JPH08320228A - Attitude measuring device for boring rod - Google Patents
Attitude measuring device for boring rodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ロータリー式ボーリン
グ機械に用いるボーリングロッドの姿勢測定装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boring rod attitude measuring device used in a rotary boring machine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】地下資源の採取、地質調査のサンプリン
グあるいはグラウト、水抜き、ガス抜き、土留壁用の削
孔といった土木工事を目的として地中に孔を掘削するい
わゆるロータリー式ボーリング機械は、先端にビットを
取り付けたボーリングロッド、該ボーリングロッドをチ
ャックで保持して該ロッドに回転力と推力を伝達するス
イベルヘッド、ボーリングロッドの昇降を行う昇降機構
等から構成され、ビットに回転と給圧（推力）を与える
ことによって地盤を掘進できるようになっている。2. Description of the Related Art A so-called rotary boring machine for excavating a hole in the ground for the purpose of civil engineering works such as underground resource sampling, sampling for geological surveys or grouting, draining, degassing, and boring for retaining walls It consists of a boring rod with a bit attached to it, a swivel head that holds the boring rod by a chuck to transmit rotational force and thrust to the rod, and an elevating mechanism that elevates and lowers the boring rod. The ground can be dug by giving (thrust).
【０００３】ボーリングロッドは、中空の鋼管で形成さ
れており、掘削の際には該ロッド内に掘削泥水を通して
ビットまで導き、該ビット先端から泥水を噴出すること
によって、掘削土砂の地表への搬出やビットの冷却を行
うようになっている。The boring rod is formed of a hollow steel pipe. When excavating, the drilling mud is guided through the rod to the bit, and the mud is ejected from the tip of the bit to carry the excavated soil to the surface of the earth. It is designed to cool bits and bits.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このようなボーリング
機械の技術においては、掘削されたボーリング孔に曲が
りが生じる、いわゆる孔曲がりの問題がある。孔曲がり
は、適正なビット回転数および荷重によって無理のない
掘進を行う、切れ味のよいビットを使用する、孔径に近
いロッドを使用する等の対策を施すことによってある程
度防止することができるが、機械的条件と地質条件とが
複雑に組み合わされて起こるものであるため、これを完
全に防止することは困難である。In the technique of such a boring machine, there is a problem of so-called hole bending, in which a boring hole excavated is bent. Hole bending can be prevented to some extent by taking measures such as proper excavation with an appropriate bit rotation speed and load, using a sharp bit, and using a rod close to the hole diameter. It is difficult to prevent this completely because it is caused by a complicated combination of the geological condition and the geological condition.
【０００５】一方、孔曲がりを測定するには、ボーリン
グロッドを孔内からいったん引き上げ、しかる後に所定
の測定器を吊り下げる必要があるため、掘削能率を考え
れば測定回数には限度がある。On the other hand, in order to measure the bending of the hole, it is necessary to pull up the boring rod once from the inside of the hole and then hang a predetermined measuring device, so that the number of times of measurement is limited considering the excavation efficiency.
【０００６】したがって、掘削の精度はオペレータの熟
練の度合いに大きく左右され、ボーリング孔の掘削が終
了した時点で大きな孔曲がりが生じていることが判明す
ることも少なくなく、かかる場合には、セメンテーショ
ンによってボーリング孔を埋め戻し、再掘進しなければ
ならないという問題を生じていた。Therefore, the accuracy of excavation largely depends on the degree of skill of the operator, and it is often found that a large hole bend occurs at the time when the boring hole has been excavated. There was a problem that the boring hole had to be backfilled and re-drilled by the station.
【０００７】また、水平ボーリングでは、ワイヤライン
を使って計測器を吊り降ろすことができず、孔曲がりの
測定に長時間を要するという問題を生じていた。Further, in the horizontal boring, there is a problem that it is not possible to hang the measuring instrument using the wire line, and it takes a long time to measure the bending of the hole.
