DE19625720C1

DE19625720C1 - Determining position accuracy of bore holes and slots in building base

Info

Publication number: DE19625720C1
Application number: DE1996125720
Authority: DE
Inventors: Theodor Dr Ing Triantafyllidis
Original assignee: BRUECKNER GRUNDBAU GmbH
Current assignee: BRUECKNER GRUNDBAU GmbH
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2016-06-28

Abstract

A measurement probe (3) with acceleration blades for inclination determination is arranged in a measurement basket (1). There is a gyroscope-supported measurement system for ascertaining twisting movements of the probe or the basket in the centred position. The measurement basket with a spring-elastic support is centred and moved against the walls in the bore hole (2) or slot. The measurement probe is held at its upper end by a centering plate (6) and centering discs (7) together with a clamp and prism guide (8) and at its lower end is located by a conical bearing pin (9) in a centering ring (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Lagegenauigkeit von Bohrlöchern und Schlitzen im Baugrund mittels einer Meßsonde mit in zwei zueinander orthogonalen und in einer Ebene senkrecht zur Erdbeschleunigungs richtung angeordneten Beschleunigungsmessern zur Neigungs ermittlung, wonach die Meßsonde in jeweils vorgegebener Bohrloch- bzw. Schlitztiefe die Abweichungen von der Vertikalen in dieser Ebene erfaßt.The invention relates to a method for determining the Positional accuracy of boreholes and slots in the subsoil by means of a measuring probe with in two mutually orthogonal and in a plane perpendicular to gravitational acceleration directional accelerometers to tilt determination of what the measuring probe in each predetermined Borehole or slot depth the deviations from the Verticals captured in this plane.

Die Problematik der genauen Plazierung von Gründungsele menten ist zunächst am Beispiel von Verbauwänden, die entweder in Form von überschnittenen oder tangierenden Bohrpfahlwänden oder Schlitzwänden hergestellt werden müssen, ersichtlich. Eine Verletzung des Überschneidungs maßes oder eine Nichteinhaltung der genauen Plazierung im Zuge der Wandherstellung führt zu Dichtigkeitsproblemen und sogar die Standsicherheit der Wände kann aufgrund des Eintriebes von Bodenmaterial durch die Klaffung der benachbarten Wandelemente häufig nicht gewährleistet werden. Kritisch ist diesbezüglich auch die Herstellung von geneigten Bohrpfahlwänden, bei denen in der Praxis individuelle Pfahlneigungen auftreten können.The problem of the exact placement of foundation elements ment is initially based on the example of shoring walls, the either in the form of overlapping or tangent Bored pile walls or diaphragm walls can be produced must be apparent. A violation of the overlap dimensions or non-compliance with the exact placement in the In the course of wall production leads to tightness problems and even the stability of the walls can be reduced due to the Ground material driven by the gaping of the neighboring wall elements are often not guaranteed will. The production is also critical in this regard of inclined bored pile walls, where in practice individual pile inclinations can occur.

Gleiches gilt für Pfahlgründungen unter besonderen Hochbaukonstruktionen (z. B. Hyperboloidschalen), bei denen eine maßhaltige Anordnung und Neigung von ganz besonderer Bedeutung ist. The same applies to pile foundations under special Building structures (e.g. hyperboloid shells) in which a dimensionally correct arrangement and inclination of a very special one Meaning is.

Aufgrund von natürlichen Hindernissen (z. B. Findlingen) ist davon auszugehen, daß vielerorts bei der Nieder bringung von Bohrungen oder Schlitzen diese Bohrungen oder Schlitze von der gewünschten Lage abweichen. Um das recht zeitig festzustellen, sind qualitätsbegleitende Messungen erforderlich, die während des Aushebens eines Bohrloches oder eines Schlitzes und bevor die Endteufe erreicht wird, imstande sind, die rage der Bohrung oder des Schlitzes aufzuzeigen, damit man rechtzeitig korrigierend eingreifen kann.Due to natural obstacles (e.g. boulders) it can be assumed that the Nieder drilling or drilling these holes or Slits deviate from the desired position. To the right Measurements accompanying quality must be determined in good time required while digging a borehole or a slot and before the final depth is reached are capable of protruding the hole or slot point out so that you can intervene in a corrective manner in good time can.

Wichtig ist bei Verfahren oder Vorrichtungen zur Be stimmung der Lage und Orientierung von Bohrlöchern und Schlitzen im Baugrund, daß sie bei allen möglichen Bohrungsarten und Schlitzarten und insbesondere unter Wasser oder auch in anderen Bohrflüssigkeit funktionieren können.It is important for methods or devices for loading the position and orientation of boreholes and Slits in the ground that they are at all possible Hole types and slot types and especially under Water or other drilling fluids work can.

