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Die
Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zum
Bestimmen der Ausrichtung und des Verlaufs eines Bohrgestänges in
einem Bohrloch sowie ein Bohrgerät
mit einer solchen Meßvorrichtung.
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Bei
der Herstellung von Bohrlöchern
im Boden ist je nach Bestimmungszweck zumindest die Lage des Fußpunktes,
gegebenenfalls der gesamte Verlauf des Bohrlochs im Boden von Interesse.
Das heißt,
es muß festgestellt
werden können,
inwieweit das Bohrloch gegenüber
einem vertikalen oder planmäßig geneigten
Verlauf abweicht. Dies gilt insbesondere, wenn eine Mehrzahl von
zueinander parallelen oder verschwenkten Bohrlöchern erzeugt werden muß, die beispielsweise
zum Einbringen von Injektionen, Düsenstrahlelementen oder Baugrundverbesserungen
bestimmt sind, die eine hohe Lagegenauigkeit und Überprüfung der
Istlage erfordern. Dies kann beispielsweise das Einbringen von scheibenförmigen Injektionen
oder Düsenstrahlsäulen sein,
die sich zu einer Abdichtsohle ergänzen sollen, oder das Ausbringen
von säulenförmigen Injektionen oder
Düsenstrahlsäulen, die
zur Herstellung einer Dichtwand oder einer wandförmigen Unterfangung bestimmt
sind.
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Bei
den zuvor genannten Injektionen wird Bindemittelsuspension mit hohem
Druck in den Boden eingebracht, insbesondere aus mit einem Bohrgestänge rotierenden
Düsen,
wobei durch den Düsvorgang
das Bindemittel mit dem anstehenden Boden durchmischt wird. Wenn
die genannten Scheibenkörper
oder Elemente sich nicht fehlerfrei überlappen oder die genannten
Säulen
nicht unter Überdeckung
lückenlos
aneinanderschließen,
kann es zu Fehlstellen in der genannten Sohle oder in der genannten
Dichtwand kommen, so daß der
Zweck des hergestellten Erzeugnisses ver fehlt oder nur eingeschränkt erreicht
wird.
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Um
dies zu vermeiden, kann der Verlauf eines Bohrgestänges im
abgeteuften Zustand bestimmt werden, in dem eine Inklinometersonde
in das Bohrgestänge
eingeführt
und dann in diesem schrittweise abgesenkt wird. In festgelegten
Abständen können dann
Messungen mit der Inklinometersonde im Bohrgestänge durchgeführt werden,
mit denen sich der Grad einer Neigung und die Ausrichtung der Neigung
des Bohrgestänges
ermitteln läßt.
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Das
hiermit angegebene vielstufige Verfahren, das für jedes einzelne Bohrloch durchgeführt werden
muß, ist
sehr aufwendig und damit auch kostenträchtig.
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In
der
DE 198 37 546
A1 ist eine Meßvorrichtung
zum Bestimmen der Ausrichtung und des Verlaufes eines Bohrgestänges in
einem Bohrloch vorgeschlagen worden, die mehrere über die
Länge des Bohrgestänges verteilte
und in diesem fest eingebaute Inklinometersensoren umfaßt.
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Das
entsprechende Bohrgestänge,
das deutlichen Verschleiß im
Betrieb ausgesetzt ist, und an dem insbesondere beim Transport und
bei der Montage leicht Schäden
entstehen könne,
verteuert sich damit erheblich.
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Bei
einem mehrteiligen aus Einzelsegmenten zusammengesetztem Bohrgestänge ist
auch die Meßvorrichtung
geteilt auszuführen
und mit bestimmten Koppelstücken
zu versehen, was zu Komplikationen bei der Montage und im Betrieb
führen kann.