【０００８】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、掘削能率を低下させることなく掘進精度を向
上させ、孔曲がりを防止することができるボーリングロ
ッドの姿勢測定装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and provides a posture measuring device for a boring rod which can improve excavation accuracy and prevent hole bending without reducing excavation efficiency. With the goal.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るボーリングロッドの姿勢測定装置は請
求項１に記載したように、先端に取り付けたビットに回
転動を伝えて掘進を行うボーリングロッド内に所定の内
管を同軸かつ一体に配設し、該内管と前記ボーリングロ
ッドとの間の空間を掘削泥水用の流路とするとともに、
前記内管内に前記ボーリングロッドの傾斜角を検出する
傾斜計と該ロッドの方位を検出する方位計とを設置した
ものである。In order to achieve the above object, the boring rod posture measuring device according to the present invention, as described in claim 1, transmits a rotational motion to a bit attached to the tip to perform excavation. A predetermined inner pipe is coaxially and integrally arranged in the boring rod, and a space between the inner pipe and the boring rod serves as a flow path for drilling mud,
An inclinometer for detecting the inclination angle of the boring rod and an azimuth detector for detecting the azimuth of the rod are installed in the inner pipe.
【００１０】また、本発明に係るボーリングロッドの姿
勢測定装置は、請求項１の傾斜計を静電容量型傾斜計
で、方位計を光ジャイロでそれぞれ構成したものであ
る。Further, the boring rod posture measuring apparatus according to the present invention comprises the inclinometer of claim 1 as a capacitance type inclinometer and the compass as an optical gyro.
【００１１】[0011]
【作用】本発明に係るボーリングロッドの姿勢測定装置
においては、掘進の際は、ボーリングロッドを回転させ
てその先端に取り付けたビットに回転力を伝えつつ、ボ
ーリングロッドと内管との間の空間に掘削泥水を通し、
該泥水をビットの先端から噴出させる。In the boring rod posture measuring device according to the present invention, during excavation, the space between the boring rod and the inner pipe is rotated while transmitting the rotational force to the bit attached to the tip of the boring rod by rotating the boring rod. Drilling mud into the
The muddy water is ejected from the tip of the bit.
【００１２】一方、ボーリングロッドの姿勢を測定する
際は、該ロッドの回転をいったん停止し、内管内部に設
置した傾斜計および方位計を用いて該ボーリングロッド
の傾斜角および方位を検出する。次に、検出されたデー
タを地上に送り、ボーリングロッドの姿勢を評価する。
次に、かかるロッドの姿勢変化を考慮して必要な設定値
の修正等を行いあるいは作動条件を変更して掘進を再開
する。このような姿勢測定並びに掘進再開を例えば所定
の深さ間隔で繰り返す。On the other hand, when measuring the attitude of the boring rod, the rotation of the rod is once stopped, and the tilt angle and azimuth of the boring rod are detected using an inclinometer and an azimuth meter installed inside the inner pipe. Next, the detected data is sent to the ground to evaluate the attitude of the bowling rod.
Next, in consideration of such a change in the posture of the rod, necessary setting values are corrected or the operating conditions are changed to restart the excavation. Such attitude measurement and resumption of excavation are repeated at predetermined depth intervals, for example.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明に係るボーリングロッドの姿勢
測定装置の実施例について、添付図面を参照して説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a boring rod attitude measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１４】図１(a) は、本実施例に係るボーリングロ
ッドの姿勢測定装置を示した略図、図１(b) はブロック
図である。これらの図でわかるように、本実施例に係る
ボーリングロッドの姿勢測定装置は、ボーリングロッド
１内に所定の内管２を同軸かつ一体に配設し、該内管２
とボーリングロッド１との間の空間を掘削泥水用の流路
とするとともに、内管２内にボーリングロッド１の傾斜
角を検出する静電容量型傾斜計３と該ロッド１の方位を
検出する方位計としての光ジャイロ４とを設置してあ
る。FIG. 1 (a) is a schematic view showing a boring rod posture measuring apparatus according to the present embodiment, and FIG. 1 (b) is a block diagram. As can be seen from these figures, in the boring rod posture measuring apparatus according to the present embodiment, a predetermined inner pipe 2 is coaxially and integrally arranged in the boring rod 1, and the inner pipe 2
The space between the boring rod 1 and the boring rod 1 is used as a channel for excavation mud, and the capacitance type inclinometer 3 for detecting the inclination angle of the boring rod 1 in the inner pipe 2 and the orientation of the rod 1 are detected. An optical gyro 4 as an azimuth meter is installed.
