DIENST DER ZUIDERZEEiLERKEN Waterloopkundige afd. DE TECHNIEK VAN GRONDBORINGEN door drs.A.Hente Het graven van ondiepe of d i e p e g a t e n van v e r s c h i l l e n d e afmetingen i n de grond mordt door de mens voor v e r s c h i l l e n d e d o e l e n gednan. !Jet gegraven g a t wordt doorgaans met de algernene benaming "put" aangeduid en h e t kan op d i v e r s e w i j z e n t o t s t a n d komen. I n p r i n c i p e k e n t men p u t t e n voor: - h e t o n t t r e k k e n van n i n e r a l e d e l f s t o f f e n ( e r t s e n , o l i e , g a s en w a t e r ) , - h e t v e r k r i j g e n van gegevens ( g e o l o g i s c h e - en s t i j g h o o g t e gegevens) i n verband met een bepaalde s t u d i e , - h e t i n v o e r e n van b e p a a l d e s t o f f e n i n de ondergrond ( a f v a l s t o f f e n , k u n s t m a t i g e t o e v o e r van oppervlaktevrater). De t e c h n i e k i n verband met de u i t v o e r i n g van e e n p u t i s z e e r v e r s c h i l l e n d en kan v a r i z r e n van handgraafwerk met eenvoud i g e hulpmiddelen t o t h e t machinaal g r a v e n , d a t z i c h tegenwoord i g t o t de z e e r g e s p e c i a l i s e e r d e b o o r i n d u s t r i e h e e f t o n t o i k k e l d . Eenvoudig of i n g e w i k k e l d , de t e c h n i e k van h e t maken van p u t t e n komt i n s e z e n op h e t volgende n e e r : - het graven van e e n g a t i n de grond, - het voorkomen van h e t binnendringen i n h e t g a t van onger7enste 7 - h e t ophalen u i t h e t g a t van h e t losgewoelde m a t e r i a a l , - h e t behoeden t e g e n i n s t o r t i n g van d e wand van h e t g a t , stoffen, - het voorkomen van overmatig v e r l i e s van de v l o e i s t o f , d i e men b e z i g t om h e t graafwerk t e ~ e r g e m a k k e l i j k e n ~ Reeds vroeg i n de m e n s e l i j k e g e s c h i e d e n i s v i n d t men meldingen van ,gaaf- en b o o r t e c h n i e k e n , m e e s t a l i n verband met de watervoor- z i e n i n g . De Ariede gebieden van Aziz, h e t Nabije en h e t Midden Oosten kennen h i e r s p r e k e n d e voorbeelden van. De oudste en ook eenvoudigste manier van putten maken is het graven met de hand en eenvoudige hulpmiddelen van een ondiep gat, waar de gewone welput een voorbeeld van is (figuur'l). De dwarsdoorsnede van dit soort putten ligt in de orde van enkele meters en zij reiken doorgaans niet verder dan even onder de vrije grondwaterspiegel. Om het instorten van.de putwand te voorkomen, voorziet men een dergelijke put van een wandkonstruktie, meestal van metselwerk. Deze wandkonstruktie voert men gemakkelijk uit door .bet gebruikmaken van een z.g. geleidering of putring van een gewenste grootte. De putring die van verschillend materiaal gemaakt kan zijn, laat men geleidelijk met het voortschrijdende graafwerk in het ontstane gat mee zakken. Dit gebeurt door eigen gewicht van de putring of door speciaal hierop uitgeoefende krachten. A1 zakkende wordt de wandkonstruktie naar boven toe verlengd. Op deze wijze kunnen diepten van ca 10 m worden bereikt. Er zijn evenwel genoeg voorbeelden aanwezig van welputten van enkele tientallen meters diepte. Deze zijn altijd met veel moeite gemaakt, aangezien de grote wrijvingskrachten van de wand op de putring en bijbehorende wandkonstruktie uitgeoefend, het graven tot grote diepten in de weg staan. Voor het bereiken van grote diepten is men ertoe overgegaan om de dlameter van de put te verkleinen. Bovendien maakt men als wandsteun gebruik van gladde buizen, zodat de totale wrijving langa de sand zo klein mogelijk wordt gehoaden. Een verdere vooruitgang in het bereiken van grotere diepten werd geleverd door de snelle ontwikkeling van de techniek van het beter loswerken van het gesteentemateriaal grondboren, d.w.2. in de diepte, het efficienter transporteren van dit materiaal naar de oppervlakte en het afdoender beschermen van boorgat en boorwand. In het volgende zullen de meest gangbare boortechnieken worden