JPH08232573A - 掘削位置検出装置及び検出方法及び地中掘削方法 - Google Patents

掘削位置検出装置及び検出方法及び地中掘削方法

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JPH08232573A
JPH08232573A JP7038264A JP3826495A JPH08232573A JP H08232573 A JPH08232573 A JP H08232573A JP 7038264 A JP7038264 A JP 7038264A JP 3826495 A JP3826495 A JP 3826495A JP H08232573 A JPH08232573 A JP H08232573A
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JP
Japan
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excavator
buoy
wire
excavation
load
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JP7038264A
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English (en)
Inventor
Naoki Bo
直樹 坊
Naota Itoyama
直太 糸山
Akira Chin
明 陳
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TONE CHIKA GIJUTSU KK
Original Assignee
TONE CHIKA GIJUTSU KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削機などによる掘削位置を、単純な構造で
正確に検出できる掘削位置検出装置及び検出方法及び地
中掘削方法を提供すること。 【構成】 タンク1の液面を浮動するブイ2に固定した
ブリッジ3及び支持棒4から、ブイ2の浮力により垂下
するワイヤ6を掘削機に連結し、ワイヤ6上の一点で
X、Y方向へ荷重変換器8a、8bの荷重検出バー7
a、7bを取付け、荷重検出バー7a、7bの取付位置
より上のワイヤはブイにより鉛直を保ち、下は掘削機の
位置により鉛直線との間で角度を生じるので、荷重検出
バー7a、7bにはブイ2の浮力によるワイヤ張力と、
角度に対応する荷重が発生し、2台の荷重変換器8a、
8bにより、掘削機のX、Yの2方向の移動を検出でき
る。 【効果】 掘削機の位置や姿勢を正確に測定できるの
で、掘削機の正しい姿勢制御が可能となり、掘削孔の鉛
直性を高精度に維持して掘削することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は掘削位置検出装置及び検
出方法及び地中掘削方法に係り、特に地中を鉛直に掘削
するのに好適な掘削位置検出装置及び検出方法及び地中
掘削方法に関する。
【0002】
【従来の技術】地中に連続壁などを施工するために地中
掘削が行われる。この種の地中掘削は地表から掘削機を
垂下し、掘削機下部の回転掘削刃で地中を掘削しなが
ら、掘削機を地中鉛直方向へ掘進させる。この場合、掘
削孔の鉛直性を維持することが重要であるが、例えば大
深度の掘削をする場合、地層の状態や、地中の岩石など
のため、地中鉛直方向へ掘削機を直進させることは極め
て困難であった。
【0003】このような問題に対処するため、地上から
繰り出せるようにした変位測定用のワイヤの先端を掘削
機に取付け、このワイヤの水平方向に不動な0点を掘削
孔の地上開口部に設け、この不動点と地中の掘削機との
間のワイヤをたるまないように張り、このワイヤと鉛直
方向とのなす変位角を測定して掘削機の不動点からの水
平変位量を求めるか、或いは、この不動点付近のワイヤ
の水平変位量から、それに比例する掘削機の水平変位量
を求め、この水平変位量が少なくなるように掘削機の姿
勢を制御する方法がある。(例えば、特開平2−108
790号公報参照。)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