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Aus
der
DE 30 20 570 A1 sind
eine Einrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung von Abweichungen
bei der Herstellung von Schlitzgräben für Schlitzwände bekannt. Hierfür wird in
den Graben parallel zu den Grabenwänden ein starres Längsgestänge unter
Führung
an den Grabenwänden
herabgelassen und danach dessen Neigungslage ermittelt. Das Längsgestänge besteht
aus einem teleskopierbaren Profil. Zur Messung der Neigungslage
ist am Längsgestänge mindestens
ein Inklinometer angeordnet.
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Aus
der
DE 27 48 681 C2 ist
ein Verfahren zur Erfassung der Lage von Unterwasserbohrgeräten bekannt.
Das Bohrgestänge
wird von einem Führungsrohr
aufgenommen, an dem in Abständen
Winkelmesser angebracht sind. Die Winkelmesser sind über Kabel
mit Einrichtungen auf dem Wasserfahrzeug verbunden, so daß die Meßsignale
an eine Regeleinrichtung für
die dynamische Positionierung des Wasserfahrzeugs weitergegeben
werden können.
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Aus
der
EP 1 270 824 A2 ist
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Unterwasserwand
aus einzelnen Bohlen, mit einer verfahrenbaren Bohlenführungsvorrichtung
bekannt. Die Bohlenführungsvorrichtung
weist zur Steuerung ein Global-Positioning-System auf, um eine Unterwassermontage
ohne Tauchereinsatz zu ermöglichen.
Das Global-Positioning-System umfaßt einen satellitengestützten Positionierteil
und eine Inklinometerkette, it der die Position eines Mäklerfußes relativ
zum Kopf der Bohlenführungsvorrichtung
bestimmbar ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung
der eingangs genannten Art bereitzustellen, die unkompliziert aufgebaut
ist und zu schnellen Durchführungen
von Messungen des Verlaufs eines Bohrgestänges in einem Bohrloch der
genannten Art geeignet ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin,
ein Bohrgerät
mit einer solchen Meßvorrichtung
vorzuschlagen, das eine schnelle und einfache Durchführung von
Messungen ermöglicht.
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Die
Lösung
hierfür
besteht in einer Meßvorrichtung
zum Bestimmen der Ausrichtung und des Verlaufs eines Bohrgestänges in
einem Bohrloch mit einem Sondenkörper,
in dem eine Mehrzahl von Neigungssensoren in Längsrichtung verteilt fest eingebaut
ist, wobei der Sondenkörper
in seiner Längsrichtung
zumindest um den Betrag der Längserstreckung der
Neigungssensoren verschiebbar ist.
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Hiermit
ist eine Meßvorrichtung
bereitgestellt, die in geringerer Zahl vorgehalten werden kann,
als verschiedenartige Bohrgestänge
für ein übliches
Einsatzspektrum in gewerblicher Anwendung erforderlich sind, und
die auch beim Einsatz von aus mehreren Segmenten zusammengesetzten
Bohrgestängen
ohne Abwandlung zum Einsatz kommen kann. Schäden am Bohrgestänge, insbesondere
irreparabel Schäden an
einzelnen Segmenten des Bohrgestänges,
führen
hierbei nicht zum Verlust von Daten, Bestandteilen der Meßtechnik
oder zur Notwendigkeit, die Bohrgestänge zu demontieren.
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Der
Sondenkörper
ist vorzugsweise derart biegsam gestaltet, daß er der Biegung des Bohrgestänges folgen
kann. Weiterhin ist der Sondenkörper vorzugsweise
verwindungssteif ausgebildet. Zur Aufnahme des Sondenkörpers ist
nach einer bevorzugten Ausgestaltung eine Halterung vorgesehen,
in welcher der Sondenkörper
verschiebbar gehalten ist, sowie Antriebsmittel für die Längsverschiebung
des Sondenkörpers
in der Halterung. Die Halterung und die Antriebsmittel können beispielsweise
an einem Bohrturm angebracht sein.