So ist es aus EP 0 083 279 bekannt, daß Ultraschallsonden ähnlich wie ein Lot entlang des Bohrloches abgesenkt werden. Durch das Aussenden von Ultraschallsignalen und den Empfang der von der Bohrlochwandung reflektierten Wellen wird der Abstand der Ultraschallsonde von der Bohrlochwandung und demzufolge die Abweichung von der Vertikalen bestimmt. Wenn jedoch der Abstand zur Bohrlochwandung größer wird, wie zum Beispiel bei größeren Abweichungen, oder wenn sich entlang der Bohrlochwandung ein Überprofil der Bohrung eingestellt hat, kommt es dort zu Signalen bzw. Messungen, die nicht auswertbar sind, weil beachtliche Dichteänderungen des Übertragungsmediums durch Ablagerungen von Bodenmaterialien vorhanden sein können und die Auswertung für praktische Zwecke nicht mehr hinreichend genau ist.It is known from EP 0 083 279 that ultrasonic probes lowered like a solder along the borehole will. By sending ultrasonic signals and the reception of those reflected by the borehole wall The distance between the ultrasound probe and the Borehole wall and consequently the deviation from the Vertical determined. However, if the distance to Borehole wall becomes larger, such as larger ones Deviations, or if located along the borehole wall has set an over profile of the hole, it comes there for signals or measurements that cannot be evaluated, because considerable changes in density of the transmission medium through deposits of soil materials can and the evaluation for practical purposes no longer is sufficiently accurate.

Weiterhin ist bekannt, daß Meßkörbe innerhalb einer Pfahl verrohrung benutzt werden, um mit Hilfe eines zweiachsig messenden Inklinometers, welches am Meßkorb fest in stalliert ist, die Abweichung von der vertikalen Bohrachse mit der Tiefe in zwei orthogonal zueinander stehenden Achsen zu bestimmen. Ähnliche Vorrichtungen findet man auch bei Grabungswerkzeugen wie zum Beispiel Schlitz wandgreifern, wobei dort eine drahtlose Übertragung zwischen einem Sensor im Schlitzwandgreifer und der Basisstation über Tage möglich ist (vgl. DE-OS 43 35 479). Auch eine Datenübertragung über das Baggerseil ist möglich (vgl. WO 90/07098).It is also known that measuring baskets within a pile Piping can be used with the help of a biaxial measuring inclinometer, which is firmly attached to the measuring basket installed, the deviation from the vertical drilling axis with the depth in two orthogonal to each other Determine axes. Similar devices can be found also with excavation tools such as slot wall grab, where there is a wireless transmission between a sensor in the diaphragm wall grab and the Base station is possible for days (cf. DE-OS 43 35 479). Data transmission via the excavator rope is also possible (see WO 90/07098).

Weitere Möglichkeiten für den Einsatz eines zweiachsig messenden Inklinometers werden in DE-OS 43 02 469 beschrieben, wobei dort das Inklinometer oder die Meßsonde nicht notwendigerweise in das Bohrloch bzw. in den Schlitz abzusenken ist, sondern so mit einem Meßwagen verbunden ist, daß sich ihre Positionierung an der Bohrlochwandung entsprechend der Orientierung des Meßwagens ausrichtet. Der Neigungsmesser bzw. das Inklinometer befindet sich in einem Aufsatzgestell, welches am Bohrlochmund aufgesetzt wird (vgl. auch DE-GM 92 07 606).Other options for using a biaxial measuring inclinometers are described in DE-OS 43 02 469 described, where the inclinometer or the measuring probe not necessarily in the borehole or in the slot is to be lowered, but connected to a measuring vehicle is that their positioning on the borehole wall aligns according to the orientation of the test car. The inclinometer or inclinometer is in an attachment frame, which is placed on the borehole mouth will (see also DE-GM 92 07 606).

Bei Einsatz eines Meßschlittens mit einem zweiachsigen Inklinometer in einer Verrohrung kann nicht verhindert werden, daß sich der Meßkorb um die vertikale Achse dreht, so daß die Verrollung der Meßsonde im Bohrrohr zu Meßfehlern führt. Das kann zwar durch Verwendung eines Orientierungsgestänges reduziert werden, jedoch kann ohne ein solches Orientierungsgestänge die Verrollung des Meßkorbes während der Meßfahrt nicht erfaßt und demzufolge der Verlauf nicht korrigiert werden.When using a measuring slide with a biaxial Inclinometer in piping cannot be prevented the measuring basket turns around the vertical axis, so that the roll of the probe in the drill pipe too Leads to measurement errors. This can be done by using a Orientation linkage can be reduced, but without such an orientation linkage the rolling of the Measuring basket not detected during the test run and therefore the course cannot be corrected.

