JPH08320228A

JPH08320228A - ボーリングロッドの姿勢測定装置

Info

Publication number: JPH08320228A
Application number: JP14960295A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nakamura; 俊男中村
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】掘削能率を低下させることなく精度を向上させ
孔曲がりを防止する。【構成】本発明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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【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。

【符号の説明】

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）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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ことを特徴
とするボーリングロッドの姿勢測定装置。
【請求項２】前記傾斜計を静電容量型傾斜計で、前記
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。