Rör och dimensionering vid styrd borrning: PE-rör, SDR, rymning och dragkraft

Rörmaterial: PE, PVC, segjärn och stål

Vid styrd borrning dras röret in som en sträng bakom rymmaren och ska tåla dragkraft, böjning och nötning mot hålväggen, med dragfasta skarvar. Därför dominerar PE, som svetsas till en sträng utan muffar eller, i mindre dimensioner, dras in direkt från rulle eller trumma.

PE100 och PE100-RC

PE100 är standardmaterialet för tryckrör och kabelskyddsrör. Kabelskyddsrör stumsvetsas alltid till en sträng. Svagheten är ytan: sten och bergkanter kan repa röret, och en djup repa eller en punktlast kan på sikt bli starten på en spricka.

PE100-RC har högre motstånd mot långsam spricktillväxt. Kraven beskrivs bland annat i den tyska specifikationen PAS 1075, som också omfattar rör med en yttre skyddsmantel. Manteln ligger utanpå standarddimensionen, så hålet ska rymmas efter mantelns ytterdiameter. Se även styrd borrning i berg.

Segjärn och stål

Segjärn med dragfasta muffar kan monteras rör för rör under indragningen och behöver då ingen lång utläggningsyta. Radien bestäms av hur mycket varje skarv får vinklas: ett sex meter långt rör med en tillåten vinkeländring på drygt 5 procent per skarv ger omkring 115 meter. Under indragningen hålls hålet öppet med en tillsats i borrvätskan av typen hole control, och hålet rymms efter muffarnas ytterdiameter.

Stål tål stora dragkrafter men kräver mycket stor radie. Med tumregeln 1 200 gånger ytterdiametern blir det nästan 390 meter för ett stålrör på 323,9 millimeter.

SDR11 eller SDR17: tryckklass, dragkraft och buckling

SDR är rörets ytterdiameter delad med godstjockleken. För PE100-rör för vatten enligt EN 12201 motsvarar SDR11 tryckklass PN16 och SDR17 PN10. Vid styrd borrning är det ändå ofta indragningen och inte driftstrycket som avgör valet, även för en självfallsledning utan inre tryck.

Det tjockare godset ger ett 110-rör i SDR11 omkring 14 procent mindre flödesarea, så kontrollera kapaciteten om SDR ändras.

Vilken SDR-klass som krävs bestämmer ledningsägaren eller VA-huvudmannen, och kraven skiljer sig mellan kommunerna. Kontrollera därför huvudmannens tekniska handbok, vilket Konduit gör i planeringen. Vid styrd borrning används för tryckledningar av PE oftast SDR11, och flera VA-huvudmän kräver det. SDR17 förekommer, till exempel för kabelskyddsrör och där ledningsägaren har godkänt klassen för den aktuella ledningen.

Dragkraft

Tillåten dragkraft är tillåten dragspänning gånger väggens tvärsnittsarea, och vid samma ytterdiameter har SDR11 knappt 50 procent större area än SDR17. Den kraft som behövs vid indragningen påverkas däremot bara lite av SDR. Tabellens värden följer Wavins datablad för kabelrör för styrd borrning, som räknar med 12 MPa för PE100. Andra tillverkare och riktlinjer räknar med lägre värden, och den tillåtna spänningen sjunker när röret är varmt och när dragningen pågår länge.

Yttre tryck och buckling

Borrvätskan trycker på rörets utsida, och ett tomt, tunnväggigt rör på stort djup kan bucklas, särskilt under samtidig dragbelastning. Motståndet ökar ungefär med kuben av godstjockleken i förhållande till medeldiametern, så SDR11 tål omkring fyra gånger så högt yttre tryck som SDR17. Ett vattenfyllt rör får mottryck inifrån. Den amerikanska riktlinjen ASTM F1962 beskriver hur både dragkraft och yttre tryck kontrolleras för PE-rör.

Minsta böjradie och kombinerad radie i plan och profil

Borrbanans bågar får inte vara snävare än vad den svagaste delen tål, borrstängerna eller röret. För PE-rör anger tillverkarna omkring 20–50 gånger ytterdiametern, med större radie i kyla. Ett 250-rör tål alltså en radie på omkring 5–13 meter, medan stängerna på en mindre rigg kräver några tiotal meter. Vid PE är det därför nästan alltid stängerna som styr, vid segjärn, PVC och stål oftast röret.

Böj i plan och profil samtidigt

Banan böjer i profilen, ner under hindret och upp igen, och ibland i plan runt ett hinder. Ligger böjarna på samma sträcka blir den verkliga radien mindre än var och en av dem. För en nästan horisontell bana gäller ungefär 1/R² = 1/R_profil² + 1/R_plan², så två sammanfallande bågar på 200 meter ger omkring 140 meter.

Enklast är att lägga planböjen på profilens raka del, så att radierna inte behöver räknas ihop. Den borrade banan blir heller aldrig exakt som den projekterade, eftersom korrigeringar under pilotborrningen ger lokalt snävare böjar. Projektera därför med marginal till minsta radien, särskilt för segjärn och stål.