変位測定方法には、以下の問題点があった。 地中深く掘進した掘削機の変位量に比較して、地上
におけるワイヤの変位量はごく僅かであり、この微小な
量から掘削機の変位量を求めるため、誤差が生じやす
い。 振動などのため、地上における不動点の設定が難し
く、そのため、測定精度を上げることが困難であった。 人間の目で確認するという、最も確実な直読方式が
採用できない。 これらの理由から、複雑で高価な計測器を用いるこ
とになるが、コストが高くなる割には、精度の高い測定
が困難であった。
【0005】本発明の目的は、上記課題に鑑みなされた
もので、掘削機などによる掘削位置を、単純な構造で正
確に検出できる掘削位置検出装置及び検出方法及び地中
掘削方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の掘削位置検出装置は、タンクと、前記タンク
内の液面を浮動するブイと、前記ブイに固定されたブリ
ッジ及び支持棒に連結され、かつ前記ブイの浮力により
垂下されたワイヤを掘削機に連結するとともに、ブイの
鉛直線上で、かつ下方のワイヤ上の一点に、X、Yの2
方向へ、2台の荷重変換器の荷重検出バーを取り付けた
ことを特徴とするものである。
【0007】また、上記目的は、タンクと、前記タンク
内の液面を浮動するブイと、前記ブイに固定されたブリ
ッジ及び支持棒に連結され、かつ前記ブイの浮力により
垂下されたワイヤを掘削機に連結するとともに、ブイの
鉛直線上で、かつ下方のワイヤ上の一点に、X、Yの2
方向へ、2台の荷重変換器の荷重検出バーを取り付け、
前記荷重検出バーの取付け位置より上のワイヤの張力
と、前記取付け位置より下の前記掘削機の位置に応じて
前記鉛直線との間で生じる角度とから、前記掘削機の
X、Yの2方向の移動を検出することを特徴とする検出
方法によって達成される。
【0008】
【作用】上記構成によれば、掘削機の位置がずれたりす
ると、荷重検出バーの取付け位置より上のワイヤはブイ
により鉛直を保ち、取付け位置より下のワイヤは、掘削
機の位置に応じて鉛直線との間で角度を生じるので、荷
重検出バーにはブイの浮力に起因するワイヤ張力と、角
度に対応する荷重が発生し、2台の荷重変換器により、
掘削機のX、Yの2方向の移動を検出することができる
ので、掘削位置を正確に検出することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。図1は、本発明の一実施例を示す説明図で、図
1(a)は側面、図1(b)は図1(a)のAA断面を
示す図である。図1(a)、(b)において、1はタン
ク、2はタンク1に浮かせたブイ、3は円環状のブイ2
に掛け渡したブリッジ、4はブリッジ3に鉛直方向へ取
り付けた支持棒、5はタンク1内に充填され、ブイ2を
浮上させている水等の液体、6は支持棒4から鉛直方向
へ垂下され、掘削機に連結されるワイヤ、7a、7b
は、ワイヤ6上の一点に取り付けられ、X、Yの2方向
の変位荷重を受ける荷重検出バー、8a、8bは、荷重
検出バー7a、7bの受ける荷重から掘削機の変位した
位置を検出する荷重変換器である。
【0010】次に、本実施例の作用を説明する。本実施
例は上記のように構成したので、タンク1と、タンク1
内の液体5の液面を浮動するブイ2と、ブイ2に固定さ
れたブリッジ3及び支持棒4に連結され、かつブイ2の
浮力により垂下されたワイヤ6を掘削機に連結するとと
もに、ブイ2の鉛直線上で、かつ下方のワイヤ6上の一
点に、X、Yの2方向へ、2台の荷重変換器8a、8b
の荷重検出バー7a、7bを取り付け、荷重検出バー7
a、7bの取付け位置より上のワイヤは、ブイにより鉛
直を保ち、取付け位置より下のワイヤは、掘削機の位置
に応じて鉛直線との間で角度を生じるので、荷重検出バ
ー7a、7bには、ブイ2の浮力に起因するワイヤ張力
と、前記角度に対応する荷重が発生し、下式(1)、
(2)に基づいて、2台の荷重変換器8a、8bによ
り、掘削機のX、Yの2方向の移動を検出することがで
きる。
【0011】すなわち、ワイヤ張力をT、ワイヤに生じ
る鉛直方向との角度をθ、とすると、X方向の荷重F
x、Y方向の荷重Fyは、それぞれ下式(1)、(2)
から求めることができる。
【0012】θx=Tan~1(Fx/T)………(1) θy=Tan~1(Fy/T)………(2) 図2に、図1(a)のB部の詳細実施例を示す。図2に
