจิตใจของพุทธศาสนิกชนทางอีสานใต้และประเทศเพื่อนบ้าน ได้พังถล่มจากลมพายุ, พระเจดีย์หลวง จ.เชียงใหม่ ซึ่งเคยสูง 60 เมตร แต่แผ่นดินไหวได้ทำให้พังทลายลงมาเหลือครึ่งเดียว หรืออย่างวัดอรุณราชวราราม กรุงเทพฯ ก็มีบ่อยครั้งที่ชิ้นส่วนเก่าๆ พังลงมา จนมาถึงกรณี วัดใหญ่ชัยมงคล จ.พระนครศรีอยุธยา ที่พระเจดีย์ชัยมงคล เอียงค่อนข้างมาก ถึงขนาดถ้าเทียบองศาพบว่าใกล้เคียงกับหอเอนเมืองปิซา

“คำถามเกิดขึ้นตลอดเวลาว่าเจดีย์ที่เอียงขนาดนี้จะมั่นคงอย่างไร ในอนาคตจะเกิดการทรุดตัวต่อไปไหม ถ้าเราไม่มีข้อมูล ณ วันนี้ ในอนาคตเราก็จะตัดสินใจไม่ได้ว่าจะซ่อมหรือหยุดการเอียงตัวได้อย่างไร”

ด้วยเหตุนี้จึงเกิดเป็นงานวิจัยชุดโครงการ ‘อนุรักษ์โครงสร้างโบราณสถานตามหลักวิศวกรรม’ ภายใต้การสนับสนุนของ สกว.และกรมศิลปากร อาจารย์นครในฐานะหัวหน้าชุดโครงการบอกว่าระยะเวลาประมาณปีครึ่งได้เก็บข้อมูลต่างๆ เช่น ค่าการเอียงตัวของเจดีย์ ซึ่งข้อมูลเหล่านี้เป็นตัวตั้งต้นการศึกษาและติดตามต่อไปเรื่อยๆ หากพบสิ่งผิดปกติจะแก้ไขได้ทันเวลาและถูกต้อง

ตลอดเวลาที่ผ่านมาโบราณสถานในไทยประสบปัญหาคล้ายๆ กัน คือ ไม่มีใครรู้ว่าความเสียหายเกิดขึ้นกับโบราณสถานที่ไหน แค่ไหน อย่างไร หลายกรณีเห็นเพียงด้านนอก แต่ไม่คาดคิดว่าภายในโครงสร้างจะมีปัญหา

“ผลกระทบจากด้านในเราเห็นจากบางที่ เช่น ในช่องโพรงบางที่อาจจะมีสัตว์เข้าไปอาศัยอยู่และทำให้มีคราบปรากฏบนโบราณสถาน ก่อนนี้ยังไม่เคยมีการวิจัยร่วมกันในหลายมิติ เช่น เรื่องการทรุดตัวเป็นประเด็นสำคัญ เนื่องจากช่วงที่น้ำท่วมและน้ำลดแล้วเกิดการเร่งรัดว่าโบราณสถานทรุดตัวแล้วทำไมกรมศิลปากรไม่รีบเข้ามาบูรณะ แต่เรามีเหตุผลคือ การตั้งนั่งร้านขึ้นไปซ่อมบนพื้นที่ดินอ่อน มีความเสี่ยง เป็นต้น จึงจำเป็นต้องมีงานวิจัยด้านวิศวกรรมศาสตร์เข้ามา” กิตติพันธ์ พานสุวรรณ รองปลัดกระทรวงวัฒนธรรม อธิบาย

ด้านหัวหน้าชุดโครงการชี้ให้เห็นปัญหาลำดับต่อมาคือ ขาดการบำรุงรักษาอย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากทุกสิ่งล้วนอนิจจัง มีเสื่อมสภาพตามกาลเวลาเป็นเรื่องธรรมดา แต่การบำรุงรักษาจะช่วยให้โบราณสถานอยู่ยงคงกระพันได้ ซึ่งก็กลับไปที่เรื่องการเก็บข้อมูลอย่างละเอียด

