DE3740700C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren zum Orten von
Bohrhindernissen und Fremdkörpern im Erdreich nach dem
Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Ein solches Verfahren wird zur Vorbereitung von Boh
rungen zur Herstellung eines Tunnelquerschnitts be
nötigt, um Inhomogenitäten im Erdreich rechtzeitig
festzustellen. Die Tunnelquerschnitte werden in der
Regel nach dem Prinzip des hydraulischen Rohrvortriebes
hergestellt, bei dem ein Rohr in das Gebirge vorgepreßt
und dabei gleichzeitig der anstehende Boden verdrängt,
bzw. abgebaut und gefördert wird. Da im Regelfall der
Baugrund nur eine geringe Homogenität aufweist, besteht
ein Interesse beim Herstellen des Tunnelquerschnitts
Kenntnisse über den Baugrund zu gewinnen, um ein ge
eignetes Vortriebssystem auszuwählen und/oder um
Hindernisse zu beseitigen oder zu umgehen, insbe
sondere, wenn die Ortsbrust, zum Beispiel bei kleinen
Tunnelquerschnitten nicht zugänglich ist. Störungen
oder Hindernisse im Lockergestein können in Form von
Steinen, Findlingen, im Boden verbliebenen Bauwerks
resten problematisch sein. Ferner können im Baugrund
Wasserblasen, Sandblasen, Steinnester oder auch Bomben
aufgefunden werden.
Während des Bohrens werden diese Hindernisse durch das
Ansteigen der Pressenkräfte, die verringerte Vortriebs
leistung und insbesondere akustisch durch einen im Vor
triebsschild installiertes Mikrophon bemerkt.
Größere Hindernisse werden beseitigt, indem diese im
Bereich des Schneidkopfes der Vortriebsmaschine frei
gelegt werden, zum Beispiel durch Ausheben einer Hilfs
baugrube von der Straßenoberfläche aus. Eine andere
Möglichkeit besteht darin, die Hindernisse durch
Sprengen zu verkleinern.
Bei Tunnelquerschnitten, die in der Nähe der Straßen
oberfläche verlaufen, können Meßverfahren von der
Straßenoberfläche aus verwendet werden, um Bohrhinder
nisse oder Bodeninhomogenitäten aufzufinden. Diese Meß
verfahren versagen jedoch bei tiefer angeordneten Tun
nelquerschnitten bzw. weisen eine nicht ausreichende
Ortungsgenauigkeit auf.
Aus der Druckschrift Fritsch, Volker: Geoelektrische
Baugrunduntersuchung, Berlin 1960, VEB Verlag für Bau
wesen Berlin, Seite 130 bis 135, ist bekannt, vor dem
Bau eines Tunnels Sondierbohrungen im Bereich der Tun
nelachse vorzunehmen. Es hat sich allerdings gezeigt,
daß diese Sondierbohrungen, in denen offensichtlich nur
Gesteinsproben entnommen werden, keine zufriedenstel
lende Vorfelderkundung ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meß
verfahren zum Orten von Bohrhindernissen oder Boden
inhomogenitäten zu schaffen, das eine zuverlässige und
genaue Ortung ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die
Merkmale des Hauptanspruchs.
Die Herstellung einer Hilfsbohrung ermöglicht das Auf
suchen von Hindernissen vor dem Auffahren von Tunnel
querschnitten. Dadurch können rechtzeitig geeignete
Maßnahmen getroffen werden, zum Beispiel die Umgehung
der Hindernisse oder die Auswahl eines geeigneten Vor
triebswerkzeuges. Dadurch werden Schäden an den teuren
Bohrwerkzeugen vermieden und die Bohrtätigkeit nicht
zwecks Beseitigung von Hindernissen unterbrochen
werden. Auf diese Weise werden extrem hohe Kosten, die
zum Freilegen und Beseitigen des Hindernisses und durch
den längeren Stillstand der Bohrtätigkeit an der Bau
stelle entstehen würden, vermieden.