おいて、21はワイヤ6を通してかしめ、固定するワイ
ヤ取付金具、22はワイヤ取付金具21に設けたボール
ベアリング、23、24はそれぞれ、荷重検出バー7の
両端に設けた連結器で、ピン25でピンの周りに回転可
能に連結している。尚、連結器23、24は、湾曲可能
なフレキシブルな部材を用いることもできる。
【0013】また、図8は連結器の他の実施例を示す。
図示するように、連結器の片側の平面に対し、連結バー
をはさみ、曲率半径Rの曲面で接触させることにより、
ワイヤの上下にともなって、θが変化してもlは不変と
なるので、荷重検出に影響を与えない。
【0014】すなわち、図8において、l=Lcosθ
+Rsin2θ+Rcosθ ∴ dl/dθ=−Lsinθ+2Rsinθcosθ−Rsinθ =sinθ(−L+2Rcosθ−R) =sinθ(−L+R) ここで、R=Lとすれば、dl/dθ=0となるので、
θが変化してもlは不変である。さらに、平面と曲率R
(=L)のかわりに、他の曲率どうしの組合せも可能で
ある。
【0015】図3にブイの拘束の実施例を示す。ブイ2
の動きが大きすぎる場合、計測結果の変動が大きく、計
測上の誤差の要因になる。図3に示す例は、拘束用に新
たにブイ2の直下を荷重変換器26で拘束したものであ
る。この他に、ブイの動きをCCDカメラで計測し、計
測値を補正する方法、あるいは、レーザ偏位計でブイの
直下のワイヤの偏位を計測して計測値を補正する方法も
可能である。
【0016】図4は、本発明の他の実施例を示すタンク
及びブイの断面図である。図4に示すように、本実施例
は、ブイ2の上部を密封性のある円板27で密封すると
ともに、この円板27の中心に支持棒4を取り付ける。
また、タンク1の上部に小穴を設けてバルブ28を介し
て外気と連絡する。
【0017】本実施例によれば、ワイヤ6の張力変動に
より、ブイ2が上下するが、気密室29の圧力変動によ
り、ブイ2の上下動を小さくするように働くので、荷重
検出バー7の上下動を少なくでき、計測誤差を小さくす
ることができる。また、バルブ28の調節により、気密
室29内と外気との出入りを制御することにより、上下
動を抑えるダンパー効果が期待できる。
【0018】次に、本実施例装置を用いた掘削方法のい
くつかの実施例を説明する。図5は検出位置が1個所の
場合の検出方法を示す図である。図5において、9は泥
水、10は掘削機、11は掘削機に設けられ、ワイヤ6
を巻回する滑車、12はウインチ、13は掘削機10の
回転ビット、14は掘削機10の鉛直方向の姿勢を維持
するためのアジャスタである。掘削機10の掘削偏位
は、荷重変換器8により検出することができる。
【0019】図6は、検出位置が2個所の場合の検出方
法を示す図である。図6に示すように、図5に示した位
置検出装置を2セット用いることにより、掘削機の鉛直
性を維持しながら、掘削機の回転偏位を計測することが
できる。
【0020】図7は、偏位の検出位置が1個所の場合
で、回転偏位の検出については、掘削機10にジャイロ
コンパス15を取付け、信号ケーブル16で受信する方
法である。本実施例でも掘削機位置および回転角を監視
しながら、掘削を行うことができる。
【0021】図9および図10は、本発明の他の実施例
を示し、図9は装置の断面図、図10はその装置を用い
た掘削方法を示す説明図である。本実施例は、これらの
図に示すように、タンクやブイを削除し、ワイヤ上端は
ワイヤ吊り架台32に固定されている。ワイヤ6はフッ
ク33を介して連結される。
【0022】本実施例によれば、タンクやブイを省略で
きるとともに、ワイヤの張力変動による上下動や、ブイ
の変動などがないので、それらによる計測誤差がなくな
る。ワイヤ上端の固定端から荷重検出バー7の取付位置
までの間の、ワイヤの鉛直性の確保については、フック
33にて掘削機へのワイヤを取り外して、代わりに下げ
振りをかけ、このときの荷重検出器8による測定値を零
にするように、ワイヤ吊り架台32の位置を微調整する
か、あるいは、荷重検出器8の取付台の位置を微調整す
ればよく、また、その微調整装置の追加は容易に可能で
ある。
【0023】
【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、掘削機な
どによる掘削位置を、単純な構造で正確に検出できる掘