“การจะอนุรักษ์โบราณสถานที่ผ่านมาเราขาดข้อมูลปัจจุบัน เราไม่ทราบรูปทรง เราไม่เคยทราบว่าเจดีย์เอียงไปเท่าไร แม้กระทั่งที่วัดไชยวัฒนาราม ดูเหมือนจะไม่เอียง ไม่เหมือนวัดใหญ่ชัยมงคล แต่ก็ยังมีความเอียงอยู่ สิ่งเหล่านี้ต้องตรวจติดตามตั้งแต่วันนี้ เพื่ออนาคตจะได้ตัดสินใจต่อไปว่ามีการเปลี่ยนแปลงไหม”

• อิฐปูนเก่า มาเล่าใหม่

อิฐทุกก้อน ทุกปูนที่ถูกฉาบ ผ่านลมผ่านร้อนจนสึกกร่อนด้วยกาลเวลา ทว่าการจะซ่อมแซมร่องรอยประวัติศาสตร์นั้นไม่ใช่เพียงนำปูนซีเมนต์มาทาทับ หรือก่ออิฐทั่วไปทดแทนอิฐเดิม ไม่ใช่แค่เรื่องความแปลกประหลาด แต่มีผลต่อความแข็งแรงของโบราณสถานด้วย

วัสดุโบราณแตกต่างจากวัสดุสมัยใหม่ในระดับโมเลกุล ความพรุน ความแข็ง และอีกสารพัดคือข้อมูลที่อาจารย์นครบอกว่าต้องตั้งทีมผู้เชี่ยวชาญเข้ามาเก็บข้อมูล ไปจนถึงสร้างของใหม่ให้คล้ายของเดิม

รศ.ดร.สุทัศน์ ลีลาทวีวัฒน์ จากคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ชวนให้สังเกตที่โบราณสถานหลายแห่งโดยเฉพาะในพระนครศรีอยุธยา จะเห็นว่าวัสดุพื้นฐานคือปูนก่อ อิฐ และปูนฉาบ ซึ่งการทำงานของทีมวิจัยจะเน้นไปที่การรับน้ำหนักคือปูนก่อและอิฐ เมื่อศึกษาแล้วพบว่าเป็นวัสดุคนละเรื่องกับปัจจุบัน เช่น ปูนปัจจุบันเป็นพอร์ตแลนด์ซีเมนต์ (Portland Cement) ที่มีความหนาแน่นของเนื้อค่อนข้างมาก ถ้านำไปใช้ซ่อมแซมโบราณสถานจะเกิดผลเสียได้

“การทำงานเราเริ่มจากเก็บตัวอย่างอิฐจากวัดต่างๆ ในอยุธยา แบ่งเป็นหลายๆ ยุค รวมถึงวัสดุที่เป็นปูนก่อ ซึ่งเราได้รับอนุเคราะห์จากกรมศิลปากร แล้วเราใช้เทคนิคที่ทางมหาวิทยาลัยของเรามีกลุ่มวิจัยด้านซีเมนต์มานานแล้ว จึงมีอุปกรณ์และความชำนาญ เราจึงนำเทคโนโลยีปัจจุบันมาวิเคราะห์ ตั้งแต่ความพรุนของปูนก่อ คุณสมบัติและองค์ประกอบทางเคมี จากตรงนี้ทำให้เราได้ฐานข้อมูลว่าแต่ละที่มีคุณสมบัติอย่างไรบ้าง อิฐก็เช่นกัน เราวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมี วิเคราะห์การรับกำลังของอิฐ ได้เป็นฐานข้อมูล”

จากฐานข้อมูลถูกต่อยอดเป็นของจริง แต่ด้วยความที่เป็นวัสดุโบราณ การผสมสูตรต่างๆ เช่น การหมักปูนก่อนนำมาใช้ไม่ได้มีสูตรตายตัว ทีมวิจัยจึงทดลองผสมสูตรต่างๆ ให้คล้ายคลึงกับของเดิมที่สุด แล้วบันทึกเป็นสูตร เสมือนตำรับอาหาร

