28.5.2026
Kuinka porausjärjestelmät toimivat?
Maahan voidaan tehdä reikiä monilla eri tavoilla, ja yksi näistä tavoista on maanporausjärjestelmät. Tässä artikkelissa kerromme tarkemmin, miksi niitä käytetään ja kuinka ne toimivat.
Kun maahan porataan reikiä, helpoin tilanne on silloin, kun peruskallio on maanpinnassa. Tällöin voidaan porata kalliokruunulla suoraan peruskallioon. Tällaiset tilanteet ovat kuitenkin harvinaisia, ja lähes aina on porattava ensin maapeitteiden läpi useita metrejä tai jopa kymmeniä metrejä, kunnes vastaan tulee tukevaa kalliota. Kalliokruunu pääsee tietenkin helposti läpi maapeitteistäkin, mutta ongelmana on porausreiän sortuminen.
Myös muilla menetelmillä, kuten ruuvimaisilla auger-porilla, saadaan aikaan reikiä pehmeään maaperään, mutta yksikin isompi kivi voi pysäyttää tai ainakin merkittävästi hidastaa poraamista. Maaporaamisessa on tuskin koskaan täydellistä varmuutta siitä, että maan alla ei olisi yllätyksiä, joten ennen poraamista on syytä valita mahdollisimman luotettava ja monikäyttöinen menetelmä.
Luotettavan poraamisen mekaniikka
Ratkaisuksi luotettavaan maapeitteiden poraamiseen on kehitetty maaporausjärjestelmät, joiden avulla poraaminen suoritetaan maaputken kanssa. Maaputki suojaa reikää sortumiselta, ja se kulkee poraamisen mukana koko matkan peruskallion sisään asti. Tämä yhdistettynä uppovasaraporaukseen varmistaa, että eteen osuvat kovatkaan kivet eivät hidasta poraamista.
Teräksisen maaputken alapäähän hitsataan kiinni maakenkä, joka puolestaan kytkeytyy avartimeen eli rengasterään – hieman putken seinämää paksumpaan rengasmaiseen terään. Putken sisään työnnetään vielä pilottiterä, joka on suoraan kiinni uppovasarassa. Vasara taas kytketään poravaunuun poraputkien välityksellä. Useimmiten vasaran ja poraputkiletkan väliin on myös syytä asentaa iskunvaimennin suojaamaan poravaunua kivestä takaisin heijastuvalta rekyyliltä.
Pilottiterä lukittuu avartimeen bajonettiliitoksen avulla kääntämällä pilottia ylhäältä päin katsottuna myötäpäivään. Porauksen aikana poravaunun pyöritysyksikkö pyörittää siis suoraan poraputkia, vasaraa ja pilottia. Pyöritysnopeus vaihtelee suurimpien noin puolitoistametristen pilottien 5 rpm:stä pienien 114 mm-halkaisijan maaputkien 55 rpm:ään. Pilotti pyörittää lisäksi avarrinta, mutta sen sijaan maakenkä ja maaputki eivät pyöri. Ne ainoastaan liikkuvat alaspäin porauksen edetessä.
Pelkkä pyöritys ei kuitenkaan riitä, sillä se vain kuluttaisi pilotin ja avartimen kovametallinastat ennenaikaisesti loppuun ilman mainittavaa edistymistä itse poraamisessa. Poraamisen teho tulee iskevästä vasarasta, jonka sisällä paineilmatoiminen mäntä lyö pilotin kantaa useita kertoja sekunnissa. Lyöntitaajuus vaihtelee pienempien vasaroiden 40 Hz:stä suurimpien kokojen 10 Hz:iin. Pilotti puolestaan välittää iskut sekä avartimeen, että maakenkään. Ja koska maakenkä on hitsattu maaputkeen kiinni, näin ollen itse putkeakin isketään vähä vähältä syvemmälle maahan.
Yksittäinen kovametallinasta kohdistaa iskujen ansiosta paikallisesti noin 1 mm2 alueelle erittäin suuren paineen. Tämä paine murskaa kovankin, puristuslujuudeltaan jopa 350 MPa:n kiven helposti. Kun samaan aikaan pilottia ja avarrinta pyöritetään, iskeytyy nasta aina muutaman millimetrin verran uuteen kohtaan kivessä.
Pilotin ja avartimen naamapintoihin, eli maata vasten painettaviin osiin, on upotettu lukuisia nastoja tarkasti optimoituihin kohtiin, jotta yhtäältä nastoja on riittävä määrä varmistamaan kiven tehokas murskaantuminen, mutta toisaalta ei niin paljon, että pilotin ja avarrinrenkaan rungon kestävyys vaarantuisi. Liian lähekkäin poratut reiät johtaisivat pahimmillaan pilotin tai renkaan halkeamiseen ja siten kyseisen reiän epäonnistumiseen.
Myös sillä voimalla, jonka poranterä kohdistaa maata vasten, on merkitystä. Liian kevyt painaminen tekee poraamisesta hidasta, ja vastaavasti liian voimakas painaminen johtaa nastojen tarpeettomaan kulumiseen ja suuntapoikkeamiin, kun pyörivä terä yhdessä suuren kitkan kanssa alkaa kiertämään putkea pois kohtisuorasta linjasta. Niinpä porauksen alkuvaiheessa porausvaunun massaa käytetään painamisen apuna, sillä syöttövoiman tehtävä on kumota paineilman muodostama noste ja pitää kruunu sopivassa kontaktissa kiveen. Syvyyden kasvaessa kuitenkin myös porausletkan massa kasvaa, kun uusia maa- ja poraputkia lisätään jo porattujen jatkoksi. Tällöin poravaunu joutuukin jo kannattelemaan yhä pitenevää poraletkaa.
