Snekkeboring af boringer: teknologiens særlige forhold og boret for manuel og maskinel boring

Sneglboring af brønde til drikkevand er den mest populære boremåde i dag på private husstandes område. Man kan selv anlægge en lavvandet vandførende brønd ved hjælp af en manuel jordboremaskine. For at lette arbejdet anvendes ofte kompakte boreanlæg med drev.

Vi fortæller, hvorfor denne metode er så populær. Vi gennemgår, hvordan den adskiller sig fra andre boremåder, i hvilke situationer den er effektiv at anvende. I artiklen beskrives sneglteknologien og konstruktionen af boreudstyr samt boreværktøj, der anvendes i manuel og mekanisk boring.

Sneglboringens særkende

En borebrønd er en cylindrisk udgravning i jordskorpen, som ved stor længde har et lille tværsnit. Dens begyndelse kaldes mundingen, sidefladen kaldes væggene, og bunden af udgravningen kaldes borebunden.

Den optimale boremåde vælges under hensyntagen til brøndens funktionelle formål, nødvendig diameter og dybde. Det er vigtigt at tage hensyn til de fysisk-mekaniske egenskaber af de jordarter, der skal gennembores under dannelsen af vandindvindingsudgravningen.

Den tekniske og økonomiske hensigtsmæssighed af boring under specifikke forhold har også indflydelse. Dette er et vigtigt trin i brønddesign, hvor man fastlægger de grundlæggende teknologiske løsninger – typen af anvendt udstyr og boremetoder.

Den tekniske og økonomiske hensigtsmæssighed af sneglbormetoden bestemmes under hensyntagen til brøndens kvalitet, holdbarhed, byggetid samt omkostninger.

Ved design og efterfølgende boring af vandindvindingsbrønde er det nødvendigt at fokusere på langvarig brug. Evnen til at opretholde en stabil vandydelse og uændret vandgennemtrængelighed i borebundszonen over en lang periode er vigtig.

Boreprocessen for en brønd omfatter flere arbejdsoperationer:

1. Nedbrydning af jordarten ved borebunden, det vil sige adskillelse af partikler fra massivet.
2. Transport af udgravet jord til overfladen.
3. Forberedelse af brønden til drift ved rengøring og opbygning af brøndrøret samt udførelse af skylning af vandindvindingsbrønden.

Boreeffektiviteten afhænger direkte af de af naturen givne fysisk-mekaniske egenskaber, nemlig: kompakthed, porøsitet, vandgennemtrængelighed af ikke-sammenhængende jordarter, konsistens af lerholdige sammenhængende bjergarter.

Skrueboring er hensigtsmæssig at anvende til at bore brønde med diameter fra 60 mm til 200 mm, dybde ikke over 80 m i ikke-sammenhængende og sammenhængende jordarter (Ⅰ-Ⅲ kategori efter borbarhed). For gennemboring i mellemhårde bjergarter (Ⅳ-Ⅵ kategori) er det ikke hensigtsmæssigt at bruge skruebor.

Til boring af bjergarter, der er karakteriseret ved monolitisk struktur og krystallinske bindinger mellem partikler, er denne metode ikke egnet. Jo stærkere mineralerne er konsolideret i bergarten, desto mere arbejde kræves til at nedbryde den.

Fordele og ulemper ved metoden

Skrueboring anvendes både i industrien og i byggeri samt i manuel boring af brønde. Dens karakteristiske træk er, at det udborede materiale fjernes ikke med skyllevæske eller specielle gas-væske-blandinger, men direkte af skrueborrets dele.

Der skelnes mellem lodret og vandret retningsstyret skrueboring. Den første metode anvendes til vandførende brønde samt til at danne huller til pæle. Den anden bruges til nedlægning af tekniske installationer ved skovløs metode.

Rotationsboring i bløde jordarter er den hurtigste og billigste sammenlignet med andre metoder

Denne metode giver samtidig en høj gennemboringshastighed i ikke-bjergarter op til 50-80 meters dybde, så man straks kan forme skaktens vægge ved at installere en foringsrørssøjle.

En anden fordel er, at det udborede materiale bringes op til overfladen uden at løfte værktøjet. Og desuden: da skrueboring ikke kræver skyllevæske, anvendes det med succes i vandløse regioner, såvel som i perioder med overvejende lave temperaturer.

I dag bruges skrueboring til:

• Til etablering af individuelle vandindtagsbrønde;
• Ved konstruktion af fundamenter med skrue-/borepæle;
• Til montering af hegn og jernbetonstøtter;
• Ved skovløs nedlægning af ledninger;
• Til bygning af lave brønde og gruber.

