under borrning, det vill säga tekniken som används vid all typ av sondering där information om geologin är av intresse. Metoden är generell och kommer att beskrivas i en ny europastandard som är under framtagande. Jord-bergsondering är en typ av MWD och kommer ingå som det i europastandarden. Metoden kan tillämpas vid både konventionella georiggar och entreprenörmaskiner. Ett användningsområde är till exempel sänkhammarborrning.
Geotekniska undersökningar med MWD-styrd sänkborrhammare har utförts i ett flertal tidigare projekt i Sverige, däribland Östlig Förbindelse och Högdalsdepån utförda av WSP Sverige AB.
Nedan ges en kort beskrivning av respektive projekt.
Östlig Förbindelse
Östlig Förbindelse är ett projekt där den geotekniska undersökningen syftade till att ta reda på djupet till bergöverytan för att säkerställa djup och utformning för planerad bergtunnel längs Saltsjöpassagen. Undersökningsområdet utgjordes av ett vattendjup på 35 m följt av ett 10 m mäktigt lager lera som överlagrade 20-30 m friktionsjord med inslag av block. Bergöveryta förväntades ligga på ca 80 meters djup. Med anledning av det stora djupet till bergöveryta ansågs inte topphammare utgöra en säker drivningsmetod med tanke på förlusten i slagenergi per skarv, varför valet av vattendriven sänkborrhammare ansågs lämpligt. Eftersom den geotekniska
2LITTERATURSTUDIE
20
undersökningen utfördes på vatten användes foderrör ner till berg för att kringgå knäckning av borrstålen samt för att säkra uppspolning av borrkax för att styrka bergnivån.
Borrningen utfördes av borrentreprenören Alverdens AB, vilka hade stor erfarenhet av borrning med vattendriven sänkborrhammare. Anledningen till valet av en extern borrentreprenör var att en större maskin ansågs vara lämplig då det skulle krävas ett stort antal foderrör på grund av det stora djupet till berg. Det ansågs att konventionella georiggar kan brista i kapacitet gällande vridmoment och uppdragningsförmåga. Vid drivning av foderrör med ytterdiameter 139,7 mm användes en WDTH med ringborrkrona med diameter 146 mm ner till förmodad bergöveryta.
Bergsonderingen drevs sedermera med en 90 mm borrkrona. Övergången mellan morän och berg identifierades genom att komplettera sonderingarna med uppsamling av borrkax. Eftersom MWD-sondering inte är en etablerad sonderingsklass för jord-bergsondering anpassades metoden för att efterlikna Jb-2 sondering så långt som möjligt, främst för att det var Jb-2 som efterfrågats av beställaren. Viss modifikation av borrutrustningen var därför tvungen att göras för att lyckas med detta.
Slutförd undersökning påvisade ett gott resultat. Bergöverytan påträffades på ett djup mellan 20,2 och 65,8 meter där bergnivån kunde tolkas direkt vid tio av tolv undersökningspunkter. I en av punkterna som bergnivån inte kunde fastställas direkt var en kombination av sonderingsresultat och kaxanalys nödvändig för att bestämma bergöverytan, i den andra av de två punkterna fick sonderingen avbrytas på grund av att borrkronan inte fick fäste vid påträffat släntberg. Under borrningen användes bräckvatten vilket skulle kunna ha ställt till det vid utförandet då rekommendationer från tillverkaren av hammaren var att saltvatten inte ska användas för att minska på slitage på utrustningen. Trots detta observerades endast normalslitage på utrustningen efter undersökningen.
För att jämföra Jb-2 sondering med MWD-styrd WDTH utförde WSP Sverige AB och Alverdens AB en korrelationsborrning och kalibrering av MWD bara veckor efter utförd undersökning vid Östlig Förbindelse. Korrelationsborrningen utfördes till ett totalt djup av 7,5 m, varav 6,5 m i berg. Jb-2 sonderingen utfördes med en geoborrbandvagn av typen Geomachine 75 (GM75) och för MWD-sonderingen användes exakt samma inställningar och utrustning som vid Östlig Förbindelse. För att uppnå liknande sjunkhastighet som vid vanlig Jb-2 sondering anpassades parametrarna enligt inställningarna i Tabell 5.
2LITTERATURSTUDIE
21
Tabell 5. Anpassade borrparametrar vid korrelationsborrning.
Parameter Enhet Eftersträvat konstant
värde vid
foderrörsborrning genom jord
Värde vid bergsondering Djup
Borrmotstånd s/0,2 m 8 Min 8
Sjunkhastighet mm/s 25 Max 25
Matningstryck bar Max 50 50
Hammartryck(Wassara) bar Max 50 Max 150
Rotationstryck bar 50 50
Rotationshastighet rpm 15 30
Det berg som borrades var av god kvalité och från den konventionella Jb-2 sondering uppmättes en sjunkhastighet om 4 mm/s och för MWD-sonderingen en sjunkhastighet om 6-8 mm/s, se Figur 10. (Brattberg, 2017)
Figur 10. Korrelationsborrning mellan Jb-2 och vattendriven sänkborrhammare. (Brattberg, 2017)
2LITTERATURSTUDIE
22
I samband med korrelationsborrningen utfördes även en simulerad jämförelse av hur mängden borrstål påverkar sjunkhastigheten vid den vattendrivna sänkborrhammaren. Två separata sonderingar utfördes där ena sonderingen 15W30A utfördes med exakt samma parametrar som vid Östlig Förbindelse och den andra 15W30D utfördes med ett ökat matningstryck på 15 bar, vilket ska motsvara 60 m borrstål. Resultatet påvisade att en ökning av matningstrycket endast genererar en marginellt ökad sjunkhastighet, knappt mätbar, vilket innebär att sjunkhastigheten inte kommer förändras av en stor mängd borrstål som ökar trycket på borrkronan. (Brattberg, 2017)
Högdalsdepån
Högdalsdepån är en vagnhall för Stockholms tunnelbanetåg där vattendriven sänkborrhammare har använts vid geotekniska undersökningar för planerad utbyggnation av depån. (Stockholms läns landsting, 2016) Undersökningen var tvungen att utföras enligt sonderingsklassen Jb-1 eftersom endast en mindre borrigg (i detta fall en så kallad källarmus) fick plats mellan spår och kontaktledning. Djupet till bergöverytan låg i detta projekt mellan ca 1,0 till 11 meter under markytan, det vill säga mycket ytligare jämfört med undersökningen för Östlig Förbindelse.
(Lundgren, 2018) I kapitel 3.2 redovisas ett möjligt samband mellan borrmotstånd och sjunkhastighet från en sonderingspunkt i detta projekt.
3RESULTAT
23
3 R
ESULTATUnder detta kapitel beskrivs borrningsförfarandet med sänkborrhammare vid det aktuella fältförsöket. Utöver resultatet från fältförsöket har även iakttagelser av skillnader mellan konventionell Jb-2 sondering och sänkhammarborrning genomförts. Ett förslag på registrerade parametrar vid sänkborrhammare i en eventuell metodbeskrivning presenteras även under detta kapitel.