削位置検出装置及び検出方法及び地中掘削方法を提供す
ることができる。そのため、掘削機の位置や姿勢を正確
に測定できるので、掘削機の正しい姿勢制御が可能とな
り、掘削孔の鉛直性を高精度に維持して掘削することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す説明図で、図1(a)
は側面、図1(b)は図1(a)のAA断面を示す図で
ある。
【図2】図1(a)のB部の詳細図である。
【図3】ブイの拘束方法を説明するための説明図であ
る。
【図4】タンク及びブイの他の実施例を示す断面図であ
る。
【図5】本発明の掘削方法の一実施例を示す断面図であ
る。
【図6】本発明の掘削方法の他の実施例を示す断面図で
ある。
【図7】本発明の掘削方法の更に他の実施例を示す断面
図である。
【図8】本発明の連結器の他の実施例を示す説明図であ
る。
【図9】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図10】図9の装置による掘削方法を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 タンク 2 ブイ 3 ブリッジ 4 支持棒 5 液体 6 ワイヤ 7 荷重検出バー 8 荷重検出器 9 泥水 10 掘削機 11 滑車 12 ウインチ 13 回転ビット 14 アジャスタ 15 ジャイロコンパス 16 信号ケーブル 21 ワイヤ取付金具 22 ボールベアリング 23、24 連結器 25 ピン 26 ブイ拘束用荷重変換器 27 密封円板 28 バルブ 29 気密室 30 連結バー 31 連結バネ 32 ワイヤ吊り架台 33 フック

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンクと、前記タンク内の液面を浮動す
    るブイと、前記ブイに固定されたブリッジ及び支持棒に
    連結され、かつ前記ブイの浮力により垂下されたワイヤ
    を掘削機に連結するとともに、ブイの鉛直線上で、かつ
    下方のワイヤ上の一点に、X、Yの2方向へ、2台の荷
    重変換器の荷重検出バーを取り付けたことを特徴とする
    掘削位置検出装置。
  2. 【請求項2】 前記荷重変換器は、前記ブイの浮力に起
    因するワイヤ張力と、前記掘削機に結ばれたワイヤの鉛
    直方向に対する角度とに基づいて、前記掘削機のX、Y
    の2方向の移動を検出することを特徴とする請求項1に
    記載の掘削位置検出装置。
  3. 【請求項3】 タンクと、前記タンク内の液面を浮動す
    るブイと、前記ブイに固定されたブリッジ及び支持棒に
    連結され、かつ前記ブイの浮力により垂下されたワイヤ
    を掘削機に連結するとともに、ブイの鉛直線上で、かつ
    下方のワイヤ上の一点に、X、Yの2方向へ、2台の荷
    重変換器の荷重検出バーを取り付け、前記荷重検出バー
    の取付け位置より上のワイヤの張力と、前記取付け位置
    より下の前記掘削機の位置に応じて前記鉛直線との間で
    生じる角度とから、前記掘削機のX、Yの2方向の移動
    を検出することを特徴とする掘削位置検出方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の掘削位置検出方法によ
    り、鉛直方向へ掘削位置を監視しながら掘削孔を形成す
    る地中掘削方法。
JP7038264A 1995-02-27 1995-02-27 掘削位置検出装置及び検出方法及び地中掘削方法 Pending JPH08232573A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113670239A (zh) * 2021-08-04 2021-11-19 上海米度测量技术有限公司 一种竖井掘进位姿测量装置及方法
CN118209072A (zh) * 2024-05-22 2024-06-18 山东省林草种质资源中心(山东省药乡林场) 一种树坑测量装置及测量方法
CN118392107A (zh) * 2024-06-24 2024-07-26 山东省地矿工程集团有限公司 一种矿洞勘探用深度测量装置

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