Bei dem in DE-PS 43 02 469 beschriebenen Meßsondensystem ist nachteilig, daß der maximale Meßbereich der Krümmung des Bohrloches bzw. Schlitzes durch die Hälfte des Durchmessers begrenzt ist, weil bei größeren Abweichungen des Bohrverlaufes das Meßseil an der Bohrlochwandung bzw. Schlitzwandung anliegt und falsche Stellungen der Meßsonde bzw. des Inklinometers angibt, aus denen sich folglich der tatsächliche Bohrlaufverlauf nicht ermitteln läßt. Weitere Verfälschungen aus Drehungen der Meßsonde um die vertikale Achse und unexakte momentenverwogene Aufhängungen (Änderungen des Gewichtes mit der Teufe, Schmutz usw.) sind ebenfalls nicht ohne weiteres erfaßbar.In the measuring probe system described in DE-PS 43 02 469 is disadvantageous that the maximum measuring range of the curvature of the borehole or slot through half of the Diameter is limited because of larger deviations the measuring cable on the borehole wall or Slit wall is present and incorrect positions of the measuring probe or of the inclinometer, from which consequently the the actual course of the drilling run cannot be determined. Further Adulteration from rotations of the probe around the vertical Axis and inexact momentary suspensions (Changes in weight with depth, dirt, etc.) are also not easily detectable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, wonach sich die Lagegenauigkeit von Bohrlöchern und Schlitzen im Baugrund ohne Einschränkung des Meßbereiches exakt bestimmen läßt, auch wenn die Bohrloch- oder Schlitzkrümmung größer als der halbe Durchmesser bzw. die halbe Schlitzbreite ist, und ohne Einfluß der Aufhängungsart auf die Funktionstüchtigkeit der Meßsonde. Ferner soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die in einfacher Weise ein funktionsgerechtes Durchführen der Messungen hinsichtlich des Bohrloch- bzw. Schlitzverlaufes gewährleistet.The invention has for its object a method state what the position of boreholes is and slots in the ground without restriction of the Measuring range can be determined exactly, even if the borehole or Slot curvature larger than half the diameter or is half the slot width, and without the influence of Type of suspension on the functionality of the probe. Furthermore, a device is to be created which in a functional way of performing the Measurements regarding the borehole or slot course guaranteed.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß die Meßsonde zumindest einen Kreisel zum Erfassen der Winkeländerungen um die Längs achse der Beschleunigungsmesser aufweist und beim Ver fahren der Meßsonde in dem Bohrloch bzw. Schlitz mittels der erfaßten Winkeländerungen eine Verrollung der Beschleunigungsmesser um ihre Längsachse ermittelt wird. - Im Rahmen der Erfindung liefert die Auswertung der von der Meßsonde abgegebenen Signale sowohl die Neigung der Meß sonde wie auch ihre Richtung. Der Kreisel ermöglicht die Zuordnung der gemessenen Abweichungen der Beschleunigungs messer und folglich Neigungsmesser in einem raumstabilen orthogonalen Koordinatensystem. Durch die kreiselge stützten Messungen sind auch die Rotationen der Beschleu nigungsmesser um die Erdbeschleunigungsachse meßbar. Das ermöglicht eine Bestimmung der Orientierung und der Lage der Meßsonde im Bohrloch oder Schlitz bei einer bestimmten Tiefe. Zwar kennt man ein kreiselgestütztes Messen der Richtung eines Bohrloches (vgl. DE-OS 32 30 889), jedoch wird in diesem Fall die Zentrierung des Meßgerätes in dem Bohrloch als gewährleistet angesehen, ohne insoweit die erforderlichen Vorkehrungen zu treffen. - Das erfindungs gemäße Meßverfahren läßt sich ohne nennenswerten Aufwand, wie zum Beispiel das Montieren eines Gestelles oder eines Führungsgestänges am Bohrloch- bzw. Schlitzmund vor der eigentlichen Messung des Bohrloch- bzw. Schlitzverlaufes durchführen. The invention solves this problem with a generic one Method in that the measuring probe at least one Gyroscope for capturing the changes in angle around the longitudinal axis of the accelerometer and when ver drive the measuring probe in the borehole or slot by means of a change in the detected angle changes Accelerometer is determined around its longitudinal axis. - Within the scope of the invention, the evaluation of the Measuring probe emitted signals both the inclination of the measuring probe as well as their direction. The gyro enables that Assignment of the measured deviations of the acceleration knife and consequently inclinometer in a room stable orthogonal coordinate system. Through the roundabout The measurements of the acceleration are also supported measurements Inclinometer can be measured around the gravitational acceleration axis. The enables determination of orientation and location the probe in the borehole or slot at a particular one Depth. One knows a gyro-based measurement of the Direction of a borehole (see DE-OS 32 30 889), however in this case, the centering of the measuring device in the Drilled hole is considered as guaranteed, without the take the necessary precautions. - The invention appropriate measuring procedures can be carried out without any significant effort, such as assembling a rack or one Guide rods on the borehole or slot mouth in front of the actual measurement of the borehole or slot course carry out.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So können die Winkeländerungen mittels mehrerer Kreisel um drei orthogonale Achsen ermittelt werden. Folglich ist außer den augenblicklichen Neigungs werten hinsichtlich der Ausrichtung der Meßsonde in X- und Y-Richtung (Z: vertikale Richtung) auch die Rotation um die Z-Achse erfaßbar. Ferner können die im Bohrloch bzw. Schlitz durchgeführten relativen Messungen durch geo dätische Messungen in bezug auf bestimmte Festpunkte auf ein vorgegebenes Koordinatensystem bezogen werden. Zweckmäßigerweise werden die Messungen durch ununter brochenes Verfahren der Meßsonde in dem Bohrloch bzw. Schlitz kontinuierlich vorgenommen. Dabei besteht die Möglichkeit, daß die Messungen beim Herabfahren der Meßsonde in dem Bohrloch oder Schlitz oder nach Erreichen des Bohrloch- bzw. Schlitztiefsten beim Herauffahren der Meßsonde im Bohrloch bzw. Schlitz oder beim Verfahren der Meßsonde in beiden Richtungen vorgenommen werden. Das kontinuierliche Messen kann bis zu einer Meßgeschwin digkeit von 20 m/min vorgenommen werden, so daß der übliche Baubetrieb der Bohrloch- oder Schlitzherstellung nicht beeinträchtigt wird. Im übrigen läßt sich gleich zeitig mit der Neigungs- und Winkelmessung eine Teufen- und/oder Temperaturmessung vornehmen. Auch die Meßzeit ist selbstverständlich erfaßbar. Da die Messungen auf die Bohrloch- oder Schlitzoberkante bezogen sind und als eine Relativmessung angesehen werden, empfiehlt es sich, die Meßsonde geodätisch auf einen Festpunkt zu richten bevor sie im Bohrloch oder Schlitz herabgelassen wird. Am Ende der Messungen, bevor die Meßsonde aus dem Bohrloch oder Schlitz herausgezogen wird, erfolgt zweckmäßigerweise eine Ausrichtung der Meßsonde auf den anfangs angepeilten Fest punkt, um die während der Messungen eventuell auftretende Drift des kreiselgestützten Meßsystems zu eliminieren bzw. in der Rückrechnung der Winkeländerungen zu berücksich tigen.Further features essential to the invention are as follows listed. So the angle changes by means of several gyros around three orthogonal axes will. Hence, besides the current inclination values with regard to the alignment of the measuring probe in X and Y direction (Z: vertical direction) also the rotation around the Z axis can be detected. Furthermore, those in the borehole or Slit performed relative measurements by geo dietary measurements related to certain benchmarks a given coordinate system can be obtained. The measurements are expediently made by ununter Broken method