DE19605983C2

DE19605983C2 - Process for the trenchless construction of a free-mirror line

Info

Publication number: DE19605983C2
Application number: DE1996105983
Authority: DE
Inventors: Michael Brand; Joerg Dr Isele
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 1996-02-17
Filing date: 1996-02-17
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2016-02-18
Also published as: DE19605983A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum grabenlosen Bau einer Freispiegelleitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for trenchless construction a free mirror line according to Preamble of claim 1.

Abwasserleitungen werden im Gegensatz zu Frischwasserleitungen als drucklose Leitungen verlegt. Abwasserrohre werden daher mit Gefälle verlegt, das sehr genau eingehalten werden muß, um den sicheren Abfluß zu gewährleisten.Waste water pipes are in contrast to fresh water pipes laid as pressureless lines. Sewage pipes are therefore laid with a slope that must be observed very precisely in order to to ensure safe drainage.

Neben dem Spülbohren gibt es das unter dem Fachausdruck "Microtunneling" bekannte Verfahren (siehe Berichte:
2. Intern. Symp. Microtunnelbau München/8. April 92 "Microtun nelbau", A. A. Balkema/Rotterdam/Brookfield/1992, Seiten 9- 15), bei dem die Bohrung mittels eines Laserstrahls und dessen erzeugten Lichtflecks, der eventuell von einem Sollpunkt ab weicht, überwacht wird. Je nach Lichtfleckabweichung werden Hydraulikstempel in Richtung der Tunnel- oder Bohrungsachse verstellt, das dann eine Verdrehung des Bohrkopfs bewirkt. Es wird kein Nick- und Gierwinkel gemessen, mit denen erst, bevor ein Versatz eingetreten ist, ein "Abtauchen" des Bohrgeräts tatsächlich festgestellt werden könnte.In addition to rinsing drilling, there is the process known as "microtunneling" (see reports:
2. Intern. Symp. Microtunnel construction Munich / 8. April 92 "Microtun nelbau", AA Balkema / Rotterdam / Brookfield / 1992, pages 9-15), in which the drilling is monitored by means of a laser beam and its light spot, which may deviate from a desired point. Depending on the light spot deviation, hydraulic rams are adjusted in the direction of the tunnel or bore axis, which then causes the drill head to turn. No pitch and yaw angles are measured, with which a "submergence" of the drilling tool could actually only be determined before an offset occurred.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Freispiegelleitungen grabenlos unter Einhaltung eines genau einzuhaltenden Gefälles zu verlegen, ohne die Straßendecke aufzureißen. Vorhandenes Aufweitbohrgerät soll dazu weiter eingesetzt werden können.The invention is based, free-mirror lines the task trenchless, maintaining a gradient that must be observed exactly to lay without tearing the road surface. Existing Expanders should continue to be used for this purpose.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by a method with the characterizing features of claim 1 solved.

Im Innern der Welle eines Aufweitbohrkopfs wird die Soll- oder Ideallinie der Bohrung durch einen Laserstrahl repräsentiert. Der Laserstrahl wird einmal teilabgelenkt und an einer weite ren Position vollends abgelenkt. Die beiden abgelenkten Strah len treffen auf eine photoempfindliche Fläche, wo die Position festgestellt wird. Hieraus läßt sich der Nick- und Gierwinkel der Achse des Bohrgeräts ermitteln und zwei Stempelreihen auf der Welle des Bohrgeräts entsprechend mit Druck beaufschlagen, so daß die Achse des Bohrgeräts mit der Sollachse stets zusam menfällt.In the interior of the shaft of an expanding drilling head, the target or Ideal line of the hole represented by a laser beam. The laser beam is partially deflected once and at a wide one completely distracted. The two distracted beams len hit a photosensitive surface where the position is detected. The pitch and yaw angle can be derived from this determine the axis of the drill and two rows of punches apply pressure to the shaft of the drill, so that the axis of the drill is always together with the target axis falls.

