Atlas Copco Geotechnical Engineering Products Elemex jordborrningssystem
Elemex ett bättre val Borrning med hålinklädnad är en av de mest populära pålningsmetoderna för grundläggning i stadsmiljö. Under åren har Atlas Copco framgångsrikt introducerat särskilda jordborrningssystem som Symmetrix och Odex, konstruerade för effektiv foderrörsdrivning med sänkborrhammare. Dagens konsulter blir alltmer benägna att specificera sänkborrhammare vid grundläggning. De är samtidigt mer och mer oroade för att använda tryckluft som kan orsaka skador på omgivande strukturer pga. luftläckage och överdriven borrning. För att anta den här utmaningen har Atlas Copco tagit fram ett nytt system och har nu nöjet att presentera Elemex, systemet för foderrörsborrning med spolkontroll. Grundläggning med sänkborrhammare Att installera foderrör med hjälp av sänkborrhammarsystem, t.ex. Symmetrix, ger många fördelar jämfört med konventionella pålningstekniker i grundläggningskonstruktioner. Genom att borra och simultant installera foderrör ger system som Symmetrix hög produktivitet, raka hål och möjlighet att borra riktigt djupa hål. Borrning med sänkborrhammare i stadsmiljö Grundläggningsborrning och grundförstärkningsarbeten sker ofta där det finns risk för skador på befintlig grund i den närmaste omgivningen. När mark förhållandena är svåra med hårt berg eller stenblock, eller om pålen kräver anslutning i berggrunden, är sänkborrning den minst störande och den mest effektiva grundläggningsmetoden. Känsliga markförhållanden är en utmaning Sänkborrning i känsliga områden innebär en stor utmaning att kontrollera kaxflödet från hålet med tryckluft. Tryckluftsflödet måste vara tillräckligt starkt för att kunna transportera kaxet upp till ytan, men utan att läcka ut i den omgivande jorden eller errodera den. Det här problemet är mest påtagligt vid känsliga jordförhållanden. I lera kan exempelvis tryckluften läcka ut i omgivande byggnadsgrunder och försvaga adhesionen mellan jorden och lastbärande element, med risk för plötsliga sättningar. I sand kan överdriven spolning göra marken lös, vilket minskar kapaciteten hos befintliga frik tionspålar, vilket i sin tur kan orsaka knäckning av pålar och sättningar. Kontrollera luftflödet en svår uppgift Att kontrollera den utströmmande luften ställer höga krav på borriggoperatörerna och själva sänkborrsystemet. I konventionella system styrs spolluften rakt fram mot formationen. Ett sätt som härstammar från bergborrningstillämpningar där bergytan behöver så mycket luft som möjligt för att rengöras effektivt. Vid jordborrningsförhållanden blir situationen dock besvärligare. Spolningen bör vara så anpassad att kaxtransporten sker på ett lugnt sätt. Operatören behöver ha kunskap och erfarenhet för att hantera luftflödet och riggen måste vara utrustad med en lätt åtkomlig reglerventil för luftflödet. 2
Att förvandla vetenskap till säkerhet För att möta dessa utmaningar har Atlas Copcos ingenjörer lagt tid och möda på att optimera borrkronans prestanda och luftflödet för känsliga tillämpningar. Det nya tillförlitliga Elemex-systemet för kontrollerade luftflöden är baserat på omfattande fälterfarenhet kombinerat med flödessimuleringar och analyser. Tillsammans med några av våra mest hängivna kunder har Atlas Copco konstruerat denna produkt för de känsligaste projekten, och Elemex har redan visat sig hålla måttet. 3
Elemex-systemet från Atlas Copco Elemex-systemet minimerar luftläckaget till omgivande mark så att det höga lufttrycket aldrig riktas direkt mot marken. Det unika konceptet bakom Elemex bygger på omdirigering av luftflödet. När luften når borrkronans framsida styrs den mot den utskjutna ringkronans väggar som riktar om luftflödet över kronans framsida. På så sätt minskar lufttrycket exakt så mycket att man får en effektiv spolning av kronans framsida utan att luften tränger in i den omgivande jorden. Den framskjutna ringborrkornan minskar den exponerade ytan mot formationen och omdirigerar luften mot spolspåren. Ringborrkronans placering gentemot pilotkronan