Die Hilfsbohrung kann auch während der Bohrtätigkeit
zur Herstellung des Tunnelquerschnitts wiederverwendet
werden, um mit dem gleichen Meßgerät die Lage des Bohr
kopfes zu orten. Die Hilfsbohrung ermöglicht es, das
unmittelbare Umfeld des herzustellenden Tunnelquer
schnitts genau zu untersuchen, wobei Meßgeräte mit
einer erheblich geringeren Reichweite eingesetzt werden
können, als bei oberirdischen Messungen. Diese unter
irdisch einzusetzenden Meßgeräte können infolge der ge
ringeren Anforderung an die Leistungsfähigkeit kosten
günstiger und letztlich genauer arbeiten als oberir
disch einzusetzende Meßgeräte.
Eine Wiederbenutzung der Hilfsbohrung ist auch zur
späteren Kontrolle der in dem Tunnelquerschnitt be
findlichen Betonröhren auf Beschädigung möglich. Ferner
können die Hilfsbohrungen später für Versorgungs
leitungen aller Art verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei unterir
dischen Messungen weniger Störungen auf das Meßgerät
einwirken als beim oberirdischen Einsatz.
Die Abtastung des umliegenden Erdreiches erfolgt im
wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse der Hilfs
bohrung, wobei durch eine gleichzeitige Linearbewegung
des Meßgerätes in der Hilfsbohrung und eine kontinuier
liche Drehung der Abtastrichtung um die Längsachse der
Hilfsbohrung herum das umliegende Erdreich schrauben
förmig abgetastet wird. Auf diese Weise ist eine genaue
winkelmäßige Ortung bei kontinuierlicher Messung in
einem Durchgang möglich.
Alternativ erfolgt die Abtastung durch das Meßgerät
sektorenweise, wobei das Meßgerät entsprechend der An
zahl der Sektoren mehrfach durch die Hilfsbohrung hin
und zurückbewegt werden muß. Bei diesem Verfahren wird
keine Vorrichtung benötigt, die die Abtastrichtung
kontinuierlich ändert, wodurch die Kosten für das Meß
gerät reduziert werden.
Die Hilfsbohrung kann auch als mit dem Tunnelquer
schnitt konzentrische Bohrung angelegt werden. Dann
kann bei dem späteren Auffahren des Tunnelquerschnitts
die Hilfsbohrung als Führungsbohrung verwendet werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß mehrere Hilfsbohrungen
im Abstand von dem später herzustellenden Tunnelquer
schnitt angeordnet werden. Mit Hilfe mehrerer Hilfs
bohrungen können die Messungen überlappend durchgeführt
werden, wodurch die Ortungssicherheit erhöht wird.
Vorzugsweise wird als Meßgerät ein Radarmeßgerät ver
wendet. Das Radarverfahren benutzt elektromagnetische
Wellen, um reflektierende Gegenstände aufzufinden und
zu orten. Das Radarmeßgerät sendet ein Signal aus und
empfängt das zurückkommende Echo. Die Laufzeit, die dem
Hin- und Rückweg entspricht, ist direkt proportional
der Entfernung und kann in Verbindung mit einer Winkel
information der Abstrahlrichtung der Richtstrahlantenne
als genaues Ortungssignal verwendet werden.
Die Radarmessungen können auch als Durchstrahlungsmes
sungen durchgeführt werden. Der Vorteil besteht darin,
daß geringere, zum Beispiel durch Reflektionen ausge
löste Störungen, auftreten und daß die Reichweite höher
ist bzw. das Meßsignal stärker ist als bei Reflexions
messungen.
Als Meßgerät kann auch ein Feldstärkemeßgerät verwendet
werden, dessen Aufnahmeantenne ausrichtbar ist.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine zwischen Bauschächten verlaufende Hilfs
bohrung,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Anordnung von drei Hilfsbohrungen,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,
und
Fig. 5 eine weitere Anordnung von drei Hilfsbohrungen
um einen Tunnelquerschnitt zur Durchführung
einer Durchstrahlungsmessung.
Bei dem unterirdischen Auffahren von Tunnelquerschnit
ten 1 sind Baugruben erforderlich. Der Vortrieb beginnt
in einer Startbaugrube 2, in der an der dem Tunnelquer
schnitt 1 gegenüberliegenden Rückwand das Pressenwider
lager zur Ableitung der Vortriebskräfte angeordnet ist,
und endet in der Zielbaugrube 3, die zur Bergung der
Vortriebsmaschine dient.
