Sonicborrning

OBS Remissversion - texterna är fortfarande under bearbetning och ska enbart ses som utkast. Finns det direkta fel? Hittar du enkelt det du vill, dvs är strukturen bra? Finns det ord/begrepp som behöver förklaras? Vi tar tacksamt emot förslag på ändringar/tillägg via e-post till This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.. Texterna kommer kontinuerligt att uppdateras och revideras och layouten förbättras. 

Tillämpning

Sonicborrning är ett samlingsnamn för borrning där högfrekvent vibration, enbart eller i kombination med rotation (som då kallas rotosonic), av en borrkrona eller lös spets används för neddrivning av provtagare och eventuellt foderrör. Metoden kan hämta upp nära ostörda borrkärnor och jordprover till markytan för analys. Metoden fungerar i jordarter från lera till grus men kan vara problematisk vid allt för grova friktionsmaterial (stenar större än provtagarens mynning). Provtagaren kan drivas djupare ned i jordprofilen och metoden är lämplig för provtagning under grundvattenytan. Det fordras särskild borrutrustning för sonicprovtagning med oscillerande borrhuvud, se Figur 1.

bildspel rotosonic maskin2

Figur 1. Borrigg för sonicborrning. Foto: Peter Harms-Ringdahl

Tekniska principer

Borrning sker med högfrekventa vibrationer (upp till 200 Hz) som överförs till borrsträngen. Frekvensen kan justeras beroende på material i marken. Vibrationerna gör att ett tunt lager jord intil borren tappar sin struktur vilket gör att borren kan drivas ned med lågt motstånd mindre påverkan på jorden som provtas. Metoden kräver i regel ingen spolning med luft eller vätskor. I grövre friktionsjord kan det vara nödvändigt med något spolmedium. Det finns provtagare för sonicborrning med vattendriven hydraulisk kolv som kan stängas och öppnas från markytan för att reglera provtagningsdjup när foderrör ej används. Nedan ses en video som illustrerar metoden.

Sonicborrning innebär att långa borrkärnor (2–4 meter) kan tränga in i provtagaren med låg kompaktion. Provtagaren dras upp med hjälp av borrstängerna och vid ytan lossas provtagaren från borrstängerna. Efter upptagning trycks borrkärnor i provtagaren ut på en ränna, se Figur 2. Metoden ger därmed en bra möjlighet att dokumentera jordartsförhållandena och ta ut representativa prover.

bildspel rotosonic core

Figur 2. Delad borrkärna upptagen med sonicborrning, där även tunna siltskikt i en lerjord kan urskiljas. I figuren kan ses att jordskikten i den yttersta centimetern av borrkärnan kontinuerligt viker av något åt höger vilket visar att denna del är något mer störd än centrumdelen av provet.  Foto: Peter Harms-Ringdahl

Kvalitetskritiska faktorer

Fördelar med metoden är exempelvis att den möjliggör provtagning av ostörda prover både över och under grundvattenytan, risken för korskontaminering är låg och om foderrör används kan installation av grundvattenrör göras i samma borrhål.

Provtagning kan utföras i de flesta jordarter där kornstorleken är mindre än öppningen i borrkronan (normalt 50 - 70 millimeter, men det finns provtagare med upp till 200 mm) och metoden fungerar bäst i vattenhaltiga mjuka jordarter. Om det förekommer stenar som är större än provtagaren riskerar dessa täppa till provtagaren så att underliggande finjord ej kan tränga in i provtagaren. Även torrskorpelera kan täppa till provtagaren. Tilltäppning märks genom att provtagaren innehåller mindre provmängd än väntat. Större block i marken kan forceras genom att byta ut provtagaren mot en bergkrona för att borra ett hål genom blocken och sedan sätta tillbaka provtagaren när blocket är forcerat. Provtagning i grövre jordar innebär ofta betydligt större tidsåtgång än i mer finkorniga jordar.

Andra kvalitetskritiska faktorer är att provtagaren kan bli varm om spolmedel ej används varvid flyktiga föroreningar kan förångas. Detta kan kontrolleras genom att mäta temperaturen på den upptagna provkärnan. Vid användning av spolmedel kan dessa påverka föroreningshalter och redoxförhållanden i omgivande grundvatten. Mer info om hur provtagning kan påverka grundvattenförhållanden finns under installation av grundvattenrör.

Provtagning utan foderrör kan medföra att jord från borrhålets väggar kan ramla ned i borrhålet. Om provtagaren då öppnas för tidigt (d.v.s. där motstånd känns) kan nedrasad jord hamna i provtagaren och en felaktig provtagning fås. Det är därför viktigt att enbart öppna provtagaren vid rätt djup. Vid risk för ras i borrhålet kan foderrör användas för att minimera risk för nedrasad jord. Även om foderrör inte behövs ur ovan nämnd aspekt är ofta syftet med sonicborrning att identifiera lämpliga djup för installation av grundvattenrör och filtersektioner till dessa, och då används foderrör ändå för att möjliggöra installation av grundvattenrör med god kvalitet.

Utvärdering av resultat

Metoden ger detaljerad kunskap om jordlagerförhållandena vilket är en viktig parameter vid utvärdering av t.ex. transport och spridning av föroreningar. Det ger också underlag för vid vilken nivå filter och längd på filter ska användas vid installation av grundvattenrör. Då det finns risk för viss kompaktion bör provlängden jämföras med förväntad provlängd för att identifiera olika skikts egentliga belägenhet i marken. Är provet mycket kortare än förväntat kan det bero på att en sten eller annat föremål täppt till mynningen på provtagaren.

Det är viktigt att notera både borrat djup och längden på upptagen kärna. Det är även viktigt att säkerställa att upp och ner på borrkärnan är tydligt markerat.

Om provtagare med annan längd än 1 m används är det också viktigt att vara noga med att relatera djupet på borrkärnan till rätt djup under markytan.

Om jordprofilen består av grova jordarter är det viktigt att ta hänsyn till om föroreningar kan ha förångats på grund av utvecklade värmen.

För- och nackdelar

Fördelar

  • Klarar provtagning av grövre material jämfört med direct push
  • Möjlighet att ta ut prov på stora djup
  • Nära ostörda prover
  • Liten risk för korskontaminering, framförallt vid användning av foderrör
  • Vid användning av foderrör finns möjlighet att installera grundvattenrör i samma borrhål med hög kvalitet.

Nackdelar

  • Begränsad möjlighet till representativa provuttag i grövre friktionsjordar
  • Utvecklar värme med risk att flyktiga ämnen förångas
  • Utrymmeskrävande metod, riggen är både hög och bred
  • Få borriggar i Sverige som utför metoden

Att tänka på

Kontrollera att jordarterna som ska undersökas är lämplig för aktuell provtagare. Om provkärnorna i provtagaren är kortare än provtagaren behöver en bedömning göras av vilken jord i provtagaren som härrör från aktuellt markdjup. Det ska också noteras i fältprotokoll om provet kompakterats eller om provtagarens öppning blivit tilltäppt. I Sverige finns ett begränsat antal borriggar av aktuell typ varför det är viktigt att tidigt bedöma om metoden kan vara aktuell och i så fall boka fältdatum i god tid.