behandeld. De handboor& die vooral bij bodemonderzoek tot niet a1 te grote diepte wordt gebruikt, is niet anders dan een vergrote kurketrekker met verlengingsbuizen. Grote diepten onder de vrije grondwaterspiegel kan men hiermede niet bereiken, tenzij men een omhullingsbuis met voortschrijdende diepte mee laat zakken, waarvoor er meestal wat k r a c h t op u i t g e o e f e n d d i e n t t e worden. Diepten t o t 25 m z i j n onder z e e r g u n s t i g e bodemomstandigheden (voorkomen van k l e i l a g e n ) we1 9 m e e n s b e r e i k t , maar doorgaans b l i j v e n d i e p t e n van meer dan c a t o t de u i t z o n d e r i n g s g e v a l l e n behoren. Een s n e l l e e n b e t r e k k e l i j k eenvoudige w i j z e van boren i s de methode w a a r b i j g e b r u i k w o r d t gemaakt van s t e r k e h y d r a u l i s c h e p e r s e n ( f i g u u r 2). Een stroom water d r i j f t men met k r a c h t u i t h e t u i t e i n d e van een h o l l e buis. D i t u i t e i n d e i s bovendien v o o r z i e n van een b e i t e l v o r m i g e p u n t , d i e h e t l o s w r o e t e n van h e t g e s t e e n t e m a t e r i a a l d i e n t t e bevorderen. Het losgemaakte m a t e r i a n l wordt ver- v o l g e n s door h e t omhoogstromende water u i t h e t b o o r g a t v e r w i j d e r d ~ Deze methode werkt h e e l goed i n l o s s e g e s t e e n t e l a g e n saar geen g r o t e k e i e n o f g e s t e e n t e b r o k k e n voorkomen. Voor de b e s t u d e r i n g van opeenvolgende samenhangende g e s t e e n t e l a g e n is h i j minder g e s c h i k t , aang e z i e n de u i t t r e d e n d e waterstroom z e e r s t e r k gemengd gesteentemat e r i a a l met z i c h meevoert. Voor h e t s l a a n van w a t e r v o o r z i e n i n g s p u t t e n z i j n z e we1 g e s c h i k t , want onder z e e r g u n s t i g e omstandigheden h e e f t men met de methode op 66n 'dag d i e p t e n van 30 t o t 60 meter kunnen bereiken. De p u l s b o o r i s een van de o u d s t e , maar nu nog een van de meest p o p u l a i r e b o o r t e c h n i e k e n ( f i g u u r 3 ) . Een z e e r zware b e i t e l ( g e v i c h t van 100 t o t 2000 k g ) wordt volgens h o t p r i n c i p e van de hefboom op en n e e r bewogen, w a a r b i j de a a n d r i j v i n g met handkracht of mechanisch g e s c h i e d t . De neerkomende s l a g d o e t h e t g e s t e e n t e v e r b r i j z e l e n ~Het losgemaakte o a t e r i a a l wordt door een c y l i n d e r v o r m i g e koker f d e p u l a ) , v o o r z i e n van een s p e c i a a l s l u l t s t u k aan de o n d e r z i j d e , p e r i o d i e k u i t h e t b o o r g a t gevoerd. I n d i e n i n z e e r l o s s e g e s t e e n t e l a g e n wordt ge- boord, d i e n t men a1 vroeg voortzieningen t e t r e f f e n om i n s t o r t i n g van de boorgaten t e voorkomen. D i t g e b e u r t door h e t inbrengen i n h e t boorgat van een s e r i e l o s s e buizen van e e n bepaalde d i a m e t e r , d i e a a n e l k a a r z i j n gekoppeld. Door h e t t o e p a s s e n van s e r i e s boorbuizen van s t e e d s afnenende d i a m e t e r (z.g. t o e r e n ) . d i e a l s de d e l e n van een u i t g e s c h o v e n t e l e s c o o p i n e l k a a r passen, i s men i n staat om de w r i j v i n g s k r a c h t l a n g s d e wand van h e t boorgat t e beperken en zodoende p u t t e n t o t a a n z i e n l i j k e d i e p t e n u i t t e voeren ( p r a k t i s c h e eindd i e p t e van 300 t o t 400 m). De b o o r b u i s d i a m e t e r s v a r i z r e n van 60cm2 I n z e e r h a r d e g e s t e e n t e n i s d e b o o r s n e l h e i d k l e i n 5 tot (1.5 t o t 3 m p e r dag), maar i n z a c h t e g e s t e e n t e n kan h e t boren s n e l l e r gaan ( 1 5 t o t 30 m p e r dag). Het voordeel van pulsboren is gelegen i n h e t v e r k r i j g e n van monsters grond, d i e h e t doorboorde p r o f i e l goed kar a k t e r i s e r e n . Voor s t u d i e d o e l e i n d e n is gebruikmaking