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In
einer ersten Ausgestaltungsform kann hierbei der Sondenkörper einstückig sein
und im wesentlichen der Gesamtlänge
des zum Einsatz kommenden Bohrgestänges entsprechen. Die Teleskopierbarkeit
liegt hierbei in der Verschiebbarkeit des gesamten Sondenkörpers gegenüber der
Halterung, wobei er in einer Ruheposition aus der Achse des Bohrgestänges herausgeschwenkt
werden kann und in einer Bereitschaftsposition oberhalb des Bohrgestänges in
die Achse des abgeteuften Bohrgestänges eingeschwenkt werden kann.
In einer Meßposition
wird dann der Sondenkörper
in das Bohrgestänge eingefahren,
um die Messung durchzuführen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann der Sondenkörper
das Innenrohr einer Teleskopieranordnung bilden, die zumindest ein
Außenrohr
und das gegenüber
diesem telekopierbare Innenrohr in Form des Sondenkörpers umfaßt. Das
Außenrohr
ist hierbei seinerseits gegenüber
der Halterung teleskopierbar, so daß eine zweifache Teleskopierbarkeit
gegeben ist. In der hier bezeichneten Ausführung können zwei Meßpositionen
des Sondenkörpers
zur Gesamtmessung eingestellt werden, wobei die Länge des Sondenkörpers und
des Außenrohres
jeweils nur etwa der halben Länge
des Bohrgestänges
entsprechen muß.
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Durch
eine Abwandlung der Teleskopieranordnung mit zumindest einem weiteren
gegenüber Außenrohr
und Innenrohr teleskopierbaren Zwischenrohr kann die Gesamtlänge der
Teleskopieranordnung weiter verringert werden, wobei jedoch die Anzahl
der Meßschritte
für die
Gesamtmessung entsprechend zunimmt.
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Zwischen
den Elementen der Teleskopieranordnung sind Formeingriffsmittel
zur gegenseitigen Verdrehsicherung erforderlich, um sicherzustellen, daß die Ausrichtung
des Sondenkörpers
in den Meßpositionen
der Ausrichtung des aus dem Bohrgestänge austretenden Außenrohrs
entspricht. Der Sondenkörper
oder das Außenrohr
können
mit über
der Länge
verteilten äußeren Abstandshaltern
oder Führungsmitteln
zur Zentrierung des Sondenkörpers bzw.
des Außenrohres
innerhalb eines Bohrgestänges
bestückt
sein. Auch zwischen den einzelnen Elementen der Teleskopieranordnung
können über der Länge verteilte
Abstandshalter oder Führungsmittel zur
gegenseitigen Zentrierung vorgesehen sein.
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Bei
einem einstückigen
Sondenkörper
kann eine Führungs-
und Antriebsstange in koaxialer Anordnung fest an diesem angeordnet
sein, um die Teleskopierbarkeit herzustellen. Bei einer mehrteiligen Teleskopieranordnung
kann das Außenrohr
am oberen Ende mit einem kragenförmigen
Auflageteil zur Auflagerung am oberen Ende des Bohrgestänges versehen
sein.
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Weiterhin
ist bei der mehrteiligen Teleskopieranordnung das Sondenrohr bzw.
der Sondenkörper
am vorderen Ende mit Abstandshaltern zu bestücken, deren Außenmaß mit dem
Außenmaß der äußeren Abstandshaltern
des Außenrohrs
bzw. mit dem Innenmaß des
Bohrgestänges
im wesentlichen übereinstimmen,
um die Zentrierung des freien vorderen Endes des Sondenkörpers bei
maximal teleskopiertem Sondenkörper
sicherzustellen.
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Die
gesamte Meßvorrichtung
weist vorzugsweise eine Halterung mit Schwenkmittel zur Befestigung
am Bohrturm eines Bohrgerätes
auf. Hierbei kann die Halterung unmittelbar mit einem Schutzrohr verbunden
sein, in dem der Sondenkörper
nach unten ausfahrbar gehalten ist. Dies schließt den einteiligen Sondenkörper und
die Telesko pieranordnung mit in dem Sondenkörper als Varianten ein.
