Afpropning af Direct Push sonderinger Erfaringsopsamling og feltforsøg

Transkript

1 Afpropning af Direct Push sonderinger Erfaringsopsamling og feltforsøg Temadag Vintermøde 2017, mandag den 6. marts Mads Møller, Pernille Palstrøm, Thomas Larsen og Lars Larsen Region Hovedstaden og de 4 øvrige regioner Cowi, Rambøll, GEO, Ejlskov, Niras og Probing.dk

2 Hvorfor er afpropning af sonderinger vigtigt? Projektet formål Projektets indhold Erfaringsopsamling (procedure og metoder) Feltforsøg Beregning af betydning for vertikal flux Anbefalinger på baggrund af projektet 10. marts

3 Hvorfor er afpropning af sonderinger vigtigt? Overordnet: Risiko for at skabe spredningsvej for forurening til underliggende grundvandsmagasin. Problematik specielt for sonderinger: Sonderinger er uforet til stor dybde. Udføres ofte med en større tæthed end traditionelle boringer (mange huller). Tilsætning af afpropningsmateriale (udføres ofte efter optrækning af sondering, men kan udføres ved tilbagetrækning) - hul falder sammen! Mindre dimension end traditionel boring svært at afproppe grundet dannelse af broer (tilklogning)! 10. marts

4 Projektets formål og indhold Erfaringsopsamling (procedure og metoder) Undersøge omfanget af internationale standarder/vejledninger for afpropning af Direct Push sonderinger Samle op på erfaringer med afpropning af Direct Push sonderinger i Danmark Teste forskellige afpropningsteknikker for DP i felten Beregne hvor stor betydning ikke/delvist afproppede sonderinger vil have for den vertikale forureningsflux 10. marts

5 Erfaringsopsamling (procedure og metoder) Vejledninger og erfaringer Danmark: Bekendtgørelse om udførelse og sløjfning af boringer og brønde på land, BEK nr 1260 af 28/10/2013 Vejledning om boringer på land 2013, Miljøforhold i forbindelse med etablering af private jordvarmeanlæg, England: Britisk Environmental Agency (2012) vejledning i sløjfning af boringer, Environment Agency, Good Practice for decommissioning redundant boreholes and wells, October USA: EPA vejledning om prøvetagning og monitering ved brug af Direct Push (2005), Groundwater sampling and Monitoring with Direct Push Technologies, august 2005, ASTM standard om sløjfning af boringer, ASTM D (2012) Standard Test Method for Marsh Funnel Viscosity of Clay Construction Slurries, ASTM D6910 (2012) Forsøg med forseglingsmaterialer udført på University of Nebraska. Medført krav i Californien, Erfaring fra Geoprobe (1996) 10. marts

6 Kort opsamling på indhold i standarder og vejledninger for afpropning af DP sonderinger I standarderne er det beskrevet, at hvis der anvendes tørre forseglingsmaterialer, så skal der tilsættes vand. Det er ikke beskrevet, hvor meget vand der skal tilsættes, eller hvornår i processen det skal tilsættes. Mængdekontrol af afpropningsmateriale anbefales, og det anbefales at opfylde via rør/slange fra bund af sondering. Tjek om hul er styrtet sammen! Erfaring Geoprobe: Ofte krav i amerikanske regulativer om at der anvendes % tørstof opslæmning af bentonit i rent vand. DK anbefaler Marsh Funnel test! Forsøg med forseglingsmaterialer (University of Nebraska): Flydende bentonit anvendt i umættet zone krympede og sprak ved udtørring. Blandingen kvældede ikke op igen ved efterfølgende tilsætning af vand. Har medført at Staten Californien ikke tillader brug af flydende bentonit blanding i umættet zone. 10. marts

7 Erfaringer med afpropning af Direct Push sonderinger i Danmark- Interview Deltagere: 5 regioner Danske Direct Push entreprenører (Ejlskov, Niras og Probing.dk) Rådgivere (Cowi, GEO, Niras, Rambøll og Orbicon) Emner diskuteret under interview Fokus på afpropning Anvendte metoder Praktiske og tidsmæssige erfaringer Kvældning af bentonit Betydning af omrøring og blandingsforhold Afpropning i forskellige geologiske formationer Injektion efter afpropning 10. marts

8 Tilbagemelding: Fokus på afpropning af DP sonderinger Der er generelt en holdning, at afpropning af sonderinger er vigtig. Entreprenørerne oplever ikke, at rådgivere eller myndigheder generelt stiller krav til hvilken afpropning, der anvendes. Rådgiverne forventer generelt, at den udførende entreprenør vælger den afpropning, der passer til den givne situation. Det er særligt ved udførelse af sonderinger i kildeområder skal være fokus både på dybden og afpropningen af sonderingerne. Entreprenørerne oplever ofte et ønske om en vertikal afgrænsning af et kildeområde, hvor de geologiske forhold ikke er kendt. Her kan det være svært at afgøre, om det er hensigtsmæssigt at udføre sonderingen gennem kildeområdet uden risiko for at skabe en spredningsvej til underliggende grundvandsmagasiner. 10. marts