Viimeisenä elementtinä porauksessa on koko toiminnan energianlähde eli paineilma. Tämä korkeapaineilma johdetaan vasaralle poraputkien kautta, jossa se luovuttaa ison osan energiastaan vasaran mäntään, jolloin vasaraan tarkasti suunnitellut ja valmistetut ilmareitit ohjaavat männän liikkumaan ylös ja alas. Kun ilma tulee ulos pilotin naaman rei’istä, on sen paine laskenut lähelle ilmakehän painetta, mutta sillä on edelleen suuri liike-energia. Tämä energia riittää vielä puhaltamaan, toisin sanoen huuhtelemaan, porareiän pohjalla olevan leikkausmurskan eli porasoijan pilotin ja renkaan välisistä rei’istä takaisin ylöspäin maaputken sisään. Tämä huuhteluilman ja porasoijan seos kulkeutuu maaputken ja poraputkien välisessä tilassa ylös maan pinnalle.
Nämä seikat – sopivan tiheä kovametallinastoitus, iskut, pyörimisliike ja optimaalinen painaminen, sekä nopeasti liikkuvalla ilmalla tapahtuva porasoijan huuhtelu – saavat aikaan hämmästyttävän ilmiön: halkaisijaltaan isokin putki uppoaa kivikkoiseen maahan kuin kuuma veitsi voihin.
Riskit hallintaan
Paineilmalla tapahtuvaan poraamiseen liittyy luonnollisesti myös ilman karkaamisen riski. Jos 20–40 barin paineella toimivan uppovasaran purkuilma suunnataan pilotin naamalta täydellä voimalla suoraan maata kohti, ilma saattaa tunkeutua maahan paljon suunniteltua syvemmälle, minkä seurauksena maasta saatetaan huuhdella maa-ainesta huomattavasti enemmän kuin mikä on porattavan putken tilavuus.
Tämä yliporaaminen saattaa aiheuttaa maanpainumia ja rakenteellista vahinkoa esimerkiksi lähellä oleville rakennuksille. Näistä syistä ilmaporaamista on rajoitettu monissa tiheästi rakennetuissa kaupungeissa.
Jotta ilmaporaamisesta saadaan turvallista, on tärkeää käyttää vain sellaista porauskalustoa, jossa ilmanhallintaan on kiinnitetty huomiota. Toisin sanoen pilotin naamalla ei tule olla suuria alaspäin suunnattuja ilmareikiä, vaan ilma täytyy ohjata sivuttain ja mahdollisimman nopeasti takaisin ylös maaputken sisään. Tämä minimoi ilmankarkaamisen riskin ja mahdollistaa ilmalla poraamisen kaupunkikeskustoissa, vilkkaasti liikennöityjen teiden alituksissa ja jopa valtavia vesimassoja pidättelevissä maapadoissa.
Huolellisella suunnittelulla avaimet onnistumiseen
Oikeiden työvälineiden lisäksi on kiinnitettävä huomiota myös oikeisiin porausparametreihin. Väärinkäytettynä jopa erinomaisella ilmanhallinnalla varustetuilla porausvälineillä on mahdollista saada vahinkoa aikaiseksi. On tärkeää, että maaputken ja poraputkien väliin jäävä huuhtelulle varattu tila on oikean kokoinen suhteessa käytössä olevaan ilmamäärään, jotta ilmavirran nopeus on riittävä kumoamaan painovoiman alaspäin vetävän vaikutuksen.
Jos paineilma ei jaksa nostaa porasoijaa ylös maaputkessa, johtaa se tämän huuhtelureitin tukkeutumiseen. Paineilma etsii tällöin toisen reitin maasta ulos riippumatta siitä, mihin suuntaan pilotin naaman ilma-aukot osoittavat.
Ennen poraustyön aloittamista on tehtävä huolelliset laskelmat, joissa otetaan huomioon porauskohteen maaperä ja sijainti (minkä kokoisella poravaunulla on mahdollista operoida ja minkälaista porausjärjestelmää on käytettävä), ja tarvittavien reikien tai paalujen koko ja syvyys. Optimoinnissa määritetään myös käytettävä uppovasara ja sen tarvitsema ilmamäärä (kompressorien lukumäärä).
Kokenut kumppani, joka tuntee syvällisesti käytössä olevat menetelmät ja tuotteet, pystyy auttamaan tässä suunnittelussa ja laskennassa huomattavasti, ja mahdollisesti ehdottamaan alkuperäisestä ideasta poikkeavaa ratkaisua, joka kokonaisuutena säästää sekä aikaa että rahaa. Parhaassa tapauksessa kumppani tuo myös mielenrauhaa tekijöilleen; osaavissa käsissä homma kyllä hoituu.
Kun siis tarvitset alan johtavan ammattilaisen apua, ota yhteyttä Minconin geotekniseen keskukseen. Olemme Ylöjärvellä valmiina auttamaan sinua missä päin maailmaa tahansa.
Tutustu myös oheiseen videoon, jossa muun muassa pureudutaan tarkemmin paineilmakäyttöisen uppovasaran toimintaan. Löydät myös lisätietoa Minconin patentoidusta Spiral Flush -ilmanhallintateknologiasta ja kaikista porausjärjestelmistämme oheisista linkeistä. Ollaan yhteydessä!
Lue lisää: Spiral Flush -ilmanhallintateknologia
Lue lisää: Minconin porausjärjestelmät