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Die
vorgenannte Erfindung umfaßt
weiterhin ein Bohrgerät
mit einem Bohrturm, an dem eine Meßvorrichtung der vorstehend
beschriebenen Art angeordnet ist, wobei die Meßvorrichtung auf die Achse eines
vom Bohrturm gehaltenen Bohrgestänges
einschwenkbar ist. Hierbei ist insbesondere vorzusehen, daß am Bohrgerät Mittel
zur Identifizierung seiner Ausrichtung in Bezug auf die geodätischen
Koordinaten vorgesehen sind und daß an der Meßvorrichtung Mittel zur reproduzierbaren
Einstellung der Drehrichtung des Sondenkörpers in Bezug auf eine Längsachse
des Bohrgerätes
vorgesehen sind.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend
beschrieben.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung
in einer ersten Ausführung
mit einem einteiligen Sondenkörper
- a) vor dem Einführen des Meßkörpers in ein Bohrgestänge,
- b) bei in das Bohrgestänge
eingeführtem
Sondenkörper;
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung
in einer zweiten Ausführungsform
mit teleskopierbaren Sondenkörper
- a) in einer ersten Meßstellung mit in einen oberen Abschnitt
eines Bohrgestänges
eingefahrenen Sondenkörper,
- b) in einer zweiten Meßstellung
mit bis zum unteren Ende des Bohrgestänges eingefallenem Sondenkörper;
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3 zeigt
die Meßvorrichtung
nach 2 im Querschnitt A-A nach 2;
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4 zeigt
eine Bohrvorrichtung mit einem Mäkler
mit einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in
Stirnansicht auf den Mäkler
- a) in einer Ruhestellung der Meßvorrichtung,
- b) in einer Betriebsbereitschaftsstellung der Meßvorrichtung,
- c) in einer Meßstellung
der Meßvorrichtung;
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5 zeigt
ein Bohrgerät
mit einem Mäkler nach 4 in
Draufsicht
- a) in Draufsicht mit einem Oberwagen,
- b) mit dem Mäkler
und dem Sondenkörper
als Einzelheit in vergrößerter Darstellung
in einer ersten Ausführung,
- c) mit dem Mäkler
und dem Sondenkörper
als vergrößerter Einzelheit
in Darstellung in einer zweiten Ausführung.
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Die
beiden Darstellungen der 1 werden zunächst gemeinsam beschrieben.
Es ist ein Bohrgestänge 11 mit
einer Bohrkrone 12 symbolhaft im Längsschnitt dargestellt. Das
Bohrgestänge 11 ist
bis zu seiner maximal abgeteuften Tiefe in einen Baugrund oder Boden 13 niedergebracht,
dessen Geländeoberkante 14 angedeutet
ist. Der Vollständigkeit halber
sei erwähnt,
daß es
sich bei dem Gestänge 11 um
ein Bohr- und/oder ein Düsgestänge handeln kann.
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In
Darstellung a) ist oberhalb des Bohrgestänges 11 in einer Bereitschaftsstellung
das untere Ende eines Sondenkörpers 21 einer
erfindungsgemäßen Meßvorrichtung
oberhalb des oberen offenen Endes des Bohrkörpers 11 gezeigt.
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In
Darstellung b) ist der Sondenkörper 21 in seiner
Meßstellung
gezeigt, bei dem er mit voller Länge
bis nahe an die Bohrkrone 12 heran in das Bohrgestänge 11 eingeschoben
ist. Am Gestänge 11 kann neben
der Bohrkrone 12 auch noch ein Düsenhalter und/oder andere Werkzeuge
befestigt sein, die hier nicht gezeigt sind. Am Sondenkörper 21 sind
eine Mehrzahl in Längsrichtung
verteilter Neigungssensoren 22 angedeutet. Weiterhin ist
eine Mehrzahl von in Längsrichtung
verteilten Abstandshaltern 23 am Sondenkörper 21 erkennbar,
die diesen im wesentlichen spielfrei im Bohrgestänge 11 führen. Am
oberen Ende des Sondenkörpers 21 ist
eine abgebrochen dargestellte Antriebs- und Führungsstange 24 befestigt,
die in hier nicht dargestellten Führungsmitteln geführt ist
und mit ebenfalls nicht dargestellten An triebsmitteln in vertikaler
Richtung antreibbar relativ zu einer hier nicht gezeigten Halterung
ist. Anstelle der Antriebs- und Führungsstange 24 kann
auch ein nicht-starres Element, beispielsweise ein Seil eingesetzt
werden.