“ยกตัวอย่างปูนก่อที่ทำจากปูนซีเมนต์ปัจจุบันเมื่อเทียบกับปูนจากวัดต่างๆ อันดับแรกเราจะเห็นชัดเจนว่าเนื้อแตกต่างกัน ความทึบความแน่นแตกต่างกัน ถ้าเป็นปูนปัจจุบันที่เนื้อแน่นกว่าจะกลายเป็นว่าน้ำซึมออกไม่ได้ ทำให้น้ำสะสมในตัวโบราณสถานในที่สุดเกิดความเสียหายขึ้น เพราะฉะนั้นปูนสมัยโบราณจึงเป็นองค์ความรู้อย่างหนึ่งที่มีความพรุนมาก น้ำจึงระเหยไปได้ และมีปริมาณเกลือน้อย ตรงนี้เราก็ได้วิเคราะห์ส่วนผสมทางเคมีต่างๆ ซึ่งเราพบว่าอิฐที่ทำใหม่ด้วยสูตรโบราณ กับอิฐที่อยู่ในโบราณสถานจริงๆ มีความแตกต่างกันค่อนข้างน้อย หมายความว่าสูตรของอิฐที่เราผสมมาคล้ายกันมาก”

เหตุที่ต้องใช้วัสดุเดียวกันหรือคล้ายกันอาจารย์สุทัศน์บอกว่าเพราะถ้านำวัสดุที่แข็งแรงกว่าเข้าปะปนก็จะทำให้วัสดุดั้งเดิมพังง่ายขึ้น ในแง่การอนุรักษ์ย่อมต้องการความดั้งเดิมคล้ายคลึงกับของเก่ามากที่สุด ยกเว้นกรณีที่เกิดการพังทลายแล้วอาจต้องใช้วัสดุใหม่ที่แข็งแรงมากเช่นคอนกรีตเสริมเหล็ก เป็นต้น

• อนุรักษ์ 4.0

ของเก่ากับของใหม่มักถูกมองเป็นเส้นขนาน แต่เมื่อถึงเวลาที่ของเก่ากำลังเกิดวิกฤต เทคโนโลยีจึงต้องมาช่วยเหลือ เครื่องมือสุดล้ำอย่างเครื่องสแกนสามมิติ (3D Scanner) เครื่องสำรวจธรณีฟิสิกส์ และโดรน (Drone) ถูกนำมาผนึกกำลังกันสร้างฐานข้อมูลฉบับสมบูรณ์

การตรวจวัดด้วยเครื่องมือดังกล่าวทำให้เทียบย้อนกลับไปได้ว่าโบราณสถานโน้มเอียงหรือสึกกร่อนอย่างไรบ้าง อาจารย์สุทัศน์บอกว่าแม้เจดีย์ที่เรามองด้วยตาเหมือนยังปกติอยู่ แต่เมื่อถูกเก็บข้อมูลเป็นสามมิติ จะช่วยให้เห็นในรายละเอียด

“นอกจากเราจะนำข้อมูลไว้ติดตามสภาพโบราณสถาน เรายังนำมาทำเป็นแบบจำลองได้ พอเราได้แบบจำลองในคอมพิวเตอร์แล้วเราจะวิเคราะห์ผลกระทบจากแรงต่างๆ หรือความโน้มเอียงที่เกิดขึ้นจะส่งผลอย่างไร เช่น เสาวัดพระศรีสรรเพชญ์ที่โน้มเอียง คำถามคือมันใกล้จะล้มหรือยัง ถ้าใกล้จะล้มแล้วเราควรจะกันไม่ให้คนเข้ามา หรือเจดีย์ต่างๆ ถ้าเรารู้ว่าเอียงจนวิกฤตแล้วเราก็จะจัดสรรงบประมาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แบบจำลองยังนำไปต่อยอดร่วมกับเทคโนโลยี VR (Virtual Reality) ให้ผู้ที่สนใจเข้าชมสถานที่ได้โดยไม่ต้องไปสถานที่จริง ซึ่งในต่างประเทศบางแห่ง เช่น สุสานสำคัญในอียิปต์ ไม่อนุญาตให้คนเข้าแล้ว เพราะความชื้นจากลมหายใจทำให้ภาพบนผนังเสียหาย ซึ่งในประเทศไทยก็อาจจะเป็นอย่างนั้นเช่นกัน บางบริเวณที่ไม่ให้คนเข้าไปแล้ว อย่างในองค์เจดีย์ ในกรุ ข้อมูลนี้ก็จะทำเป็น VR ได้”