innebär ökad styrka och stabilitet. Ringborrkronans förskjutning har också gett den positiva effekten att pilotkronans livslängd ökats betydligt. Snäll men tuff Genom att använda Elemex-systemet kan du ta dig an de tuffaste utmaningarna och de känsligaste projekten. Du får inte bara sinnesro av att veta att omgivande strukturer förblir intakta och att personer som uppehåller sig kring arbetsplatsen är säkra, du får även alla fördelar med sänkborrning, vilket ger en maximal produktivitet. Elemex är snäll mot omgivningen men tuff mot stenblocken som kommer i dess väg. Grundläggningsborrning med sänkborrhammare görs ofta i stadsmiljöer i närheten av människor och befintliga byggnader. Ett konventionellt sänkborrhammarsystem leder tryckluften från spolspåren rakt ner i marken med stor kraft och gör att luften snabbt strömmar ut i omgivande jord. Den framskjutna väggen på ringkronan i Elemex-systemet styr om luften. Detta minskar lufttrycket tillräckligt för att spolningen ska bli effektiv. Trycket i luften som når omgivande jord blir avsevärt lägre. 4
Lätt att använda Elemex-systemet är konstruerat med tanke på enkelhet. Med Elemex behöver operatören inte någon specialutbildning för att kontrollera luftspolningens intensitet, det sköter Elemex åt honom. Genom att styra om luften så att den inte blåser rakt ner i marken uppnås en mer kontinuerlig spolning. Det innebär att operatören kan fokusera på själva borrningen, och antalet avbrott minimeras. De flesta borriggar som klarar borrning med sänkborrhammare kan nyttjas för att installera foderrör med Elemex-systemet. Hög produktivitet i långa loppet Elemex är inte bara ett lättmanövrerat system som förenklar grundläggningsarbetet utan minskar även installationstiden, likväl som det borrar rakare. När man borrar med äldre typer av system är överborrning ett vanligt problem som sinkar arbetet avsevärt. I sådana fall är det inte ovanligt att två till tre gånger mer jord än nödvändigt tas upp vilket i sin tur kan ändra markförhållandena dramatiskt och orsaka förseningar i projektet. Unik konstruktion Beroende på Elemex-system varierar utseendet på pilotkronans spolspår. Detta gjort för optimal spolnings- och borrningsprestanda. Genom att använda CFD-analys (Computational Fluid Dynamics) har flödet visualiserats i datormodeller. På detta sätt har konstruktionstiden minimerats och fältproven kunnat tidigareläggas. Flödessimulering på Elemex-konstruktionens framsida. Testat system Efter noggrann analys av teorier i testmiljö, sattes Elemex ut i fält för verifikation. Genom nära samarbete med våra erfarna kunder har konstruktionen kunnat förfinas. Under fälttesterna har konsulter mätt fluktuationer av grundvattennivåer. Med Elemex har detta ej gått att påvisas, inte heller har sättningar på omgivande byggnader noterats. Elemex-produktportföljen omfattar foderrör från 114 mm upp till ca en meter i ytterdiameter. Systemen kan användas för installation av både stödpålar och friktionspålar. 5
Elemex på fältet Ett nytt bostadsområde vid vattnet När den gamla hamnen i Sompasaari utanför Helsingfors flyttades till en ny plats påbörjades ett storskaligt projekt att skapa ett nytt bostadsområde vid vattnet. Grundläggningsarbetet för det nya bostadsområdet gjordes av E.M. Pekkinen som huvudentreprenör och Terramek Works Oy som underleverantör för pålningsarbetet. Under den första fasen byggdes betongfundament för vägar och infrastruktur i området. Utmanande markförhållanden Den geologiska grunden i den gamla hamnen är besvärlig eftersom det gamla grundläggningsmaterialet består av lera med ett lager fyllmassa på mellan 3 och 14 meter som även innehåller stenblock och grus. Under detta finns ett skikt av lera, sedan ett moränlager på mellan 1 och 6 meter innan man når ner till den solida berggrunden av granit. I det här projektet måste varje påle borras 2 meter in i berggrunden för att säkerställa att pålen verkligen nådde ner till berget och inte bara till ett stort stenblock som låg inbäddat. Enda sättet att hantera dessa förhållanden