9 Anvendte metoder samt praktiske og tidsmæssige erfaringer Pellets Granulat Flydende forseglingsmateriale Storebæltsblanding, ren bentonit eller bentonit og cement Vurderet tidsforbrug og praktisk anvendelse : Pellets/granulat: min - nemt Flydende forsegling: min besværligt især med pumper 10. marts

10 Betydning af omrøring af blandingsforhold Marsh Funnel test (Kontrollerer viskositet ved at sammenligne med anbefaling fra producent). Ingen af de danske entreprenører udfører denne test i felten! ASTM standard D6910 Blandingen udføres efter boreformandens erfaring. Ved afpropning af DP sonderinger foretages opblandingen ofte med håndmixer. Der er forskellige holdninger til hvor længe blandingen skal stå før brug (bentonit opsuger vand! Miljøstyrelsens projekt med jordvarmeanlæg her er testet forskellige forseglingsmaterialer. Konklusion: Omrøring af materialet skal være tilstrækkelig Marsh Funnel test anbefales! Miljøprojekt nr. 1588, marts

11 Entreprenørenes erfaringer ved afpropning i forskellige geologiske formationer Ved tilbagetrækning af sondering er der følgende erfaringer med hullet: Umættede forhold hullet bliver ofte stående åbent Mættet ler hullet bliver ofte stående åbent. Mættet sand hullet kollapser ofte. 10. marts

12 Feltforsøg Kallerup Grusgrav, 6-8 meter umættet moræneler med sandlinser underlejret af smeltevandssand. 9 sonderinger til 8 mu.t. Afpropningsmetoder aftalt med de danske entreprenører. 10. marts

13 Feltforsøg Sondering Forseglingsmateriale Metode GP1 Bentonitstænger ø34 mm (50 cm) Uden tilsætning af vand GP2 Bentonitstænger ø34 mm (50 cm) Tilsætning af vand efter stængerne var fyldt i sonderinger GP3 Damolin grå granulat Uden tilsætning af vand GP4 Damolin grå granulat Med tilsætning af vand for hver meter GP5 Mikolit B pellets Uden tilsætning af vand GP6 Mikolit B pellets Med tilsætning af vand for hver meter GP7 GP8 GP9 94 % cement, 6 % bentonit pulver og sand (Dansand 2), tørt 94 % cement, 6 % bentonit pulver opslæmmet i vand 94 % cement, 6 % bentonit pulver opslæmmet i vand Uden tilsætning af vand Hældt ned i sondering efter tilbagetrækning Pumpet ned i bund af ø32 mm rør efter tilbagetrækning 10. marts

14 Udgravning Udgravet sonderingerne 4-5 dage efter afpropning Kun muligt at finde sonderinger i 0-2 meters dybde ingen resultater fra 2-8 meter! Der var flere formål med udgravningen! Vigtigt: Hul efter sonderinger bundpejlet Hul står åbent ingen vand i hul umættede forhold! GP8 ikke genfundet formentlig gravet væk! 10. marts

15 GP1: Bentonitstænger uden vand GP2: Bentonitstænger med vand til sidst GP1 GP1 GP1 og GP2: Flere områder hvor der ikke ses kvældning de første 4-5 dage. Ingen effekt af tilsætning af vand. Opkvældning grundet overfladevand i GP2. GP2 10. marts

16 GP3: Granulat uden vand GP4: Granulat med vand pr. meter GP3 GP4 GP3 og GP4: Granulat er kvældet og fremstår tæt. GP4 fremstår mere homogen og tæt, som følge af tilsætning af vand. 10. marts

17 GP5: Pellets uden vand GP6: Pellets med vand hver meter GP5 GP6 GP5 og GP6: Pellets er delvist kvældet. Fremstår dog ikke helt tæt/homogen. GP6: Ingen synlig effekt, som følge af tilsætning af vand. Pellets føles dog blødere. GP6 10. marts

18 GP7: Tørt sand og cement/bentonitpulver uden vand GP7 Cement/bentonit pulveret er kvældet godt op langs kanten af hullet. Sandet ligger lagvis i afpropningen. Ville sandsynligvis have fungeret bedre, hvis sand og cement/bentonit pulver var blandet fra start. Forseglingsmateriale er trængt ud i formationen, hvor der har været mere permeabelt (rød pil). GP7 10. marts

19 GP9: Flydende forsegling (cement/bentonit pulver opblandet i vand) pumpet ned gennem Ø32 mm rør GP9 Cement/bentonit pulveret er kvældet godt op, og afpropningen er homogen i hele hullet. GP9 10. marts