【００１５】ボーリングロッド１は、地上側において図
示しないスイベルヘッドにチャックで保持され、該スイ
ベルヘッドから回転力と推力を伝達されるようになって
いる。また、その下端には図示しないビットを取り付け
てあり、掘削の際には内管２との間に泥水を通して図中
下向きの矢印に示すようにビットまで導き、該ビット先
端から泥水を噴出し、さらに、掘削土砂が混入した掘削
泥水を図中上向きの矢印に示すようにロッド１の外側と
孔壁との間を経て地上に戻すようになっている。The boring rod 1 is held by a chuck on a swivel head (not shown) on the ground side, and torque and thrust are transmitted from the swivel head. Further, a bit (not shown) is attached to the lower end thereof, and when excavating, the mud is passed between the inner pipe 2 and the bit as shown by the downward arrow in the figure, and the mud is jetted from the tip of the bit. Further, the drilling mud mixed with the drilling earth and sand is returned to the ground through the space between the outside of the rod 1 and the hole wall as shown by the upward arrow in the figure.
【００１６】内管２は、ボーリングロッド１と一体に回
転するように接続部材５を介して該ロッド１に固定して
ある。接続部材５は、泥水の流れを妨げないように例え
ばスポーク状に形成するのがよい。The inner pipe 2 is fixed to the boring rod 1 through a connecting member 5 so as to rotate integrally with the rod 1. The connecting member 5 is preferably formed in a spoke shape so as not to obstruct the flow of muddy water.
【００１７】静電容量型傾斜計３および光ジャイロ４
は、いずれも衝撃や振動に強く、ボーリングロッドに内
蔵するのに適した計器といえる。光ジャイロ４は、例え
ばリングレーザジャイロと呼ばれるレーザー回転計を用
いるのがよい。リングレーザジャイロは、レーザー管か
ら発する光が正逆両方向にリング状に一周して同じ点に
戻るように反射鏡を配置してあり、ジャイロの回転によ
って生じた両方向の発振周波数の差を電気信号として取
り出すことにより、当該回転速度を計測可能になってい
るとともに、計測された回転速度を積分して回転角を計
測できるようになっている。Capacitance type inclinometer 3 and optical gyro 4
Can be said to be shock- and vibration-resistant and suitable for being built into a boring rod. The optical gyro 4 is preferably a laser tachometer called a ring laser gyro, for example. The ring laser gyro is equipped with a reflecting mirror so that the light emitted from the laser tube makes a round trip in both forward and reverse directions and returns to the same point, and the difference in the oscillation frequency in both directions caused by the rotation of the gyro is converted into an electrical signal. The rotation speed can be measured and the rotation angle can be measured by integrating the measured rotation speed.
【００１８】静電容量型傾斜計３および光ジャイロ４
は、ＤＣ電源６および通信モデム７に接続され、検出さ
れた傾斜角や方位を通信モデム７およびケーブル９を介
して地上に設置されたコンピュータ１０に伝送するよう
になっている。なお、静電容量型傾斜計３および光ジャ
イロ４は、ボーリングロッド１の先端の姿勢を検出でき
るように、できるだけ該ロッド１の先端近傍に内蔵して
おくのがよい。Capacitance type inclinometer 3 and optical gyro 4
Is connected to the DC power source 6 and the communication modem 7, and transmits the detected tilt angle and azimuth to the computer 10 installed on the ground via the communication modem 7 and the cable 9. The capacitance type inclinometer 3 and the optical gyro 4 are preferably installed as close to the tip of the rod 1 as possible so that the posture of the tip of the boring rod 1 can be detected.
【００１９】コンピュータ１０では、伝送されてきた姿
勢データを必要に応じて演算処理し、オペレータが一目
でロッドの姿勢を把握できるように、例えば三次元的に
ディスプレイに表示するのがよい。In the computer 10, it is preferable that the transmitted posture data be arithmetically processed as necessary and displayed on a display, for example, three-dimensionally so that the operator can grasp the posture of the rod at a glance.
【００２０】本実施例に係るボーリングロッドの姿勢測
定装置を用いてボーリングロッド１の姿勢を測定するに
は、該ロッド１の回転をいったん停止し、内管２内部に
設置した静電容量型傾斜計３および光ジャイロ４を用い
て該ボーリングロッド１の傾斜角および方位を検出す
る。次いで、検出されたデータをケーブル９を介して地
上のコンピュータ１０に送り、ボーリングロッド１の姿
勢を評価する。In order to measure the attitude of the boring rod 1 using the boring rod attitude measuring apparatus according to this embodiment, the rotation of the rod 1 is once stopped and the capacitance type tilt installed inside the inner pipe 2 is used. The tilt angle and azimuth of the bowling rod 1 are detected using the total 3 and the optical gyro 4. Next, the detected data is sent to the computer 10 on the ground via the cable 9 to evaluate the attitude of the boring rod 1.