Der er dog også ulemper. Med skruer kan man ikke bore brønde i meget hårde bjergarter. Ved gennemboring i faste og halvfaste muld, ler med kalkstenslag kan der opstå komplikationer, og ved boring i slibende bjergarter er der stort slid på boreudstyret.

Derudover er der en begrænsning i dybden. At lave en brønd dybere end 80 meter på denne måde er meget svært.

Teknologi til vertikal gennemføring af udgravninger

Skruen er et højstyrke borerør med en spiralvikling, der fungerer som en lodret skruetransportør. Under aksial belastning trænger boregodsets arbejdsdel ind i jorden og nedbryder den ved skæring og løsning. Samtidig fører skrueborret det udborede materiale op ad skruens spiral.

Processen med at rense borehullet foregår kontinuerligt og parallelt med nedbrydningen af bjergarten. Jorden, der er adskilt fra bunden, falder ned på en skrue, der roterer med høj hastighed.

Under påvirkning af centrifugalkraften stiger den løsnede jord op langs skovlene på borestrengen. Løftet sker ved glidning langs spiralen, da friktionen mellem jorden og skruen er mindre end mellem jorden og borehullets vægge.

Således transporteres den knuste bjergart i knust tilstand fra bunden til overfladen og kastes ud gennem borehullets munding. Ved uhindret transport fylder jorden 30-40 % af det samlede volumen af mellemvindingsrummet.

Parametrene for skruestrengen skal sikre hurtig løftning af hele den jordmasse, der er knust af skruen. Under boringen falder en del af den løsnede jord imidlertid tilbage på bunden. Derfor kræves der ved skrueboring en mere intensiv rengøring af borehullet, og efter afslutning er obligatorisk skylning nødvendig.

Horisontalt retningsboring med snegl

Ved installation af tekniske forsyningsledninger af forskellig funktionel karakter under forhindringer (motorveje, jernbanespor, skovområder) anvendes horisontal retningsstyret skrueboring.

I den indledende fase graves to gruber – en startgrube (arbejdsgrube) og en modtagegrube. De skal være på samme niveau som det planlagte borehul. Derefter sænkes og monteres det nødvendige udstyr i arbejdsgruben.

Til skrueboring i horisontal retning anvendes storskalainstallationer med en bevægelig borerotator med højere drejningsmoment.

Sådant udstyr har et langt fremføringsslag og er udstyret med et slidstærkt borehoved af højlegeret stål. Der er også monteret en sonde til sporing af boringen. Ved at modtage signaler på skærmen styrer operatøren processen og kan justere bevægelsesretningen samt borehovedets hældningsvinkel.

Når skruen kommer ind i modtagegruben, dvs. slutpunktet i henhold til projektet, fjernes boret. I stedet monteres en udvider og et rør. Derefter startes rotationen af skovlene i modsat retning for at trække røret ind i det færdige borehul. Efter afslutning af borearbejdet fjernes skrueinstallationen fra startgruben.

Den rørfri metode gør det muligt at lægge rør under forsyningsledninger under grundvandsspejlet i en længde på op til 80 m. Samtidig udføres alt komplekst arbejde uden tidskrævende gravearbejde af render, hvilket gør det muligt at minimere udførelsestiden og reducere de økonomiske omkostninger.

Horisontal skrueboring anvendes ved lægning af trykledninger og installation af kommunikationssystemer i områder, hvor lægning med andre metoder er umulig. Den største fordel ved rørfri lægning er omkostningseffektivitet. Desuden er der ikke behov for at bruge bentonit eller andre polymerer til at understøtte stabiliteten af den færdige udgravning.

Særlige forhold ved boring i forskellige jordarter

De basale teknologiske parametre for boring af en brønd – aksial last og omdrejningshastighed for skruetransportørens skrue. Når lasten øges, stiger gennemboringshastigheden uundgåeligt, hvilket kan føre til forskellige nødsituationer.

Derfor er det vigtigt at sikre, at den mængde sten, der separeres af skruen pr. tidsenhed, ikke overstiger transportørens kapacitet. Ellers dannes der propper på spiralerne.

Hastigheden af skrueboring afhænger direkte af jordens egenskaber, dybden og diameteren af brønden, kolonnens omdrejningstal, den aksiale belastning på borehovedet, konstruktionen af det anvendte værktøj til nedbrydning af bjergarten.