of the measuring probe in the borehole or Slot made continuously. There is the Possibility that the measurements when lowering the Measuring probe in the borehole or slot or after reaching it the deepest of the borehole or slot when driving up the Measuring probe in the borehole or slot or when moving the Measuring probe can be made in both directions. The continuous measurement can go up to a measuring speed speed of 20 m / min, so that the usual construction of the borehole or slot production is not affected. For the rest, can be the same early with the inclination and angle measurement a depth and / or Take temperature measurement. The measurement time is too of course detectable. Since the measurements on the Borehole or slot top edge are related and as one Relative measurement, it is recommended that Before placing the probe geodetically on a fixed point it is lowered into the borehole or slot. At the end of measurements before the probe is out of the borehole or Slot is pulled out, expediently one Alignment of the measuring probe to the initially targeted festival point to the possibly occurring during the measurements Eliminate drift of the gyro-based measuring system or in the calculation of the angle changes term.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, mit einem in dem Bohrloch bzw. in dem Schlitz verfahrbaren Meßkorb, die zur Bestimmung der Lagegenauigkeit von Bohrlöchern und Schlitzen in funktionsgerechter Bauweise besonders geeig net ist. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Meßkorb eine Meßsonde mit Beschleunigungsmessern für Neigungsermittlungen und mit einem kreiselgestützten Meßsystem zum Erfassen von Verdrehungen der Meßsonde bzw. des Meßkorbes in zentrierter Position und mit um die vertikale Sondenachse drehbarer Lagerung angeordnet ist, und daß der Meßkorb mit federelastischer Abstützung gegen die Bohrloch- oder Schlitzwandung im Bohrloch oder Schlitz zentriert und eben verfahrbar ist. Vorzugsweise ist die Meßsonde an ihrem oberen Ende mittels eines Zentrier tellers und Zentrierscheiben sowie einer Klemm- und Prismenführung gehalten und an ihrem unteren Ende mittels eines konischen Lagerzapfens in einem Zentrierring gelagert. Insoweit wird zugleich eine stoßsichere Lagerung für die Meßsonde verwirklicht. Weiter sieht die Erfindung vor, daß der Meßkorb in zwei Ebenen mittels Rollen oder Kufen gegen die Bohrloch- oder Schlitzwandung abgestützt ist und von den über den Korbumfang verteilt angeordneten Rollen oder Kufen zumindest eine Rolle oder Kufe federgelagert ist. Vorzugsweise weist der Meßkorb über den Korbumfang verteilte Stützarme auf, zum Beispiel drei Stützarme in sternförmiger Anordnung, welche die Rollen oder Kufen tragen. Diese Stützarme können als längen verstellbare Arme ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise liegen die federgelagerten und übereinander angeordneten Rollen oder Kufen auf einer Achse, die parallel zur Längsachse des Meßkorbes verläuft. Ferner empfiehlt die Erfindung, daß die Meßsonde ein Okular aufweist und über eine Öffnung im Meßkorb ein Festpunkt außerhalb des Bohrloches oder Schlitzes anpeilbar ist und daß Winkel änderungen der Meßsonde auf eine Achse zwischen dem Festpunkt und der Bohrloch- oder Schlitzmitte beziehbar sind. Zum eigentlichen Meßvorgang ist zu betonen, daß diese Messungen im Bohrloch bzw. Schlitz relativ auf die Lage und Orientierung des Bohrloch- bzw. Schlitzmundes erfolgen. Zum Bezug auf ein globales Koordinatensystem wird die Orientierung an einem Festpunkt bzw. geodätischen Festpunkt erforderlich. Bevor der Meßkorb und folglich die Meßsonde in das Bohrloch oder den Schlitz eingesetzt wird, muß die Meßsonde innerhalb des Meßkorbes auf den geo dätischen Festpunkt ausgerichtet werden. Die Ausrichtung geschieht mittels des Okulars, welches an dem Meßkorb bzw. an der Meßsonde anbringbar und entfernbar ist. Durch das Okular wird der geodätische Festpunkt angepeilt, und bezogen auf diesen Festpunkt werden die relativen Messungen und die Achsen der Meßsonde festgelegt. Alter nativ hierzu kann die Meßsonde von einem außerhalb des Bohrloches bzw. Schlitzes liegenden Festpunkt angepeilt werden. Nach erfolgtem Ab- und Aufwärtsverfahren der Meßsonde innerhalb des Bohrloches oder Schlitzes wird die Meßsonde nochmals auf den betreffenen geodätischen Fest punkt ausgerichtet. Dadurch wird sichergestellt, daß Fehler bezüglich Kurswinkel aus Drift- und Erdbewegungen während der Messungen ermittelt und aus den Meßergebnissen eliminiert bzw. kompensiert werden können.The invention also relates to a device for Implementation of the claimed method, with a in the borehole or in the slot movable measuring basket, the for determining the positional accuracy of boreholes and Slots in functional design are particularly suitable is not. This device is characterized in that a measuring probe with accelerometers in the measuring basket for determining inclinations and with a gyro-based Measuring system for detecting twists of the measuring probe or of the measuring basket in a centered position and with around vertical probe axis of rotatable bearing is arranged, and that the measuring basket with spring-elastic support against the borehole or slot wall in the borehole or slot centered and can be moved. Preferably, the Measuring probe at its upper end by means of a centering device plates and centering discs as well as a clamping and Prismatic guide held and at its lower end by means of of a conical bearing journal in a centering ring stored. In this respect, shockproof storage is also used realized for the measuring probe. The invention also sees before that the measuring basket in two levels by means of rollers or Skids supported against the borehole or slot wall and is distributed over the circumference of the basket Rolls or skids at least one roll or skids is spring-loaded. Preferably, the measuring basket has the Support arms distributed around the circumference of the basket, for example three Support arms in a star arrangement, which the roles or wear skids. These support arms can be as long adjustable arms. Conveniently are the spring-loaded and arranged one above the other Rolls or runners on an axis parallel to the Longitudinal axis of the measuring basket runs. Furthermore recommends the Invention that the measuring probe has an eyepiece and over an opening in the measuring basket a fixed point outside the Borehole or slot can be targeted and that angle Changes the probe on an axis between the Fixed point and the borehole or slot center available are. Regarding the actual measuring process, it should be emphasized that these measurements in the borehole or slot relative to the Location and orientation of the borehole or slot mouth respectively. For reference to a global coordinate system becomes the orientation at a fixed point or geodetic Fixed point required. Before the measuring basket and consequently the Measuring probe is inserted into the borehole or the slot, the measuring probe must be placed on the geo the benchmark. The alignment happens by means of the eyepiece, which is attached to the measuring basket or can be attached and removed from the measuring probe. By the The geodetic fixed point is aimed at, and relative to this fixed point, the relative Measurements and the axes of the measuring probe are fixed. Dude natively, the probe can be moved from outside the Targeted drill hole or slot lying point will. After the downward and upward movement of the The measuring probe inside the borehole or slot becomes the Measuring probe again on the geodetic festival in question point aligned. This ensures that Error in heading angle from drift and earth movements determined during the measurements and from the measurement results can be eliminated or compensated.