In Fig. 1 ist eine unter der Erd- oder Straßenober
fläche 4 angeordnete Hilfsbohrung 5 dargestellt, die
zwischen den Schächten der Startbaugrube 2 und der
Zielbaugrube 3 im wesentlichen konzentrisch zu dem ge
planten Tunnelquerschnitt 1 verläuft. Die Bohrung 5 ist
mit einem geeigneten Rohr 6 verkleidet, zum Beispiel
aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff.
Innerhalb der Hilfsbohrung 5 kann ein Transportschlit
ten 7 zwischen der Start- und der Zielbaugrube hin- und
herbewegt werden. Der Transportschlitten 7 dient zur
Aufnahme eines Meßgerätes, das wie durch gestrichelte
Linien schematisch dargestellt unter einem Winkel von
ca. 90° zur Längsachse der Hilfsbohrung 5 einen Richt
strahl in das Umfeld entsendet, um ein Hindernis 8 für
die Bohrung zu orten. Das Meßgerät kann aus einem
Radargerät bestehen, das Impulsserien abgibt und von
einem Hindernis 8 zurücklaufende Echoimpulse empfängt.
Die Impulsfolgefrequenz eines Radargerätes richtet sich
nach der gewünschten Reichweite. Die Radarmessungen
erfolgen mit einer Frequenz zwischen 60 MHz und 1,20
GHz. Die Richtstrahlantenne des Radars strahlt dabei
beispielsweise unter einem Winkel von 25 bis 30° ab.
Die Entfernung zu dem Hindernis 8 bestimmt man aus der
Laufzeit des impulsförmigen Signals für den Weg hin und
zurück. In Verbindung mit dem Winkel, unter dem die
Richtstrahlantenne momentan abstrahlt und dem binären
Positionssignal des Schlittens 7, ergibt sich ein ge
naues Ortungssignal.
Dabei kann die Ortung in bezug auf den Abstrahlwinkel
der Impulssignale entweder dadurch erfolgen, daß bei
kontinuierlicher Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des
Schlittens 7, vorzugsweise mit konstanter Geschwindig
keit, die Richtstrahlantenne des Radargerätes konti
nuierlich gleichförmig rotiert. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, daß die Richtstrahlantenne einen be
stimmten Sektor des Umfeldes abtastet und der Schlitten
unter Beibehaltung des Abstrahlwinkels der Richtstrahl
antenne einmal durch die Hilfsbohrung vollständig hin
durchgezogen wird und daß anschließend die Richtstrahl
antenne so verdreht wird, daß ein sich an den ersten
Sektor anschließender zweiter Sektor erfaßt wird, wozu
der Schlitten erneut durch die Hilfsbohrung 5 hindurch
geführt werden muß.
Fig. 2 zeigt den strichpunktiert dargestellten Tunnel
querschnitt 1 im Schnitt entlang der Linie II-II in
Fig. 1. Die Hilfsbohrung 5 verläuft dabei konzentrisch
zu dem später herzustellenden Tunnelquerschnitt. Die
Hilfsbohrung 5 kann bei dem späteren Auffahren des Tun
nelquerschnitts als Führungsbohrung verwendet werden,
so daß die Gefahr des Verlaufens der Tunnelbohrung ver
ringert wird.
Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine Anordnung von drei
Hilfsbohrungen 5, die um einen später herzustellenden
Tunnelquerschnitt 1 angeordnet sind, wobei diese
Hilfsbohrungen 5 nicht gleichmäßig auf dem Umfang des
Tunnelquerschnitts verteilt sein müssen. Der Schlitten
7 mit dem Meßgerät wird durch alle drei Hilfsbohrungen
hindurchgefahren, so daß mehrere Ortungssgignale vor
liegen, die in Kombination nicht nur eine genauere
Ortung des Hindernisses 8 ermöglichen, sondern auch
Informationen über die räumliche Ausdehnung des Hinder
nisses liefern. Die dünnen strichpunktierten Linien
deuten dabei die erforderliche Mindestreichweite des
Meßgerätes an. Die Hilfsbohrungen haben einen Mindest
abstand von dem Tunnelquerschnitt 1, der so bemessen
ist, daß die Hilfsbohrungen 5 außerhalb der Bohrungs
toleranz liegen und diese nicht beim späteren Auffahren
des Tunnelquerschnitts beschädigt werden. Die Hilfsboh
rungen können nämlich zur Ortung des Bohrkopfes, zur
späteren Kontrolle von Rohrleitungen im Tunnelquer
schnitt und der Auskleidungen des Tunnelquerschnitts
und für Versorgungsleitungen wiederverwendet werden.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht zu Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine weitere Anordnung von drei Hilfs
bohrungen um den Tunnelquerschnitt 1, bei dem von der
unteren Hilfsbohrung 5 aus Sendeimpulse abgestrahlt
werden, die von einem weiteren Meßgerät in einer der
anderen Hilfsbohrungen 5 oder in beiden Hilfsbohrungen
5 empfangen werden. Dieses Durchstrahlungsverfahren hat
den Vorteil, eine höhere Signalintensität zu erzeugen,
bzw. eine größere Reichweite z.B. bei großen Tunnel
querschnitten zuzulassen.
Claims (10)
1. Meßverfahren zum Orten von Bohrhindernissen und
Fremdkörpern im Erdreich beim unterirdischen Auf
fahren von Tunnelquerschnitten durch Herstellen
mindestens einer Hilfsbohrung in der Nähe des später
herzustellenden Tunnelquerschnitts,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Meßgerät zum Abtasten des Erdreichs im Um
feld der Hilfsbohrung durch die Hilfsbohrung hin
durchgezogen wird und daß die Abtastung im wesent
lichen rechtwinklig zu der zur Tunnelachse im we
sentlichen parallelen Längsachse der Hilfsbohrung
erfolgt.
2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß durch eine gleichzeitige Linearbewegung des
Meßgerätes in der Hilfsbohrung und eine kontinuier
liche Drehnung der Abtastrichtung um die Längsachse
der Hilfsbohrung herum das umliegende Erdreich
schraubenförmig abgetastet wird.
3. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abtastung sektorenweise durch meh
rere Hin- und Herfahrten des Meßgerätes durchgeführt
wird.
4. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Hilfsbohrung im
wesentlichen mit dem später herzustellenden Tun
nelquerschnitt konzentrisch ist.
5. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß mehrere Hilfsbohrungen im
Abstand von dem später herzustellenden Tunnelquer
schnitt angeordnet werden.
6. Meßverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Hilfsbohrungen in einem Abstand
von dem später herzustellenden Tunnelquerschnitt
gebohrt werden, der mindestens der maximal zu
lässigen Bohrtoleranz entspricht.
7. Meßverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Hilfsbohrungen derart an
geordnet werden, daß die Verbindungslinie zwischen
zwei Hilfsbohrungen im wesentlichen tangential zum
Außendurchmesser des Tunnelquerschnitts verläuft.
8. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß als Meßgerät ein Radar
meßgerät verwendet wird und daß die Radarmessungen
als Reflexmessungen durchgeführt werden.
9. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß als Meßgerät ein Radar
meßgerät verwendet wird und daß die Radarmessungen
als Durchstrahlungsmessungen durchgeführt werden.
10. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß als Meßgerät ein Feld
stärkemeßgerät verwendet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873740700 DE3740700A1 (de) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | Messverfahren zum orten von bohrhindernissen und fremdkoerpern im erdreich |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3740700A1 DE3740700A1 (de) | 1989-06-15 |
DE3740700C2 true DE3740700C2 (de) | 1990-11-29 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|---|
WO2003080988A2 (de) * | 2002-03-27 | 2003-10-02 | Tracto- Technik Gmbh | Bohrkopf und verfahren für das steuerbare horizontalbohren |
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1987
- 1987-12-01 DE DE19873740700 patent/DE3740700A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3740700A1 (de) | 1989-06-15 |
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