專利名稱：一種采用預(yù)埋多組傳感器的導(dǎo)向鉆孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用在鉆孔施工中的導(dǎo)向鉆孔裝置。
背景技術(shù)：
目前采用的一般導(dǎo)向鉆孔(定向鉆孔)方法為:使用鍥形鉆頭，鉆頭內(nèi)裝有特制的傾角傳感器(也叫定位傳感器)，傾角傳感器通過有線或無線連接孔外的導(dǎo)向儀，導(dǎo)向儀顯示鉆頭的傾角、工具角等參數(shù)。鉆進(jìn)過程中，如果需要調(diào)整鉆進(jìn)方向，可先將鉆頭鍥形板大斜面旋轉(zhuǎn)到調(diào)向目標(biāo)方向的對面，然后不旋轉(zhuǎn)鉆桿直接頂進(jìn)，鉆頭鍥形板大斜面受力合力方向?yàn)檎{(diào)向目標(biāo)方向，鉆頭軌跡向目標(biāo)方向移動。概括的說，就是一般導(dǎo)向鉆孔是通過調(diào)整與鉆桿相連的鉆頭鍥形板的朝向和受力來控制鉆進(jìn)方向，使鉆頭的鉆進(jìn)軌跡接近設(shè)計軌跡的。但是，這種導(dǎo)向鉆孔(定向鉆孔)方法導(dǎo)向距離較短，導(dǎo)向精度較低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種采用預(yù)埋多組傳感器的導(dǎo)向鉆孔裝置，要解決傳統(tǒng)的導(dǎo)向鉆孔裝置導(dǎo)向距離短、導(dǎo)向精度低的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種采用預(yù)埋多組傳感器的導(dǎo)向鉆孔裝置，包括有鉆機(jī)和導(dǎo)向儀，所述鉆機(jī)的鉆頭中裝有信號發(fā)生器，信號發(fā)生器內(nèi)置有傾角傳感器，其特征在于:還包括預(yù)埋在隧道輪廓內(nèi)的至少一根傳感器安放管和軸向間隔設(shè)置在傳感器安放管中的一組信號傳感器，所述信號傳感器通過信號線與導(dǎo)向儀相連，并且信號傳感器上設(shè)置有可感應(yīng)到信號發(fā)生器發(fā)出的信號的場強(qiáng)大小的信號傳感器線圈。所述隧道輪廓內(nèi)可預(yù)埋有兩根傳感器安放管。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)和有益效果:本實(shí)用新型涉及了一種簡單的用量測信號場強(qiáng)E (磁場總強(qiáng)度)來計算信號發(fā)生器到傳感器安放管的距離H，并由此確定鉆頭位置裝置，具有導(dǎo)向距離長、導(dǎo)向精度高的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的主要應(yīng)用場合:1、水平旋噴施工；本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)精確定位，并且量測精度與打鉆長度無關(guān)，因此能使水平旋噴樁咬合質(zhì)量大大提高，施工中結(jié)合鉆桿內(nèi)排泥和壓力測量手段，使一次性施工長度達(dá)到50米以上成為可能，導(dǎo)向距離非常長。2、長距離管棚施工；長距離管棚施工由于外插角較大，存在侵限或超挖問題，采用本實(shí)用新型可讓這個問題得以解決，并且可能實(shí)現(xiàn)初支與管棚成為整體。3、垂直精確鉆孔施工；本實(shí)用新型讓超深度精確鉆孔成為可能，可應(yīng)用于超深基坑封水帷幕，煤礦的豎井或斜井的超前加固。本實(shí)用新型采用了系列固定點(diǎn)信號接收，解決了地面跟蹤導(dǎo)向問題。本實(shí)用新型不僅能用角度計算鉆頭位置，還可直接定位，定位精度與打鉆長度無關(guān)。本實(shí)用新型解決了大埋深隧道的高效鉆孔測量問題。本實(shí)用新型多點(diǎn)同時測量，有平均效應(yīng)，彌補(bǔ)局部干擾，精度高。[0012]本實(shí)用新型大幅節(jié)省了測量時間，全面提升了工程量測工作效率。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)鉆孔遠(yuǎn)程施工控制和監(jiān)督。本實(shí)用新型是針對隧道超前支護(hù)(如水平旋噴方法)需要在同一掌子面上大量高精度的鉆孔的特點(diǎn)而設(shè)計的。本實(shí)用新型參考了地面跟蹤導(dǎo)向方法原理，將地面跟蹤測量改為地下系列固定點(diǎn)連續(xù)測量，將地面多位置定位改為多傳感器同時測量定位。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)布置示意圖。圖2是確定鉆頭位置的示意圖。附圖標(biāo)記:1 一隧道輪廓、2 —傳感器安放管、3 —信號傳感器、4 一鉆頭、5 —信號發(fā)生器、6 —傾角傳感器、7 —信號線、8 —導(dǎo)向儀。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例參見