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In
der hier gezeigten Ausführungsform
muß der
Sondenkörper 21 nur
in einem einzigen Verstellvorgang aus der Bereitschaftsposition
(a) in die Meßposition
(b) überführt werden,
um die Neigung und Ausrichtung des gesamten Bohrgestänges 11 auf
der gesamten Länge
in einem einzigen Meßvorgang
zu erfassen. Die Übertragungsmittel
für die
Meßwerte werden über Leitungsmittel
in der Führungs-
und Antriebsstange 24 nach oben weitergeführt, wo
sie mit einer entsprechenden Meß-
und Auswertevorrichtung verbunden sind.
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Die
beiden Darstellungen der 2 werden zunächst gemeinsam beschrieben.
Auch hier ist ein Bohrgestänge 11 mit
einer Bohrkrone 12 jeweils in maximaler abgeteufter Stellung
im Boden oder Baugrund 13 gezeigt. Die Geländeroberkante
ist wiederum mit 14 bezeichnet. Der Sondenkörper 21,
an dem oben eine Führungs-
und Antriebsstange 24 ansetzt, ist hierbei in einem Außenrohr 25 längsverschieblich geführt, das
seinerseits Längsantriebs-
und Führungsmittel
aufweist, die hier nicht dargestellt sind. Außenrohr 25 und Sondenkörper 21 bilden
miteinander eine Teleskopieranordnung 31. Am Innenumfang des
Außenrohrs 25 sind
hierbei erste Führungsmittel 26 angeordnet,
die der Längsführung und
Zentrierung des Sondenrohres 21 dienen. Am Außenumfang
des Außenrohres 25 sind
zweite Führungsmittel 27 erkennbar,
die der Längsführung und
Zentrierung des Außenrohres 25 im
Bohrgestänge 11 dienen.
Am Außenrohr 25 ist
ein Auflagerflansch 28 angeordnet, der den maximalen Vorschub
des Außenrohres 25 in das
Bohrgestänge 11 begrenzt.
Diesbezüglich
sei erwähnt,
daß der
Auflagerflansch 28 nicht direkt auf dem Gestänge 11 aufliegen
muß, wie
dargestellt, sondern auch auf ein mit dem Gestänge 11 verbundenes
Bauteil, beispielsweise einen Swivel, aufgesetzt werden kann. Es
ist ersichtlich, daß der
Sondenkörper 21 mit
einer durchmesservergrößernden Spitze 29 versehen
ist, an der Führungsmittel 23' vorgesehen
sind, die den Sondenkörper 21 unmittelbar gegenüber dem
Bohrgestänge 11 innen
spielfrei abstützen.
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In
Darstellung a) ist das Außenrohr 25,
das etwa die Hälfte
der Länge
des Bohrge stänges 11 hat, aus
einer Bereitschaftsstellung bereits in eine erste Meßstellung
eingefahren. Diese erste Meßstellung wird
dadurch dargestellt, daß der
mit dem Außenrohr 25 etwa
gleich lange Sondenkörper 21 innerhalb
des Außenrohres 25 liegt
und damit in Bezug auf das Bohrgestänge 11 sich über einen
ersten oberen Abschnitt des Bohrgestänges 11 erstreckt.
In dieser Position kann eine erste Messung durchgeführt werden, die
somit die Neigung und Ausrichtung des Bohrgestänges 11 in einem ersten
oberen Abschnitt des hier nicht näher bezeichneten Bohrlochs
erfaßt.