【００２１】次に、かかるロッド１の姿勢の変化を考慮
して必要な設定値の修正等を行いあるいは作動条件を変
更して掘進を再開する。このような姿勢測定並びに掘進
の再開を例えば所定の深度ごとに適宜繰り返す。Next, in consideration of the change in the posture of the rod 1, necessary setting values are corrected or the operating conditions are changed to restart the excavation. Such posture measurement and resumption of excavation are repeated, for example, every predetermined depth.
【００２２】なお、掘進の際は、従来のボーリング機械
と同様、ボーリングロッド１を回転させ、その先端に取
り付けたビットに回転力を伝えて削孔する。また、ボー
リングロッド１と内管２との間の空間に泥水を通してビ
ットの先端から噴出させ、ビットを冷却するとともに、
掘削によって生じたスライムを泥水とともに地上に回収
し、土砂を分離後、泥水を再びロッド内に通す。また、
ボーリングロッド１は、掘削の進行に合わせて順次継ぎ
足していく。During the excavation, the boring rod 1 is rotated and the rotational force is transmitted to the bit attached to the tip of the boring rod 1 as in the conventional boring machine to drill a hole. In addition, muddy water is passed through the space between the boring rod 1 and the inner pipe 2 to eject it from the tip of the bit to cool the bit,
The slime produced by excavation is collected on the ground along with the muddy water, and after separating the sediment, the muddy water is passed through the rod again. Also,
The boring rod 1 is successively added as the excavation progresses.
【００２３】以上説明したように、本実施例に係るボー
リングロッドの姿勢測定装置によれば、ボーリングロッ
ドを二重管とし、その内管内に傾斜計および方位計を内
蔵したので、ボーリングロッド自体の姿勢の変化を検出
することが可能となる。これは、従来において、ロッド
の姿勢変化の結果である孔曲がりを測定していたことと
大きく相違する点であり、ボーリングロッドの姿勢の変
化を直接検出することによって、削孔精度を向上させる
ことができる。そのため、セメンテーションによってボ
ーリング孔を埋め戻し、再掘進するというような無駄を
省くことが可能となり、ひいては、ボーリングの工期を
短縮し、コストの低減を図ることができる。As described above, according to the attitude measuring device for a boring rod according to the present embodiment, the boring rod is a double pipe, and the inclinometer and the azimuth meter are built in the inner pipe. It is possible to detect a change in posture. This is largely different from the fact that the hole bending, which is the result of the change in the posture of the rod, was measured in the past, and it is possible to improve the drilling accuracy by directly detecting the change in the posture of the boring rod. You can Therefore, it is possible to eliminate waste such as backfilling the boring hole and re-digging by cementation, which in turn shortens the boring period and reduces the cost.
【００２４】また、測定の際、ボーリングロッドを引き
上げる必要がないため、特に大深度のボーリングにおい
ては掘削能率の低下を防止することが可能となる。Further, since it is not necessary to pull up the boring rod at the time of measurement, it is possible to prevent a decrease in excavation efficiency, especially in deep boring.
【００２５】また、傾斜計や方位計として衝撃や振動に
強い静電容量型傾斜計および光ジャイロを用いたので、
ボーリングロッドに内蔵した場合でも信頼性の高いデー
タを得ることができる。Further, since the capacitance type inclinometer and the optical gyro which are strong against shock and vibration are used as the inclinometer and the compass,
Highly reliable data can be obtained even when built in a boring rod.
【００２６】本実施例では、垂直ボーリングに適用した
例について説明したが、本発明を傾斜ボーリングあるい
は水平ボーリングにも適用できることは言うまでもな
い。水平ボーリングの孔曲がりの計測は、従来、計測器
の吊下げができなかったために長時間を要していたが、
本実施例の姿勢測定装置を用いれば、ボーリングロッド
を抜くことなく、しかも測定器を別途挿入する必要もな
いため、従来に比べてきわめて短時間にボーリングロッ
ドの姿勢変化を検出し、かかる結果から速やかに孔曲が
りを評価することが可能となる。In this embodiment, an example in which the present invention is applied to vertical boring has been described, but it goes without saying that the present invention can also be applied to inclined boring or horizontal boring. Conventionally, it took a long time to measure the hole bending of horizontal boring because it was not possible to suspend the measuring instrument.