van de pulsboor dus h e e l a a n t r e k k e l i j k . Voor de u i t v o e r i n g van z e e r d i e p e p u t t e n , v o o r a l wanneer h a r d e g e s t e e n t e l a g e n van g r o t e d i k t e doorboord moeten worden, i s men aangewezen op de rotary-boor ( f i g u u r 4 ) . Het v e r b r i j z e l e n van h e t ges t e e n t e m a t e r i a a l g e s c h i e d t door een-snel i n h a t boorgat ronddraaiende b e l t e l o f boor van b i j z o n d e r g r o t e hardheid. De rondwentelende k r a c h t n o r d t v i a e e n h o l l e , s t a l e n b u i s of boorstang t o t s t a n d gebracht. Bet losgemaakte g e s t e e n t e m a t e r i a a l wordt u i t h e t boorgat ges p o e l d door middel van een c o n t i n u e stroom van b o o r v l o e i s t o f (modder) door de h o l l e b o o r s t a n g en daarbuiten. Op d i t p r i n c i p e van doorspoel e n k e n t men twee v a r i a t i e s , t e wetenr 1 ) de v l o e i s t o f s t r o o m wordt door middel van perspompen door de h o l l e b o o r s t a n g omlaag en vervol, gens door de r u i m t e t u s s e n de s t a n g en de boorgatwand weer omhoog gestuwd; 2) met behulp van zuigpompen wordt j u i s t de omgekeerde s t r o ming b e w e r k s t e l l i g d , d u s v l o e s t o f s t r o o m omlaag l a n g s de boorgatwand en b o o r s t a n g e n weer omhoog door de h o l l e boorstang. Behalve als door- s p o e l e r van 10s g e e t e e n t e m a t e r i a a l h e e f t de b o o r v l o e i s t o f nog een and a r e f u n k t i e , n o l o h e t u i t o e f e n e n van s t e u n d r u k op de onbeklede wand van h e t boorgat, waardoor i n s t o r t i n g wordt voorkomen. Bet r o t a r y boren wordt voornamelijk t o e g e p a s t b i j de e x p l o r a t i e en e x p l o i t a t i e van a a r d g a s en a a r d o l i e , waar d i e p t e n van e t t e l i j k e duizenden m e t e r s dienen t e worden b e r e i k t . Soms wordt h e t ook voor andere doeleinden met k l e i n e r e e i n d d i e p t e n g e b r u i k t , b.v. b i j bronbemalingen e n d r i n k - watervoorzieningen. De s n e l l e w i j z e van u i t v o e r i n g is h i e r dan een winstgevende f a k t o r . I n z a c h t e g e s t e e n t e l a g e n kunnen d i e p t e n van 90 t o t 150 m e n i n harde g e s t e e n t e n d i e p t e n van 9 t o t 15 m p e r dag worden b e r e i k t . Voor s t u d i e d o e l e i n d e n is h e t rotary-boren minder akku- raat e n d e r h a l v e 'ook minder geschikt. Tegenwoordig b e e t a a n ook pneumatische boren voor h e t maken van d i e p e putten. De k r a c h t voor h e t l o s n e r k e n van g e s t e e n t e n en h e t wegvoeren u i t h e t boorgat van h e t losgewerkte m a t e r i a a l wordt door n o t e hoeveelheden samengeperste l u c h t g e l e v e r d o Hoewel deze methode u i t e r s t s n e l t e werk kan gaan, is de toepassingsmogelijkheid b e p e r k t t o t gebieden met harde en z e e r d i c h t e g e s t e e n t e n (b.v. graniet). In gesteentepakketten van zeer losse gesteenten, die het"absorberenW van de aangewende lucht toestaan waardoor drukverliezen optreden, is de methode onbruikbaar. Onder gunstige omstandigheden echter kunnen er diepten van 15 tot 30 rn per dag mee worden bereikt. Het eal uit het bovenstaande duidelijk zijn, dat de keuze I. van de boormethode sterk afhankelijk is an de aard van het doe1 dat men zich heeft gesteld~ Hierbij zijn de geotechnische opbouw van het interessegebied en de beschikbaar staande financizle middelen ook nog bepalende faktoren bij die k e u z e ~ -- - - gdeide- of putring . . . .. .. . .. 0 . .. .. .. . -. 0. .. . f r e a t i v h vlak - -. .. .. . .o. . . . . . . _ . . . e-- 770-,. .----. . . .-. . . .. . . . .. . . . . .. . --.-----. . . s . . . . .. . ..--. e . . . --- I 0-_ 0 F1g.1 Konstruktie van een welput reservoir waterreservoir I I -_ Fig. 2 Hydraulische pcrsboor ~ I Fig. 3 Pulsboff -. --__ Fig4 - \ Rotary-boor . stromingsrichting van de boorvloeistof
© Copyright 2024 ExpyDoc