Im Rahmen der Erfindung kann der Meßkorb mit Hilfe einer Seilwinde oder direkt mit einem Baggerseil in das Bohrloch oder den Schlitz eingeführt und aufgrund seines Eigen gewichtes eingefahren werden. Die federgelagerten Rollen werden nach außen gedrückt, so daß sie an der Bohr lochwandung anliegen. Dadurch lassen sich Schwankungen bezüglich des Bohrlochdurchmessers oder Abmessungs schwankungen bei einem Schlitz nachfahren. Aufgrund der federelastischen Abstützung des Meßkorbes ist es möglich, daß das Korbmittelteil stets zentriert im Bohrloch bzw. Schlitz bei jeder eingefahrenen Tiefe in dem jeweiligen Querschnitt zentriert ist. Die Teufemessung kann entweder über das Seil der Seilwinde oder über das Baggerseil oder mittels einer parallel zum Baggerseil angeschlossenen Meßzugwinde bei der Meßfahrt des Meßkorbes durchgeführt werden. Vorzugsweise ist die Meßsonde wasserdicht ausge führt, so daß sie ohne Probleme unter Wasser bzw. Bentonit oder einer sonstigen Bohrflüssigkeit arbeiten kann. Ferner sendet die Meßsonde ihre Signale vorzugsweise in digitaler Form über Kabel oder elektrische Leitungen zum Bohr lochmund zu einer dort installierten Datenerfassungs- und Auswerteeinheit. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß eine solche Datenerfassungs- und Auswerteeinheit innerhalb der Meßsonde angeordnet ist. Die Auswertung der Signale übernimmt ein Rechner, der aus den gelieferten Daten die Kurs- und Neigungswerte berechnet und ggf. graphisch oder tabellarisch wiedergibt. Mit diesem Meßsystem ist auch eine Auswertung der durch eine kontinuierliche Fahrt des Meßkorbes ermittelten Daten möglich.Within the scope of the invention, the measuring basket can be made using a Winch or directly into the borehole with an excavator rope or inserted the slot and because of its own weight can be retracted. The spring-loaded rollers are pressed outwards so that they are at the Bohr hole wall. This allows fluctuations in terms of borehole diameter or dimension Track fluctuations in a slot. Due to the spring-elastic support of the measuring basket, it is possible that the middle part of the basket is always centered in the borehole or Slot at each retracted depth in each Cross section is centered. The devil measurement can either over the rope of the winch or over the excavator rope or by means of a connected parallel to the excavator rope Measuring winch carried out during the measuring run of the measuring basket will. The measuring probe is preferably made watertight leads, so that they are under water or bentonite without problems or other drilling fluid can work. Further the probe sends its signals preferably in digital Form via cable or electrical lines for drilling lochmund to a data acquisition and Evaluation unit. But there is also the possibility that such a data acquisition and evaluation unit within the measuring probe is arranged. The evaluation of the signals a computer takes over the data from the data Course and incline values are calculated and, if necessary, graphically or reproduces in tabular form. With this measurement system too an evaluation of the by a continuous drive of the Data determined from the measuring basket.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher er läutert. Es zeigen:In the following, the invention is based on only one Embodiment showing drawing he closer purifies. Show it:

Fig. 1 in Draufsicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Lage und Orientierung von Bohr löchern in einem Bohrloch, Fig. 1 in top view a device according to the invention for determining the position and orientation of drilling holes in a well,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in schematischem Aufriß, Fig. 2 shows the object of Fig. 1 in schematic elevation,

Fig. 3 in schematischer Darstellung die Vorrichtung bei einem Meßvorgang im Bohrloch und Fig. 3 shows a schematic representation of the device during a measurement process in the borehole and

Fig. 4 einen Querschnitt Q-Q durch den Gegenstand nach Fig. 3. Fig. 4 shows a cross section QQ through the subject of FIG. 3.

In Fig. 1 ist ein Meßkorb 1 in einem Bohrloch 2 schema tisch dargestellt. Der Meßkorb 1 ist in dem Bohrloch ver fahrbar und weist eine Meßsonde 3 mit Beschleunigungs messern für Neigungsermittlungen und mit einem kreiselge stützten Meßsystem zum Erfassen von Verdrehungen bzw. Winkeländerungen der Meßsonde 3 und folglich des Meßkorbes 1 in zentraler Position und mit um die vertikale Sondenachse drehbarer Lagerung 4 angeordnet. Die Beschleunigungsmesser und das kreiselgestützte Meßsystem sind nicht dargestellt. Ferner ist der Meßkorb 1 mit federelastischer Abstützung 5 gegen die Bohrlochwandung in dem Bohrloch 2 zentriert. Die Meßsonde 3 ist an ihrem oberen Ende mittels eines Zentriertellers 6 sowie mittels Zentrierscheiben 7 und einer Klemm- und Prismenführung 8 gehalten. An ihrem unteren Ende ist die Meßsonde 3 mittels eines konischen Lagerzapfens 9 in einem Zentrierring 10 gelagert. Der Meßkorb 1 ist in zwei Ebenen mittels Rollen 11 gegen die Bohrlochwandung 12 abgestützt. Von den über den Korbumfang in vorgegebener Verteilung angeordneten Rollen 11 sind eine oder mehrere Rollen federgelagert. Nach dem Ausführungsbeispiel sind sämtliche Rollen 11 federgelagert. Die Abstützung des Meßkorbes 1 an der Bohrlochwandung 12 erfolgt in mindestens drei Punkten, die eine Ebene definieren. Diese Punkte sind gleichzeitig die Berührungspunkte der Rollen 11 mit der Bohrlochwandung 12. Um die Ausrichtung des Meßkorbes 1 in einem Bohrloch 2 zu ermöglichen, weist der Meßkorb 1 in einer zweiten Ebene ebenfalls drei Berührungspunkte mit der Bohrlochwandung 12 auf. Durch die zweite Ebene wird die Ausrichtung des Meßkorbes 1 mit der Tiefe bestimmt. In jeder Ebene der Berührung bzw. Abstützung des Meßkorbes 1 gegen die Bohrlochwandung 12 weist der Meßkorb 1 horizontale Aussteifungen 13 auf, welche das Zentrum des Meßkorbes 1 mit Stützarmen 14 verbinden. Beide Ebenen können über vertikale Aussteifungen 15 an den Verbindungsstellen zwischen den horizontalen Aussteifungen 13 und den Stützarmen 14 verbunden sein. Die Stützarme 14 sind als längenverstellbare Stützarme ausgebildet, um eine Anpassung an unterschiedliche Bohrlochdurchmesser zu erreichen. Das gelingt in einem vorgegebenen Bereich auch über die Federabstützung der Rollen 11. Die in der Mitte des Meßkorbes 1 zentrierte Meßsonde 3 ermöglicht aufgrund ihrer Ausstattung mit einerseits Beschleunigungsmessern, andererseits einem kreiselgestützten Meßsystem, daß sowohl Abweichungen der Meßsonde 3 von der vertikalen Achse als auch Verdrehungen der Meßsonde, nämlich Winkeländerungen um die vertikale Achse registriert werden können.In Fig. 1, a Meßkorb 1 in a well bore 2 is illustrated schematically. The measuring basket 1 is mobile in the borehole and has a measuring probe 3 with accelerometers for determining inclinations and with a gyro-based measuring system for detecting twists or changes in the angle of the measuring probe 3 and consequently the measuring basket 1 in a central position and with rotatable about the vertical probe axis Storage 4 arranged. The accelerometers and gyro-based measurement system are not shown. Furthermore, the measuring basket 1 is centered with resilient support 5 against the borehole wall in the borehole 2 . The measuring probe 3 is held at its upper end by means of a centering plate 6 and by means of centering disks 7 and a clamping and prismatic guide 8 . At its lower end, the measuring probe 3 is mounted in a centering ring 10 by means of a conical journal 9 . The measuring basket 1 is supported in two planes by means of rollers 11 against the borehole wall 12 . Of the rollers 11 arranged in a predetermined distribution over the basket circumference, one or more rollers are spring-loaded. According to the embodiment, all rollers 11 are spring-loaded. The measuring basket 1 is supported on the borehole wall 12 in at least three points which define a plane. These points are also the points of contact of the rollers 11 with the borehole wall 12 . The orientation of the Meßkorbes 1 in a borehole 2 to enable, the Meßkorb 1 in a second plane also on three points of contact with the borehole wall 12th The alignment of the measuring basket 1 with the depth is determined by the second level. In each level of the contact or support of the measuring basket 1 against the borehole wall 12 , the measuring basket 1 has horizontal stiffeners 13 which connect the center of the measuring basket 1 to support arms 14 . Both levels can be connected via vertical braces 15 at the junctures between the horizontal braces 13 and the support arms 14 . The support arms 14 are designed as length-adjustable support arms in order to adapt to different borehole diameters. In a predetermined range, this is also possible via the spring support of the rollers 11 . The centered in the middle of the Meßkorbes 1 probe 3 enables due to its equipment with one hand, accelerometers, on the other hand, a gyro-based measuring system that both deviations of the measuring probe 3 of the vertical axis as well as rotations of the probe, namely, angular changes can be registered to the vertical axis.