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In
Darstellung b) ist das Außenrohr 25 in
gleicher Position gehalten und dargestellt, wie zuvor d. h. es ist
mit seiner Gesamtlänge
in den oberen Abschnitt des Bohrgestänges eingefahren. Abweichend von
Darstellung a) ist dagegen der Sondenkörper 21 nach unten
aus dem Außenrohr 25 herausgefahren, wobei
ausschließlich
ein axialer Überdeckungsabschnitt
zur Führung
noch innerhalb des Außenrohres 25 liegt.
Die Spitze 29 des Sondenkörpers 21 ist hierbei
bis an die Bohrkrone 12 herangeführt. In dieser zweiten Meßstellung
wird in einer zweiten Messung die Auslenkung und Ausrichtung des
Bohrgestänges 11 in
einem zweiten unteren Abschnitt des hier nicht näher bezeichneten Bohrlochs
erfaßt.
Etwaige Überdeckungen
der Meßbereiche
können
bei Ermittlung des Gesamtergebnisses durch die Auswertevorrichtung
unterdrückt
werden.
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In 3 ist
der Querschnitt durch das Bohrgestänge 11 und die Teleskopieranordnung 31 gemäß der Schnittlinie
A-A nach 2 gezeigt, wobei zusätzliche
Einzelheiten erkennbar werden.
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Im
Bohrgestänge 11 liegt
das Außenrohr 25, wobei
zwischen den beiden die am Außenrohr
befestigten Führungsmittel 27 in
Form von drei umfangsverteilten Rollen wirksam werden. Das Inklinometer wird
vorzugsweise nach Fertigstellung der Bohrung oder bei Erreichen
einer definierten Zwischentiefe eingeführt und nach der Messung wieder
ausgebaut. Zur Durchführung
der Messung wird das Gestänge 11 gebrochen
und das Inklinometer in das gebrochene Gestänge eingeführt, oder das Inklinometer
wird durch den Swivel eingeführt.
Das runde Außenrohr 25 hat
eine hier erstmals bezeichnete Zentralbohrung 30, die im
Querschnitt durch ein Polygon beschrieben wird, hier durch ein Achteck.
Auf der Innenseite sind umfangsverteilt die Führungsmittel 26 angeordnet,
die in wirksamen Kontakt mit dem Sondenkörper 21 sind. Der
Sondenkörper 21 hat
im Querschnitt die gleiche Polygonform wie die Zentralbohrung 30 des
Außenrohres 25,
wobei jedoch zwischen beiden ein Spalt gebildet wird, der durch
die Führungsmittel 26 im
wesentlichen spielfrei überbrückt wird.
Die Führungsmittel 27 ebenso
wie die Führungsmittel 26 können jeweils
Gleit- oder Wälzführungsmittel
sein. Mit den hier gezeigten Mitteln ist die Teleskopieranordnung 31 leicht
verschiebbar im Bohrgestänge 11 geführt und
der Sondenkörper 21 leicht
verschiebbar im Außenrohr 25.
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Die
drei Darstellungen der 4 werden zunächst gemeinsam beschrieben.
Es ist jeweils eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung 41 gezeigt,
die mit einer Halterung 42 an einem Bohrturm oder Mäkler 51 eines
Bohrgerätes
befestigt ist, wobei die Halterung 42 ein Schutzrohr 43 trägt, in der
eine Teleskopanordnung 31 nach den 3 und 4 eingebaut
ist. Weiterhin umfaßt
die Meßvorrichtung 43 einen
Antrieb 44 mit Seilzugmitteln 45 oder anderen Antriebsmitteln,
beispielsweise einen Kettentrieb. Die Seilzugmittel 45 der
vorliegenden Ausführungsform entsprechen
funktional der Führungsstange 24 aus 2 insofern,
als daß beide
ein Einführen
und Positionieren der Meßvorrichtung 43 ermöglichen.