var att välja sänkborrning när pålarna skulle installeras. Elemex antar utmaningen En av de nya vägarna kommer att dras under en befintlig bro. För att undvika skador på brons fundament valdes Elemex-systemet för jobbet. Enligt Juhani Välisalo, delägare i Terramek Works, var det ett bra val inga rörelser har uppmätts i bron. Ovan: Pålning med Elemex-systemet bredvid den gamla bron. Nedan: Risto och Juhani Välisalo, delägare i Terramek Works. Vi har använt Elemex-borrkronor i det här projektet och våra borrare är mycket nöjda med systemet. De får betalt per meter och vi har märkt att borrsjunkningshastigheten är snabbare än alla tidigare erfarenheter vi har från andra foderrörssystem. Så vi är alla mycket nöjda med det nya systemet. När man borrar med Elemex är det enkelt att se att kaxet kontinuerligt kommer ut ur foderröret. Vi får en väldigt bra spolning trots att vi borrar genom fyllmassor och stenblock. Ett nära samarbete Terramek Works har en god relation med Atlas Copco, förklarar Juhani. De har alltid hjälpt oss med specialtillämpningarna. Även om jobbet är svårt måste man hitta ett sätt att göra ett bra jobb och hitta rätt lösning för det. Och det har vi alltid lyckats med. Atlas Copco lyssnar om vi får idéer ute på fältet, och vi arbetar tillsammans för att testa nya idéer så återkopplingen går i båda riktningar och det är vi glada för. 6
Andra röster om Elemex Arto Määttä delägare i Sotkamon Porakaivo, Finland Vi har använt Elemex-systemet till nya grundläggningsarbeten på en befintlig järnvägsbro. Markförhållandena var svåra med lerlager, sprickor mellan lagren och sluttande berg. Tågtrafiken var igång samtidigt som pålningsarbetet pågick. För det här projektet var det särskilt viktigt att marken inte påverkades av luftläckage som kunde orsaka sättningar och ge effekter på järnvägsspåren. Vi valde Elemex för projektet så att vi skulle kunna utföra arbetet utan att behöva bekymra oss om luftläckage. Grundvattennivån övervakades noggrant och inga förändringar iakttogs under pålningen. Sari Bäck Produktchef, Atlas Copco I framtiden är det mycket troligt att användningen av tryckluft kommer att förbjudas i grundläggningsprojekt i stadsmiljö. Numera är människor medvetna om riskerna med detta. Den här nya konstruktionen är den största nyheten på länge inom marknaden för grundläggningsborrning. Med Elemex-systemet kan vi säkra framtiden för foderrörsinstallationer med sänkborrning, med alla sina fördelar, i många stadsmiljöer. Antti Virjula konstruktions- och utvecklingschef, Atlas Copco Rotex Oy När vi utvecklar en ny produkt är kontakten med kunden avgörande. När vi har gjort våra tester tar vi med produkten ut på fältet och den feedback vi får från erfarna operatörer hjälper oss att förbättra produkten. Vi måste lyssna på våra kunder, de vet hur man borrar! Jukka Ahonen General manager, Atlas Copco Rotex Oy Med Elemex-systemet har vi kunnat styra spolningen mycket väl. Dessutom säger våra kunder att vi har lyckats få till ett bättre arbetssystem. Vi tog fram systemet för stadsmiljöer, för svåra eller känsliga markförhållanden, men vi lyckades samtidigt skapa ett system som fungerar bättre överallt. Det håller längre, borrar snabbare och rakare och det är också uppskattat av borrarna som är nyckelpersoner i den här branschen. Mer information finns på www.atlascopco.com/elemex. 7
6991 1723 02 Märsta, december 2010 Copyright 2010, Atlas Copco Craelius AB, Märsta, Sweden. Med ensamrätt. Atlas Copco strävar efter att följa gällande regler och förordningar. Foton i denna publikation kan visa situationer som är i enlighet med lagar och förordningar i landet där fotot togs, men inte nödvändigtvis överensstämmer med lagar och förordningar i andra delar av världen. I alla fall ska säkerheten sättas först. Använd alltid lämplig skyddsutrustning för öron, ögon, huvud och övriga kroppen för att minimera risken för personskador. Denna publikation samt specifikationer och utrustning kan ändras utan förvarning. Atlas Copco Geotechnical Drilling and Exploration www.atlascopco.com