圖1、圖2所示，采用預(yù)埋多組傳感器的導(dǎo)向鉆孔裝置包括有鉆機(jī)和導(dǎo)向儀8，所述鉆機(jī)的鉆頭中裝有信號發(fā)生器5，信號發(fā)生器5內(nèi)置有傾角傳感器6。所述導(dǎo)向儀8由市場上采購獲得，比如美國DCI公司的月蝕導(dǎo)向儀，或者北京首爾工程技術(shù)有限公司的SE-DY102A導(dǎo)向儀。采用預(yù)埋多組傳感器的導(dǎo)向鉆孔裝置還包括預(yù)埋在隧道輪廓I內(nèi)的兩根傳感器安放管2和軸向間隔設(shè)置在每根傳感器安放管中的一組信號傳感器3(即陣列信號傳感器)，所述信號傳感器3通過信號線7與導(dǎo)向儀8相連，并且信號傳感器3上設(shè)置有可感應(yīng)到信號發(fā)生器5發(fā)出的信號的場強(qiáng)大小的信號傳感器線圈，換句話是，就是信號傳感器3上的信號傳感器線圈能測得一定頻率的電磁場三分量(三正交線圈，分別測量電磁場的三個分量)。作為最優(yōu)選的實(shí)施例，本實(shí)施例采用兩組信號傳感器2，兩組信號傳感器可以起矯正最終結(jié)果的作用。在其它實(shí)施例中，也可以采用三組或更多組信號傳感器2，可以使結(jié)果更精確。作為特例，還可以只利用一組信號傳感器2，利用一組信號傳感器2測量信號發(fā)生器5到傳感器安放管2的距離H，在不要太高精度的短距離鉆孔施工時是一種有效選擇。參見
圖1、圖2所示，這種采用了采用預(yù)埋多組傳感器的導(dǎo)向鉆孔裝置的導(dǎo)向鉆孔方法，其步驟如下。步驟一、在隧道鉆孔施工前，在隧道輪廓I內(nèi)預(yù)埋至少一根與隧道軸線平行的傳感器安放管2，傳感器安放管2中軸向間隔設(shè)置一組信號傳感器3 (即設(shè)置陣列信號傳感器)，并用信號線7將這組信號傳感器3與導(dǎo)向儀8相連。步驟二、鉆機(jī)就位，鉆機(jī)的鉆頭4中裝有與信號傳感器3無線信號連接的信號發(fā)生器5,信號發(fā)生器5內(nèi)置有傾角傳感器6。步驟三、鉆機(jī)鉆孔，在鉆孔的過程中，傾角傳感器6采集角度信息，信號發(fā)生器5將采集到的角度信息調(diào)制成電磁波信號發(fā)送出去，每一個信號傳感器3均通過信號傳感器線圈接收該電磁波信號并解調(diào)該電磁波信號，由于各信號傳感器3與信號發(fā)生器5距離不同，因此它們接收到的電磁波信號的場強(qiáng)也不相同，每一個信號傳感器3均將接收和解調(diào)出來的信息傳給導(dǎo)向儀8，導(dǎo)向儀8根據(jù)公式
權(quán)利要求1.一種采用預(yù)埋多組傳感器的導(dǎo)向鉆孔裝置，包括有鉆機(jī)和導(dǎo)向儀(8)，所述鉆機(jī)的鉆頭中裝有信號發(fā)生器(5)，信號發(fā)生器(5)內(nèi)置有傾角傳感器(6)，其特征在于:還包括預(yù)埋在隧道輪廓(I)內(nèi)的至少一根傳感器安放管(2 )和軸向間隔設(shè)置在傳感器安放管中的一組信號傳感器(3)，所述信號傳感器(3)通過信號線(7)與導(dǎo)向儀(8)相連，并且信號傳感器(3)上設(shè)置有可感應(yīng)到信號發(fā)生器(5)發(fā)出的信號的場強(qiáng)大小的信號傳感器線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用預(yù)埋多組傳感器的導(dǎo)向鉆孔裝置，其特征在于:所述隧道輪廓(I)內(nèi)預(yù)埋有兩根傳感器安放管(9)。
專利摘要一種采用預(yù)埋多組傳感器的導(dǎo)向鉆孔裝置,包括有鉆機(jī)和導(dǎo)向儀，所述鉆機(jī)的鉆頭中裝有信號發(fā)生器，信號發(fā)生器內(nèi)置有傾角傳感器，還包括預(yù)埋在隧道輪廓內(nèi)的至少一根傳感器安放管和軸向間隔設(shè)置在傳感器安放管中的一組信號傳感器，所述信號傳感器通過信號線與導(dǎo)向儀相連，并且信號傳感器上設(shè)置有可感應(yīng)到信號發(fā)生器發(fā)出的信號的場強(qiáng)大小的信號傳感器線圈。本導(dǎo)向鉆孔裝置用量測信號場強(qiáng)來確定鉆頭位置，具有導(dǎo)向距離長、導(dǎo)向精度高的特點(diǎn)。
文檔編號E21B7/04GK203050505SQ20132006509
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者楊積凱, 聶政熊 申請人:北京首爾工程技術(shù)有限公司