Am Mäkler 51 ist
ein oben auf einem Bohrgestänge 11 aufsitzender
Swivel 52 höhenverstellbar
geführt,
an dem Zuführleitungen 53, 54 für flüssige oder
gasförmige
Medien erkennbar sind. Über
diese Zuführleitungen
können
Flüssigkeiten
wie Bohrwasser oder Bindemittelsuspension dem Inneren des Bohrgestänges 11 zugeleitet
werden. Unterhalb des Swivels ist ein auf einem Schlitten im Bohrturm 51 höhenverfahrbarer
Kraftdrehkopf oder Bohrkopf 55 gezeigt, durch den das Bohrgestänge 11 hindurchgeführt ist
und dessen drehendes Antriebsteil das Bohrgestänge 11 einspannt.
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Unterhalb
des Bohrkopfes 55 ist eine am Bohrturm 51 fest
angeordnete Abfangvorrichtung 56 für das Bohrgestänge 11 erkennbar,
in dem dieses drehend gelagert ist. Am Bohrgestänge 11 ist die Bohrkrone 12' erkennbar.
Das Bohrgestänge 11 ist hier
bereits maximal in den Baugrund 13 abgeteuft. Im Bereich
des hier vergrößert gezeigten
Bohrloches 15 ist an der Geländeoberfläche 14 ein vertiefter
Suspensionsvorlaufgraben 16 gezeigt, in dem bis zu einem
Flüssigkeitsspiegel 17 Suspension
steht.
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In
Darstellung a) ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung 41 in
einer Ruheposition gezeigt. Mittels der schwenkbaren Halterung 42 ist
die gesamte Vorrichtung 41 aus der Längsachse des Bohrgestänges 11 herausgeschwenkt.
In dieser Position kann das Bohrgestänge am Mäkler aufgebaut und niedergebracht
werden.
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In
Darstellung b) ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung 41 in
einer Bereitschaftsstellung gezeigt, die nur eingenommen werden
kann, wenn das Bohrgestänge 11 mit
Swivel 52 und Bohrkopf 53 in einer Position mit
abgeteuftem Bohrgestänge 11 sind. Eine
Messung ist beispielsweise auch möglich, nachdem der Swivel 52 vom
Bohrkopf 53 durch Brechen des Bohrgestänges 11 getrennt worden
ist. Ebenso ist es denkbar, die Meßsonde durch den Swivel in das
Bohrgestänge 11 einzuführen. In
der gezeigten Bereitschaftsstellung ist die Längsachse der Vorrichtung koaxial
auf die Längsachse
des Bohrgestänges 11 ausgerichtet,
wobei in dieser Bereitschaftsposition die Teleskopieranordnung 31 noch
innerhalb des Schutzrohres 43 liegt.
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In
Darstellung c) ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Meßposition
gemäß 2b gezeigt, d. h. daß das Außenrohr 25 der Teleskopieranordnung 31 maximal
nach unten aus dem Schutzrohr 43 ausgefahren ist und mit
dem Kragen 28 auf dem oberen Ende des Bohrgestänges am
Swivel aufliegt. Weiterhin ist der Sondenkörper 21 maximal aus
dem Außenrohr 25 herausgefahren,
so daß die
Spitze des Sondenkörpers 21 bis
an die Bohrkrone 12' ausgefahren
ist. In dieser Position kann der untere Abschnitt des Bohrgestänges 11 hinsichtlich
der Neigung und Ausrichtung vermessen werden, wobei in einem Zwischenschritt,
der der ersten Position nach 2a entspricht,
vorher oder nachher ein oberer Abschnitt des Bohrgestänges hinsichtlich
Neigung uns Ausrichtung 11 vermessen werden könnte.
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In 5 sind
die Einzelheiten im Zusammenhang mit der Identifizierung der Ausrichtung
der Meßvorrichtung
beim Meßvorgang
gezeigt, wobei Ausrichtung hier eine jeweils reprodozierbare Winkelstellung
in Bezug auf die Erdkoordinaten bzw. die Himmelsrichtung bedeuten
soll.