In Fig. 2 ist der Meßkorb 1 mit der Meßsonde 3 im Aufriß innerhalb des Bohrloches 2 dargestellt. Die Meßsonde 3 ist an ihrem unteren Ende mittels des Zentrierringes 10, der im Meßkorb 1 befestigt ist, zentrisch mit dem konischen Lagerzapfen 9 im Meßkorb 1 installiert. Der Meßkorb besitzt Öffnungen 16, die das Fixieren der Meßsonde 3 innerhalb des Meßkorbes 1 mit drehender Lagerung 4 ermöglicht. Durch diese Öffnungen 16 kann in einer hierfür vorgesehenen Bohrung vertikal zur Längsachse der Meßsonde 3 ein Okular 17 angebracht werden, durch welches ein Festpunkt 18 außerhalb des Bohrloches 2 direkt über dem Bohrlochmund angepeilt werden kann, um die Orientierung der Meßsonde 3 auf ein festes Koordinatensystem beziehen zu können. Schließlich wird am oberen Ende der Meßsonde 3 über einen wasserdichten Anschluß ein Kabel 19 geführt, durch welches die Daten der Beschleunigungsmesser und Kreisel bzw. ihrer Sensoren an den Bohrlochmund und dann weiter an eine Datenerfassungs- und Auswerteeinheit gelangen. Alternativ kann das Kabel 19 auch direkt an ein Baggerseil angeschlossen werden, falls das Baggerseil die Möglichkeit einer Datenübertragung bietet. Über eine entsprechende Software kann dann die Auswertung über Tage durchgeführt werden. Im übrigen weist der Meßkorb 1 eine Kranöse 20 auf, die das Aufwärts- und Abwärtsverfahren des Meßkorbes 1 in dem Bohrloch 2 mittels des Seiles einer Seilwinde oder eines Baggerseils ermöglicht.In Fig. 2 the Meßkorb 1 is shown with the measurement probe 3 in elevation within the borehole 2. The measuring probe 3 is installed at its lower end by means of the centering ring 10 , which is fastened in the measuring basket 1 , centrally with the conical bearing pin 9 in the measuring basket 1 . The measuring basket has openings 16 which enable the measuring probe 3 to be fixed within the measuring basket 1 with a rotating bearing 4 . Through these openings 16 , an eyepiece 17 can be attached vertically to the longitudinal axis of the measuring probe 3 , through which a fixed point 18 outside the borehole 2 can be aimed directly above the borehole mouth, in order to relate the orientation of the measuring probe 3 to a fixed coordinate system to be able to. Finally, a cable 19 is guided at the upper end of the measuring probe 3 via a watertight connection, through which the data from the accelerometers and gyroscopes or their sensors reach the mouth of the borehole and then further to a data acquisition and evaluation unit. Alternatively, the cable 19 can also be connected directly to an excavator rope if the excavator rope offers the possibility of data transmission. The evaluation can then be carried out over days using appropriate software. In addition, the measuring basket 1 has a crane eye 20 which enables the measuring basket 1 to be moved up and down in the borehole 2 by means of the cable of a cable winch or an excavator cable.

