Pilotförsöket var av relativt experimentell karaktär då större maskiner än den som användes ofta nyttjas vid borrning med sänkborrhammare. Idén med försöket var bland annat att försöka visa att sänkborrhammare med fördel även ska kunna användas med vanlig geoborrigg och inte bara med större typer av maskiner.
Initialt var tanken att detta examensarbete skulle bestå av en relativt omfattande fältstudie där korrelationsborrning mellan Jb-2 och vattendriven sänkborrhammare skulle utföras i samband med projektet TUB-A, vilket är ett uppdrag för ny tunnelbana mellan Arenastaden och Odenplan i Stockholm. Tyvärr uppstod problem med den externa vattenpumpen under testförsöket vilket medförde att fältstudien inte blev som planerad, vilket slutligen ledde till att enbart en jämförande sondering lyckades utföras. Pilotförsöket utfördes av WSP Sverige AB och LKAB Wassara AB under vecka 23, 2017. Trots att enbart en sondering kunde utföras har viktiga observationer gjorts gällande etablerings- och sonderingsförfarandet vid användning av vattendriven sänkborrhammare.
3.1.2 METODVAL
Vid fältförsöket var målet att med vattendriven sänkborrhammare efterlikna en Jb-2 sondering i största möjliga mån. Samma parametrar som för Jb-2 registreras med undantag från hydraultrycket på topphammaren, vilket istället ersätts av vattentrycket från den externa vattenpumpen. I dataloggningssystemet som används vid Jb-2 sondering finns inte denna parameterregistrering med. Topphammarborrning utfördes med en 57 mm borrkrona och 44 mm borrör. Försöket med sänkhammarborren loggades som Jb-2 och en 64 mm krona med tillhörande 48 mm borrör användes. Vald borrutrustning redovisas i Tabell 6.
Tabell 6. Borrutrustning.
Topphammare: Ytterdiameter Gänga Typ/anmärkning
Borrör 44 mm R32 2 m längder
Borrkrona 56 mm 56 mm Flatface Stiftkrona
WDTH:
Borrör 48 mm NC13 2 m längder
Borrkrona 64 mm 64 mm Flatface Stiftkrona
Hammare - - Wassara W50
3RESULTAT
24
3.1.3 UTFÖRANDE VID BORRNING OCH ERFARENHETSÅTERFÖRING
Vid försökstillfället användes en borrigg av typen Geomachine 75 GT (GM 75) som placerades vid avsedd plats för undersökning med vattendriven sänkborrhammare. Tillförsel av vatten erhölls från en brandpost i närområdet.
Tillhörande komponenter vid utförande av vattendriven sänkborrhammare skiljer sig främst från traditionell jord-bergsondering med avseende på det höga vattentryck som krävs. De komponenter som är i tillägg till traditionell jord-bergsondering är:
extern vattenpump med vattentryck som uppgår till minst 180 bar
högtrycksslang
extern svivelanordning
borrstål och hammare.
Vid vattendriven sänkhammarborrning är påkopplingen av högtrycksvattnet separat på grund av att det behövs en extern vattenpump som klarar ett mätområde upp till 180 bar. För etablering av den externa vattenpumpen användes en mobil lyftkran, detta var nödvändigt då vattenpumpen hade en vikt om 5 ton, Figur 14. Inkopplingen av högtrycksslangen från vattenpumpen till borrmaskinen sker genom sviveln som i sin tur fästs på chucken, se Figur 12. Kontroll för höjning och sänkning av vattentrycket kunde under försöket utföras antingen via en display på den externa vattenpumpen eller genom att använda en fjärrkontroll som var kopplad till denna, se Figur 11.
Figur 11. Inkoppling av slang till svivel. Figur 12. Fjärrkontroll för styrning av vattentryck
3RESULTAT
25 Vid sondering med topphammare används hammare och nackadapter som är fast i maskinen för att överföra tryck, slag och rotation. Vid sondering med WDTH används sviveln tillsammans med en 60 cm lång adapter som förs ner i chucken. Vid tryck och rotation används, till skillnad från topphammare, chucken för att rotera och trycka sänkborrhammaren. Svivelns funktion blir därför inte enbart att överföra spolmedel utan också att överföra både rotation och neddrivning till hammaren. Figur 13 visar var på maskinen vanlig jord-bergsondering med topphammare respektive sänkhammarborrning utförs.
På grund av att Wassaras geostänger är 4 mm grövre i diameter jämfört med vanliga geostänger kunde inte stängerna föras ner i chucken. Detta gick att lösa mycket enkelt genom att byta ut
”klackarna” i chucken till en annan modell. Problemet som blir av denna millimeterjustering är att chucken inte klarar att nypa åt vid sondering med 22 mm stål, det vill säga det borrstål som används vid bland annat viktsondering. (Eriksson, 2018) Förfarandet vid borrningen inleddes med två misslyckade försök att driva den vattendrivna sänkborrhammaren där de största problemen skapades av den externa vattenpumpen. Problemet med vattenpumpen var att den gav för högt tryck och för stort vattenflöde då den var inställd för betydligt större hammare. Detta medförde att pumpen fick justeras med avseende på överströmningen av vattenflödet så att den specifika hammaren, W50, som nyttjades gick att använda.
Borrstålen som används är till skillnad mot Jb-sondering ”rättgängade”, det vill säga högervridna och under borrning påvisades ett mycket större rotationsvarv. Optimalt ska varvtalet ligga på minst 100 rpm vid fullt vattentryck (180 bar), men på grund av en för svag rotationsmotor på använd borrbandvagn uppnåddes enbart ett rotationsvarv på maximalt 80 rpm.
Geologin i borrhålet bestod av blockig och stenig fyllning med en mäktighet av 7 meter. Därefter kom lera och lerig sand till berg på 19 meters djup. Borrningen i fyllningen var en aning besvärlig då blocken styrde hammaren med kraftiga brytningar så att den slutade att slå. Lösningen på detta blev att lyfta upp hammaren några decimeter och börja om tills hålet var upprymt.
Figur 14. Etablering av extern vattenpump WASP100.
Figur 13. Placering av WDTH och topphammare vid sondering.
3RESULTAT
26
Detta förfarande är helt i enlighet med topphammarborrning med undantaget att topphammaren inte slutar att slå, annars finns risk att man får för hög stångfriktion vilket kan leda till att stångbrott sker alternativt att stångskarvarna vrids av.
Vid forcering av leran och den leriga sanden var det ingen skillnad gentemot topphammare.
Däremot att bedöma var sandskikten låg var svårare att avgöra på grund av att spolvattnet alltid måste vara igång, annars finns risk för stopp i hammaren. När hammaren slog mot bergnivån uppmättes ett spoltryck på 130 bar och borrmotståndet i berget låg då på ca 70-80 s/0,20 m.
Successivt ökades trycket per meter och efter 1 m ner i berget användes ett spoltryck om 155 bar och borrmotståndet blev då 40-50 s/0,20 m. Efter ytterligare en meter ökades trycket till 175 bar och borrmotståndet blev då 20-25 s/0,20 m. Fältgeoteknikern som styrde borriggen under försöket kunde konstatera att det inte var någon större skillnad i utförandet gentemot jord-bergsondering med topphammare. Sonderingen med den vattendrivna sänkborrhammaren benämnd ”17W012B” redovisas tillsammans med den konventionella Jb-sonderingen benämnd
”17W012” i Bilaga 1 Redovisning av sondering med vattendriven sänkborrhammare och Bilaga 2 Redovisning av sondering med konventionell Jb-2.
3RESULTAT
27