Skyddsrör eller direktindragning

Vid direktindragning dras medieröret, till exempel en PE-tryckledning eller ett kabelskyddsrör, in direkt i borrhålet. Med skyddsrör borras först ett grövre rör in, och medieröret dras sedan in i det på distanshållare, varefter ändarna tätas. Skyddsrör behövs främst när någon ställer krav på det:

• Under Trafikverkets järnväg krävs skyddsrör för tryckledningar, till exempel vattenledning och tryckavlopp.
• Ledningar för brandfarlig gas som korsar en statlig väg ska ligga i skyddsrör eller i rör med motsvarande funktion, med vissa undantag i tätort.
• Ledningsägaren eller väghållaren kan kräva att ledningen ska kunna bytas utan ny borrning.

Under statlig väg finns inget generellt krav på skyddsrör, men ledningen ska gå att reparera utan schakt i vägbanan, se kraven vid borrning under väg och järnväg.

Under järnväg kräver Trafikverkets TDOK 2014:0945 dessutom att skyddsröret tål jord- och trafiklast och inre tryck vid läckage, och att arean mellan rören är minst lika stor som tryckledningens.

Skyddsröret ger ett större hål, med fler rymningssteg, mer borrvätska och ofta en större rigg, se vad som påverkar kostnaden. Utan krav är direktindragning av ett rör med tillräcklig SDR normalt det enklaste. För elkabel och fiber är kabelskyddsröret självt skyddet, se styrd borrning för elkabel.

Håldiameter, rymningssteg och rörknippen

Hålet rymms större än röret så att borrvätska och kax kan passera och röret inte fastnar. Som tumregel rymmer man upp borrhålet till ungefär 1,2–1,5 gånger rörets ytterdiameter. För grova rör begränsas marginalen ofta till omkring 300 millimeter över ytterdiametern. Det exakta måttet beror på jordart, djup och borrvätska. Tumregeln kommer från det amerikanska Plastics Pipe Institute, i handboken för PE-rör och i rådet om rymning. Ett för litet hål ger hög dragkraft, ett för stort mer kax och större risk för sättningar.

Antal rymningssteg

Antalet steg beror på slutdiametern, marken och riggens vridmoment och pumpkapacitet. Klena rör i lös jord dras ofta in direkt bakom den första rymmaren. Grova rör dras sällan in med styrd borrning, och när det görs rymms hålet upp i flera steg. I berg och blockig mark blir stegen fler och långsammare. Se även geoteknisk undersökning inför styrd borrning.

Flera rör i samma hål

Ett rörknippe rymms efter sin omskrivna diameter: två lika stora rör ger två gånger rördiametern, tre rör omkring 2,15 gånger och fyra omkring 2,4 gånger. Påslaget räknas sedan på den diametern, inklusive muffar. Fäst varje rör för sig i draghuvudet. Sitter ett rör stramare än de andra tar det större delen av kraften, och det klenaste röret avgör vilken kraft knippet får dras med.

Dragkraft och riggens storlek

Dragkraften är till största delen friktion. Ett tomt PE-rör är lättare än borrvätskan och pressas mot hålets tak, och i bågarna pressas det mot hålväggen. Till det kommer vätskemotstånd och friktion för strängen ovan mark, där rullar minskar friktionen kraftigt.

Ett räkneexempel

Ett tomt PE100-rör 250 SDR11 i borrvätska med densiteten 1,2 kg/dm³ får en lyftkraft på drygt 0,4 kN/m. Med friktionstalet 0,3 i hålet, som är det värde ASTM F1962 föreslår, blir friktionen omkring 25 kN över 200 meter innan bågar och övriga bidrag räknats in. Vattenfyllt sjunker lyftkraften till omkring 0,1 kN/m och friktionen i hålet till omkring 6 kN. Röret tål omkring 195 kN enligt tabellen ovan.

Röret har alltså ofta god marginal, och vattenfyllning sänker kraften kraftigt. Beräkningsmodellen förutsätter dock att start och mål ligger på ungefär samma höjd, och ett hål som rasar eller ett långt stopp ger betydligt högre krafter än beräkningen.

Vad riggens tonklass betyder

Riggar anges efter största drag- och tryckkraft, i ton eller kilonewton, där ett ton motsvarar ungefär 10 kN. Kapaciteten ska räcka för röret, borrsträngen och rymmaren tillsammans, med marginal för ett trögt hål. Vridmomentet avgör hur stor rymmare riggen kan rotera, särskilt i berg och morän, och pumpkapaciteten hur stort hål som kan hållas rent.

Riggens dragkraft säger inget om vad röret tål. En rigg på 20 ton drar omkring 200 kN, långt mer än de omkring 26 kN som ett 110-rör i SDR17 tål. Därför följs dragkraften under hela indragningen, så att röret inte överbelastas.

Konduit arbetar som extern borravdelning för entreprenörer, med kalkylunderlag och metodval, val och kontraktering av borrföretag bland ett fåtal utvalda borrentreprenörer som vi har samarbetat med i många år, produktionsstyrning och dokumentation. Läs mer om våra tjänster.

Vanliga frågor