In Fig. 3 ist der Verlauf des Bohrloches 2 über die Tiefe schematisch dargestellt. In dem Bohrloch 2 wird der Meßkorb 1 eingestellt und mit Hilfe des Okulars 17 die Meßsonde 3 an dem Festpunkt 18 orientiert. Danach wird der Meßkorb 1 mit der Meßsonde 3 in das Bohrloch 2 hineingelassen. In den Positionen a, b und c werden jeweils die Neigungen zur Vertikalen Z gemessen und sind schematisch für eine Achse durch den Winkel zwischen Z und den Richtungen A, B und C jeweils gekennzeichnet. Gleichzeitig wird von dem Kreisel die jeweilige Winkeländerung mit der Tiefe zwischen der Meßsonde 3 am Bohrlochmund und dem Festpunkt 18 registriert, so daß auch die Lage des Mittelpunktes der Meßsonde 3 bzw. des Meßkorbes 1 bei jeder Tiefe mit dem Punkten A′, B′ und C′ angegeben werden kann. Dadurch kann der Verlauf des Bohrloches 2 mit der Tiefe dreidimensional aufgezeichnet werden.In Fig. 3 the course of the borehole 2 is shown schematically over the depth. The measuring basket 1 is set in the borehole 2 and the measuring probe 3 is oriented at the fixed point 18 with the aid of the eyepiece 17 . Then the measuring basket 1 with the measuring probe 3 is let into the borehole 2 . In the positions a, b and c, the inclinations to the vertical Z are measured in each case and are schematically identified for an axis by the angle between Z and the directions A, B and C. At the same time the respective angular change with the depth between the measuring probe 3 at the mouth of the borehole and the fixed point 18 is registered by the gyroscope, so that the position of the center of the measuring probe 3 or the measuring basket 1 at any depth with the points A ', B' and C 'can be specified. The course of the borehole 2 with the depth can thereby be recorded three-dimensionally.

Claims

1. A method for determining the positional accuracy of boreholes and slots in the subsoil by means of a measuring probe with accelerometers arranged in two mutually orthogonal and in a plane perpendicular to the direction of gravitational acceleration for determining the inclination, after which the measuring probe detects the deviations from the vertical in each predefined borehole or slot depth detected in this plane, characterized in that the measuring probe has at least one gyroscope for detecting the angular changes around the longitudinal axis of the accelerometer and when the measuring probe is moved in the borehole or slot by means of the detected angular changes, a rolling of the accelerometers around its longitudinal axis is determined .

2. The method according to claim 1, characterized in that the angular changes by three by means of several gyroscopes orthogonal axes can be determined.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized net that carried out in the borehole or slot relative measurements by geodetic measurements in relation to certain fixed points on a given coordinate system.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized that the measurements by an uneven Broken method of the measuring probe in the borehole or Slit can be made continuously.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the measurements when lowering the Measuring probe in the borehole or slot or after reaching it the deepest of the borehole or slot when driving up the Measuring probe in the borehole or slot or when moving the Measuring probe can be made in both directions.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the continuous measurement up to a measuring speed of 20 m / min.

7. The method according to any one of claims 1 to 3, 5 or 6, characterized in that the measurements in sections be made and the respective measuring sections the dimensions of the measuring probe and / or the borehole or Slot.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized in that simultaneously with the inclination and Angle measurement a depth and / or temperature measurement is made.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized in that all measurement data on a in the Measuring probe or data located outside the measuring probe acquisition and evaluation unit are processed.

10. The device for performing the method according to one of claims 1 to 9, with a movable in the borehole or in the slot measuring basket, characterized in that in the measuring basket ( 1 ) a measuring probe ( 3 ) with accelerometers for inclination measurements and with a gyro-based Measuring system for detecting rotations of the measuring probe ( 3 ) or the measuring basket ( 1 ) is arranged in a centered position and with a bearing rotatable about the vertical probe axis, and that the measuring basket ( 1 ) with spring-elastic support ( 5 ) against the borehole or slot wall centered in the borehole ( 2 ) or slot and movable.

11. The device according to claim 10, characterized in that the measuring probe ( 3 ) is held at its upper end by means of a centering plate ( 6 ) and centering discs ( 7 ) and by means of a clamping and prismatic guide ( 8 ) and at its lower end by means of a conical bearing journal ( 9 ) is mounted in a centering ring ( 10 ).

12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that the measuring basket ( 1 ) is supported in two levels by means of rollers ( 11 ) or runners against the borehole or slot wall ( 12 ) and of the rollers arranged over the basket circumference in a predetermined distribution ( 11 ) or skids one or more rollers ( 11 ) or skids are spring-loaded.

13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the measuring basket ( 1 ) has support arms ( 14 ) distributed over the circumference of the basket, for example three support arms ( 14 ) in a star-like arrangement which carry the rollers ( 11 ) or runners .

14. Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the support arms ( 14 ) are designed as length-adjustable arms.

15. Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the superposed and optionally spring-loaded rollers ( 11 ) or runners lie on an axis parallel to the longitudinal axis of the measuring basket ( 1 ).

16. The device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the measuring probe ( 3 ) has an eyepiece ( 17 ) and an opening ( 16 ) in the measuring basket ( 1 ) has a fixed point ( 18 ) outside the borehole ( 2 ) or Slot can be targeted and that changes in the angle of the measuring probe can be related to an axis between the fixed point ( 18 ) and the center of the borehole or slot.

17. The device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the measuring basket ( 1 ) can be moved by means of a cable winch in the borehole ( 2 ) or slot.

18. Device according to one of claims 10 to 17, characterized in that a data acquisition and evaluation unit is arranged within the measuring probe ( 3 ) and / or the measuring basket ( 1 ) is connected via cable to a data acquisition and evaluation unit for days.

19. Device according to one of claims 10 to 18, characterized in that the data determination after Above ground using a winch rope or an excavator rope takes place and in the rope concerned electrical lines are integrated.

20. Device according to one of claims 10 to 19, characterized in that the measuring probe ( 3 ) is made watertight.

21. Device according to one of claims 10 to 20, characterized in that the measuring basket ( 1 ) is designed as a cylindrical or box-shaped body or as a chassis.