ด้าน ผศ.ดร.ชัยณรงค์ อธิสกุล จากคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี อธิบายถึงการทำงานของเครื่องสแกนสามมิติว่า จะเก็บภาพสามมิติโดยรอบ ในแนวราบ 360 องศา ส่วนแนวดิ่ง 300 องศา นอกจากได้ภาพแล้วยังได้พิกัดที่นำไปสร้างเป็นแบบจำลองเพื่อนำไปวิเคาะห์โครงสร้างต่อไปได้

กรณีวัดไชยวัฒนารามปัจจุบันทีมวิจัยเก็บข้อมูลอย่างละเอียดแล้วในปีที่แล้วและปีนี้ ในปีหน้าจะสแกนซ้ำอีกครั้งเพื่อหาความเปลี่ยนแปลงรวมถึงความเสี่ยง

“การทำงานของเราใช้เทคนิคสมัยใหม่ร่วมกับการประเมินในเชิงอนุรักษ์ ก็จะได้ประโยชน์ร่วมกัน เพราะการใช้เทคนิคสมัยใหม่ต้องเข้าใจนัยยะของการอนุรักษ์ด้วย หลังจากได้ข้อมูลแล้วเรานำไปวิเคราะห์โครงสร้างเชิงลึก ต้องสร้างสมการบางอย่างเพื่อประเมินโครงสร้างอย่างง่าย ให้เจ้าหน้าที่ในกรมที่ไม่มีเครื่องมือประเมินได้ก่อน ประเมินอัตราเสี่ยงความปลอดภัยว่าโบราณสถานจะอยู่ได้อีกสักกี่ปี จะต้องบูรณะกี่รอบ”

ทีมงานจะวางเครื่องสแกนสามมิติตามจุดต่างๆ เก็บภาพให้ครบทุกมุม เฉพาะวัดไชยวัฒนาราม อาจารย์ชัยณรงค์บอกว่าใช้เวลา 5 วัน มีจุดตั้งกล้องไม่น้อยกว่า 100 จุด เก็บรายละเอียดทั้งภายในและภายนอก แต่ยังมีบางส่วนที่เข้าไปเก็บไม่ได้เพราะอยู่ระหว่างบูรณะ

“ในเชิงวิศวกรรมอาจแตกต่างจากนักโบราณคดีนิดหนึ่ง แม้จะทำสแกนสามมิติเหมือนกัน แต่เขาจะวิเคราะห์ถึงรูปแบบ ศึกษาไปในอดีตว่ามีรูปแบบ สัณฐานเดิมเป็นอย่างไร แต่ของเรา เราอยากจะคงรักษาเขาไว้ให้ดีที่สุด จะทำอย่างไร นั่นคือเป้าหมาย”

นอกจากนี้ยังมีการสำรวจทางอากาศด้วยโดรนเพื่อเก็บข้อมูลจากมุมสูง และการเก็บข้อมูลใต้ดินด้วยเครื่องมือธรณีฟิสิกส์ เพื่อหาว่าใต้ดินนั้นมีเมืองโบราณหรือกำแพงโบราณอยู่บ้างหรือเปล่าก่อนที่จะขุดสำรวจต่อไป

จากการนำเทคโนโลยีทางวิศวกรรมศาสตร์มาใช้กับโบราณสถาน ปัจจุบันได้ขยายวงไปในแหล่งประวัติศาสตร์สำคัญๆ หลายแห่ง เช่น วัดไชยวัฒนาราม, วัดใหญ่ชัยมงคล, วัดกระจี ฯลฯ แม้กระทั่งวัดสำคัญในกรุงเทพฯด้วย ชุดข้อมูลทั้งหมดที่ได้คือกุญแจดอกสำคัญในการอยู่รอดของโบราณสถานไทยอย่างแท้จริง