If the attitude measuring device of the present embodiment is used, it is possible to detect the attitude change of the boring rod in an extremely short time compared with the conventional one, because it is not necessary to remove the boring rod and it is not necessary to separately insert a measuring device. It becomes possible to quickly evaluate hole bending.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るボーリ
ングロッドの姿勢測定装置は、先端に取り付けたビット
に回転動を伝えて掘進を行うボーリングロッド内に所定
の内管を同軸かつ一体に配設し、該内管と前記ボーリン
グロッドとの間の空間を掘削泥水用の流路とするととも
に、前記内管内に前記ボーリングロッドの傾斜角を検出
する傾斜計と該ロッドの方位を検出する方位計とを設置
したので、掘削能率を低下させることなく精度を向上さ
せ、孔曲がりを未然に防止することができる。As described above, in the boring rod attitude measuring apparatus according to the present invention, a predetermined inner pipe is coaxially and integrally formed in a boring rod which transmits rotary motion to a bit attached to the tip of the boring rod. The space between the inner pipe and the boring rod is provided as a flow path for drilling mud, and an inclinometer for detecting the inclination angle of the boring rod and the azimuth of the rod are detected in the inner pipe. Since the compass is installed, the accuracy can be improved without reducing the excavation efficiency and the hole bending can be prevented in advance.
【００２８】[0028]
【図１】(a)は本実施例に係るボーリングロッドの姿勢
測定装置の略図、(b)は同じくブロック図。FIG. 1 (a) is a schematic view of a boring rod attitude measuring device according to the present embodiment, and FIG. 1 (b) is a block diagram of the same.
１ ボーリングロッド ２ 内管 ３ 静電容量型傾斜計（傾斜計） ４ 光ジャイロ（方位計） 1 Boring rod 2 Inner tube 3 Capacitance type inclinometer (inclinometer) 4 Optical gyro (azimuth meter)
Claims (2)
て掘進を行うボーリングロッド内に所定の内管を同軸か
つ一体に配設し、該内管と前記ボーリングロッドとの間
の空間を掘削泥水用の流路とするとともに、前記内管内
に前記ボーリングロッドの傾斜角を検出する傾斜計と該
ロッドの方位を検出する方位計とを設置したことを特徴
とするボーリングロッドの姿勢測定装置。1. A predetermined inner pipe is coaxially and integrally arranged in a boring rod for transmitting a rotary motion to a bit attached to a tip to excavate a space between the inner pipe and the boring rod. An attitude measuring device for a boring rod, wherein the device is used as a flow path for muddy water, and an inclinometer for detecting an inclination angle of the boring rod and an azimuth detector for detecting an azimuth of the rod are installed in the inner pipe.
方位計を光ジャイロでそれぞれ構成した請求項１記載の
ボーリングロッドの姿勢測定装置。2. The attitude measuring device for a bowling rod according to claim 1, wherein the inclinometer is a capacitance type inclinometer, and the compass is an optical gyro.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14960295A JPH08320228A (en) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | Attitude measuring device for boring rod |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14960295A JPH08320228A (en) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | Attitude measuring device for boring rod |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320228A true JPH08320228A (en) | 1996-12-03 |
Family
ID=15478799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14960295A Pending JPH08320228A (en) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | Attitude measuring device for boring rod |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320228A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006337308A (en) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Tamagawa Seiki Co Ltd | Direction detection device for shaft excavator and method for detecting direction during shaft excavation using the same |
| JP2007171043A (en) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Tamagawa Seiki Co Ltd | Direction detection device for vertical anti-excavator and direction detection method at the time of vertical anti-excavation using the same |
| JP2008014893A (en) * | 2006-07-10 | 2008-01-24 | Chem Grouting Co Ltd | Inclinometer and measuring method using the same |
| US9856729B2 (en) | 2012-02-22 | 2018-01-02 | Minnovare Pty Ltd. | Apparatus for aligning drilling machines |
| US10422211B2 (en) | 2012-02-22 | 2019-09-24 | Minnovare Pty Ltd. | Apparatus for aligning drilling machines |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP14960295A patent/JPH08320228A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006337308A (en) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Tamagawa Seiki Co Ltd | Direction detection device for shaft excavator and method for detecting direction during shaft excavation using the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000107 |