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In
Darstellung a) ist ein Bohrgerät
(Fahrzeug) 61 gezeigt, an dem frontseitig der Mäkler oder
Bohrturm 51 angeordnet ist. Vor dem Mäkler 51 ist die Lage
des Bohrge stänges 11 eingezeichnet,
ohne daß die
Mittel zur Halterung und zum Antrieb des Bohrgestänges 11 nämlich Kraftdrehkopf
und Abfangvorrichtung, mit dargestellt wären.
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Das
Bohrgestänge 11 ist
hierbei auf einer Fahrzeuglängsachse
A positioniert, auf der weiterhin zwei GPS-Sender/Empfänger 62, 63 mit
Abstand zueinander und zum Bohrgestänge 11 positioniert
sind. Am Bohrgerät 61 ist
weiterhin eine Fahrerkabine 64 angedeutet. Unabhängig von
der Drehstellung des Bohrgestänges 11 kann
hiermit eine Ausrichtung oder Einstellung des Mäklers 61 nach den
Erdkoordinaten ermittelt werden.
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In
Darstellung b) ist dargestellt, wie mittels eines gabelförmigen Hilfsgeräts 65,
das formschlüssig auf
die Meßsonde 21 oder
ein drehfest mit dieser verbunden Teil der Meßvorrichtung 41 aufgesetzt
werden kann, eine reproduzierbare Drehstellung der Meßsonde zum
Mäkler
eingestellt werden kann. Da über
die GPS-Sender/Empfänger 62, 63 die
Ausrichtung des Bohrgerätes 61 bekannt
ist, ist hiermit auch die in einer bestimmten Winkelstellung zum
Mäkler eingestellte
Ausrichtung der Meßsonde
bekannt.
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In
Darstellung c) ist eine Abwandlung gezeigt, bei der die zuvor bezeichneten
GPS Sender/Empfänger
(62, 63) entbehrlich sind, da in dieser Ausführung ein
Hilfsgerät 66 verwandt
wird, das gabelartig auf die Meßsonde
oder ein drehfest mit diesen verbundenes Teil aufgesetzt werden
kann und auf dem unmittelbar zwei GPS-Sender/Empfänger 62', 63' an einem Hebelarm ausreichender
Länge angeordnet
sind. Hiermit läßt sich
unmittelbar die Ausrichtung der Meßsonde nach Erdkoordinaten
ermitteln. Bei verschiedenen Teilmessungen mit der Meßsonde können dabei
auch voneinander abweichende Drehstellungen der Meßvorrichtung
bei den einzelnen Messungen in einer Auswerteeinheit rechnerisch berücksichtigt
werden, so daß ein
einheitliches Meßergebnis
für die
Gesamtlänge
des Bohrgestänges nach
Ausrichtung und Neigung verfügbar
ist.
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Die
zuvor beschriebenen Ausführungsformen
sind nur beispielhaft. Abwandlungen im Rahmen des Fachwissens sind
möglich.
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- 11
- Bohrgestänge
- 12
- Bohrkrone
- 13
- Baugrund
- 14
- Geländeroberkante
- 15
- Bohrloch
- 16
- Suspensionsvorlaufgraben
- 17
- Flüssigkeitsspiegel
- 21
- Sondenkörper
- 22
- Neigungssensor
- 23
- Führungsmittel
- 24
- Führungsstange
- 25
- Außenrohr
- 26
- Führungsmittel
- 27
- Führungsmittel
- 28
- Auflagekragen
- 29
- Sondenspitze
- 30
- Innenöffnung (25)
- 31
- Teleskopanordnung
- 41
- Meßvorrichtung
- 42
- Halterung
- 43
- Schutzrohr
- 44
- Antriebsmotor
- 45
- Zugmittel
- 51
- Bohrturm
- 52
- Swivel
- 53
- Leitung
- 54
- Leitung
- 55
- Bohrkopf
- 56
- Abfangvorrichtung
- 61
- Bohrgerät (Fahrzeug)
- 62
- GPS-Sender/Empfänger
- 63
- GPS-Sender/Empfänger
- 64
- Fahrerkabine
- 65
- Hilfsmittel
- 66
- Hilfsmittel