20 Opsamling på feltforsøg Tid og håndtering: Kort tidsforbrug ved tilsætning af tørre materialer (1-5 min) og lang tid ved tilsætning af flydende materialer (45 til 90 min). Nemmere med tørre materialer end flydende. Effekt af afpropning (0-2 m u.t.) Vigtigt umættede forhold: Visuelt mest tætte afpropning med flydende cement/bentonit blanding, granulat og tørt cement/bentonit pulver. Der er stor forskel på effekten af tilsætning af vand. Størst effekt ved finkornede materialer og næsten ingen effekt ved stænger! Finkornede materialer giver en hurtigere kvældning. I områder hvor der er løber vand til, sker der over tid en kvældning (eksempel overfladevand!). 10. marts

21 Beregning af afpropningens betydning for vertikal flux - 4 scenarier (worst case situation) Forudsætning for kortslutning til underliggende grundvand: Nedadrettet gradient. Dette gælder ikke hvis der er mobil fri fase densitet over 1 kg/l ( f.eks. PCE,TCE, tjære). Scenarier (Worst case situation frit magasin): 1: Sonderinger uafproppede. 2: Sonderinger delvist afproppede, svarende til fint sand (vertikal hydraulisk ledningsevne på m/s) 5000 gange højere end moræneler. 3: Sonderinger delvist afproppet (vertikal hydraulisk ledningsevne på m/s) 100 gange højere end i moræneler. 10m 5 sonderinger pr. 100 m² Mættet zone Umættet zone Mættet zone Nedadrettet gradient 4: Sonderinger fuldstændigt tætte. 10. marts

22 Resultat 4 scenarier Areal 100 m2 Nedbør 0,8 m/år Areal 5 sonderinger 0,005 m2 Scenarie 1 Sondering står åben 2 meter ned i underliggende grundvandsmagasin Scenarie 2 Delvist afproppet hydraulisk ledningsevne 5000 gange større end i moræneler (svarende til fint sand) Scenarie 3 Delvist afproppet hydraulisk ledningsevne 100 gange større end i moræneler Scenarie 4 Fuldstændig afpropning intet vand løber i sondering Nedsivning gennem dæklag (moræneler) 31,5 m³/år 31,5 m³/år 31,5 m³/år 31,5 m³/år Nedsivning gennem 5 sonderinger <80 m³/år*) 8 m³/år 0,2 m³/år 0 m³/år Sonderingernes andel af den samlede nedsivning 100 % 20 % 0,5 % 0 % Forureningsflux ved koncentration i vand på 1 mg/l <80 g/år 8 g/år 0,2 g/år 0 g/år *) der er regnet med, at alt nedbør nedsiver igennem sonderingerne. 10. marts

23 Anbefalinger næste indlæg! 10. marts

24 10. marts

25 Ekstra slides 10. marts

26 Erfaringer fra feltforsøg Sondering Observationer under feltarbejdet Erfaring med udførelse GP1 Der er tilsat 16 bentonit stænger á 50 cm Nemt at anvende. Stænger tilsættes på få minutter. GP2 GP3 GP4 Der tilsat 17 bentonit stænger og 20 liter vand samlet Tilsat 18 kg granulat til sondering. Granulat er tilført langsomt. Sonderingen stod intakt efter tilbagetrækning Overfladevand strømmede ned i sondering. Tilsat 10 kg granulat Nemt at anvende og tilsætte vand med tragt. Det tager lidt længere tid at udføre end GP1. Nemt at anvende. Det tager et par minutter. Svært at tilføre grundet tilstrømmende overfladevand. Det tager ca. 5 min at udføre. GP5 11 kg Mikolit B pellets tilsat via overskåret tragt Nemt at udføre. Det tager et par minutter. GP6 11 kg Mikolit B pellets og 13 liter vand tilsat. Nemt at udføre. Det tager et par minutter. GP7 8 kg sand og 10 kg bentonit/cement pulver tilsat. Sandet blev brugt som transportør til at få pulver ned i tør form. Sand og pulver hældes fra hver sin side (Se Foto 3-3). Det tager et par minutter at udføre. GP8 GP9 15 liter flydende forseglingsmateriale tilsat. Blandingen løb igennem 0,4 l tragt på 10 sek. 25 liter flydende forseglingsmateriale pumpet ned. Blandingen løb igennem 0,4 l tragt på 8 sek. Det tog ca. 45 min at udføre afpropningen (se Foto 2-2). Nemmere at lade det løbe ned end at pumpe som ved GP9. Det tog 1½ time at udføre afpropningen. Det var tydeligt, at entreprenøren ikke var vant til at udføre denne type afpropning. 10. marts

27 Anbefalinger 10. marts

28 Tool til afpropning ved tilbagetrækning Kan brug til f.eks. MIP sonderinger Afpropper mens der trækkes tilbage 10. marts