Som regel bores plastiske lerjordarter, løse sand og sand med mellem tæthed uden tvungen tilførsel af aksial last. Skrueværktøjet trænger ind i jorden under sin egen vægt, samt på grund af reaktionskraften, der opstår, når det brugte materiale føres til åbningen af den cylindriske udgravning.

Aksiale belastninger op til 5 kN opnås normalt ved start af boringen, ved boring i hårdt sandet ler, muld, ler, argillit, siltsten. Kolonnens omdrejningshastighed må ikke overstige 1,7-3,3 s^-1.

Ved højere frekvenser opstår der vibrationer inde, som kan få borekædens led til at miste forbindelsen. Som et resultat forbliver boret i bundhullet, og det er praktisk talt umuligt at få det op, hvilket betyder, at man må bore en ny udgravning. Og ved lave frekvenser er transporten af brugt jord til overfladen stærkt besværlig.

Med stigende bjergartshårdhed øges aksiallasterne. Boring i grus- og småsten-grusjord, frosne muld, vandmættede sande, siltsten med kvartsindhold udføres med en aksial last på 8-10 kN på mejslen og en kolonneomdrejningshastighed på 1,3-2,2 s^-1.

Grusede aflejringer og bjergarter med indeslutninger af store sten bores ikke med skruemetoden. Disse afrundede fragmenter af klippebjergarter nedbrydes med en mejsel og hæves til overfladen med en bailer.

Boring i sand af forskellig tæthed og vandmætningsgrad, grus- og stenaflejringer udføres ved høje omdrejninger, og samtidig forstærkes udgravningens vægge med foringsrør.

Skrueboring i blødplastisk og flydeplastisk ler kompliceres ofte af dannelsen af propper. Når lerpartikler klæber til skrueværktøjet, stopper brøndens dybning, og transporten af brugt bjergart til overfladen bliver stærkt besværlig.

For at undgå dette reduceres borehastigheden til det minimale, kolonnen bevæges op og ned, og der tilsættes vand til brønden. I en sådan situation hjælper også periodisk løft af boreværktøjet til overfladen og rengøring af klæbet muld.

Værktøj til sneglboring

Værktøjer til skrueboring af brønde adskiller sig efter konstruktionstype i antallet af vindinger og skæredelens geometri. Til gennemtrængning i hårde og halvhårde sandjorder og lerjorder anvender man ofte bore-enheder, hvis kant er forsynet med ekstra skær.

Oftest til gennemtrængning af vandindvindingsboringer for private anvender man kun én startskrue uden nogen tilføjelser, da boringen skal foregå i sedimentære sammenhængende og ikke-sammenhængende jordarter. Ved dybere boring forlænges værktøjet blot med borestænger.

I dette tilfælde trækkes bore-enheden op fra borehullet hver 0,5 – 0,7 m for at rense boret og bunden for knust sten. Dette er en mere økonomisk, men også mere arbejdskrævende boremåde.

Til gennemboring af kampesten og småsten, som kan forekomme i sedimentære jordlag, skifter man til slagbardun-metoden. Som regel bruger man en mejsell af værktøjsstål. Denne skarpe i bundende bore kastes med kraft “smides” mod bunden, indtil den “hårde forhindring” er knust.

Efter knusning af småsten eller kampesten fjernes skårene til overfladen med en bøtte (kærnerør) eller med en skovl. Derefter skifter man igen til skruemetoden. Oftest må man bruge flere boremetoder i kombination for at gennemtrænge boringen.

Ved boring i løse sand og bløde lerjorder anvender man bore-skrue-enheder med vinger udfoldet mod bunden i en vinkel på 30-60°, og ved boring i sammenhængende lerholdige jordarter – 90°.

Konstruktionsmæssigt består en skrue af et rør eller en lang solid stang med en påviklet spiral.

Denne spiral fremstilles ved at vikle en højstyrke stålbånd på 5-7 mm diameter om en skrueformet dor. Den strækkes over røret/stangen og svejses derefter på.

Jo større diameter på grundrøret, desto mindre transportevne har skruen. Dog er diameteren af det lange produkt begrænset af skruens mekaniske styrke samt af fremstillingsteknologien.

I dag fremstilles to typer skruer:

• Med centralt hul, altså hule;
• Tunge (vægtede) – uden hul.

For at minimere slitage på skruetransportøren ved boring i slibende jordarter, vikles en stålbånd om yderkanten, eller der påsvejses et lag metal på overfladen.

Ved høje hastigheder ved skrueboring fastgøres en speciel adapter med dobbeltgevindet båndstål over bore-enheden. Derved kommer størstedelen af jorden på skruetransportøren uden at blive nedslidt.

I enden af røret med den påviklede spiral svejses der altid forbindelseselementer. Der skelnes mellem to typer af skrueforbindelser: gevindløs og gevind. I første tilfælde forbindes skruerne med muffelåse og holdes af metaltappe med låse, i andet tilfælde ved indskruning.

Skrueforbindelsen mellem sneglene i borestrengen giver mulighed for at mekanisere deres sammenkobling og adskillelse under op- og nedkørselsoperationer, når væske føres til bunden. Men der er også en væsentlig ulempe – muligheden for omvendt rotation af snegle er ikke til stede i dette tilfælde. Derfor har den gevindløse forbindelse vundet større udbredelse.

Specielle boreanlæg omfatter som regel et sæt snegle med forskellige diametre.

De mest effektive er snegle med et centralt hul, hvorigennem der tilføres luft eller vand til bunden. Dette gør det muligt at reducere friktionen mellem bjergarten og skruetransportørens overflade.

Hulsnegle med gevindforbindelse anvendes ved boring med luftgennemblæsning, til pumpning af vand ved gennemføring af cylindriske udgravninger i jordskorpen, til placering af ladning i geofysiske borehuller, til indpumpning af beton i huller til pæle. De kan også bruges som foringsrør.

Ved boring med massiv bund afdækkes den centrale kanal af boreværktøj på en wire.

Oversigt over boremaskiner

Til sneglboring anvendes både håndværktøj og mekaniserede anlæg. Den enkleste konstruktion er håndjordboret. Det består af en stang/et rør med en skrueformet kniv og et fastmonteret T-formet håndtag.

Boreværktøj af denne type skrues ned i jorden som en proptrækker. Under gennemføringen af udgravningen forlænges det med stænger. Håndjordbor fremstilles adskillelige for at gøre transporten i personbil så nem som mulig. Det giver også mulighed for at ændre længden af sneglborestrengen.

Med håndværktøj kan man lave huller op til 2 meter dybe med en diameter på højst 20 centimeter. Der findes også motorbor med benzin- eller elektrisk drev. Deres konstruktion omfatter en skruetransportør, dvs. en snegl, og en motor med gear. Rotationen af motorakslen driver sneglen.

Ved brug af drevet værktøj med borestænger til forlængelse kan man bore borehuller op til 25 meter dybe. Med en diameter på op til 30 centimeter bruges det til opsætning af gadebelysningsmaster, montering af hegnspæle, prøvehuller til inspektion af fundament og jordbund.

Boring af vandboringer på private husstandes område og udformning af huller med stor diameter til pælefundamenter udføres med bærbare kompakte maskiner eller boreanlæg på mobile køretøjer.

Mobile enheder er små maskiner med el- eller benzinmotor. Med dem kan man hurtigt bore en vandboring til et sommerhus og forberede et stort antal huller til master med forskellige funktionelle formål.

Ofte fremstilles sådanne boremaskiner som en trailer til personbiler for at lette transporten til arbejdsstedet.

I civil- og industrielt byggeri bruges skrue-specialudstyr monteret på mobile køretøjer – lastbiler, traktorer – til at danne udgravninger med stor dybde og diameter.

Det bruges ved montering af master til højspændingsledninger og gadebelysningsstolper, ved opsætning af hegnsstolper til stadioner, sportsanlæg, industrielle anlæg, lufthavne. Derudover bygger man med skrueboreenheder på mobile køretøjer spunsvægge til byggegruber og sætter skruepæle.

Nyttig video om emnet

Skrueboring af en vandindvindingsbrønd med en dybde på 20 m på en privat ejendom:

I denne video vises teknikken til horisontal skrueboring af en brønd til lægning af ledninger under en motorvej:

Opsætning af pæle med kontinuerlig skrue med stor diameter og central kanal. Til arbejdet bruges en boreenhed Bauer BG-30 og en højtydende stationær betonpumpe Liebherr:

Skruemetoden sikrer høje borehastigheder. Udgravningen af brønden og transporten af udgravet jord fra bunden til udmundingen sker samtidigt og kontinuerligt, hvilket sparer både tid, borearbejdernes indsats og de investerede midler i projektet. Derfor er skrueboring populær.

Skriv venligst kommentarer i blokformularen nedenfor. Fortæl, om du har brugt håndskrueværktøj eller boret på en kompakt boremaskine med skrue. Del tekniske detaljer, som kan være nyttige for besøgende på webstedet.