Mit dem Verfahren können Freispiegelleitungen grabenlos ver legt werden. Das Aufweitbohrgerät muß um die Einrichtung der Achsenrepräsentation durch den Laserstrahl und die Erfassung der beiden abgelenkten Strahlpositionen sowie die beiden Stem pelreihen und die notwendige Steuerung erweitert werden. Mit diesem Verfahren werden der Nick- und Gierwinkel gemessen, so daß von Anfang an ein Ab- oder Wegtauchen von der Sollinie verhindert wird.The method allows trenchless pipes to be trenched be placed. The expander needs to set up the Representation of axes by the laser beam and acquisition of the two deflected beam positions as well as the two stem rows and the necessary controls can be expanded. With According to this method, the pitch and yaw angle are measured that from the beginning a dive off or away from the target line is prevented.

Im folgenden soll anhand der Zeichnung das Aufweitbohrgerät und in Verbindung damit das Kontroll- und Steuerverfahren nä her erläutert werden.In the following, the expanding drill is to be used with the aid of the drawing and in connection therewith the control and tax procedure nä forth be explained.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt das Aufweitbohrgerät von der Seite. Schematisch sind die wesentlichen Baukomponenten angedeutet. Das Bohrgerät wird über die Welle 1 mit den in diesem Bereich auf seiner Mantelfläche aufgesetzten Schällei sten 2 in der Pilotbohrung 3 geführt. Die Schälleisten 2 sol len kleine Querbewegungen zur Achse 14 des Bohrgeräts zulas sen. Daran schließt sich der umlaufende, kegelförmige Aufweit kopf 4 an, mit dem die eigentliche Aufweitung der Bohrung er folgt.The only figure in the drawing shows the expanding drill from the side. The main construction components are indicated schematically. The drill is guided over the shaft 1 with the Schällei most placed in this area on its lateral surface 2 in the pilot bore 3 . The peeling strips 2 should allow small transverse movements to the axis 14 of the drill. This is followed by the circumferential, conical expansion head 4 , with which the actual expansion of the bore follows.

Die Pilotbohrung 3 kann innerhalb überhaupt tolerabler Grenzen verlaufen. Die genaue Tunnelkalibrierung oder Bohrung findet beim Aufweiten der Pilotbohrung 3 statt. Hierzu dient der La serstrahl 5, der die Sollinie oder Ideallinie der Bohrung oder des Tunnels in seinem Rohdurchmesser repräsentiert. Der Laser strahl 5 verläuft im Innern der Welle 1 im Bereich hinter dem Aufweitkopf 4 und liegt im idealen Zustand auf der Achse 14 des Bohrgeräts. Am Ort der zweiten Stempelreihe 6, die in diesem Durchführungsbeispiel 1 m axial entfernt von der ersten Stem pelreihe 10 ist, trifft er zunächst auf den halbdurchlässigen Spiegel 7. Der abgelenkte Teilstrahl 8 fällt auf die erste Ka mera 11, in der seine Lage registriert wird. Der transmittie rende Teilstrahl 9 wird am Ort der ersten Stempelreihe 10 über den Umlenkspiegel 12 auf die zweite Kamera 13 gelenkt, in der seine Position ebenfalls registriert wird. Die durch die zwei Teilstrahlen hervorgerufenen Lichtflecke werden in ihrer je weiligen Lage zweidimensional registriert, dadurch kann der Nick- und Gierwinkel des Laserstrahls zu der Bohrgeräteachse festgestellt werden.The pilot bore 3 can run within tolerable limits at all. The exact tunnel calibration or drilling takes place when the pilot hole 3 is widened. For this purpose, the laser beam 5 is used , which represents the nominal line or ideal line of the bore or tunnel in its raw diameter. The laser beam 5 runs inside the shaft 1 in the area behind the expansion head 4 and is in the ideal state on the axis 14 of the drill. At the location of the second row of stamps 6 , which in this implementation example is 1 m axially distant from the first row of stamps 10 , it first meets the semi-transparent mirror 7 . The deflected partial beam 8 falls on the first camera 11 , in which its position is registered. The transmissive partial beam 9 is directed at the location of the first row of stamps 10 via the deflecting mirror 12 to the second camera 13 , in which its position is also registered. The light spots caused by the two partial beams are registered two-dimensionally in their respective position, so that the pitch and yaw angle of the laser beam to the drill axis can be determined.

Die Größe beider Winkel dient zur Ausregelung der Geräteachse mit der Sollachse. Hierzu hält bei Abweichung aus der Sollpo sition der Vorschub des Bohrgeräts an, um die Beaufschlagung der sechs Hydraulikzylinder, je drei pro Stempelreihe 6, 10, entsprechend neu einzustellen.The size of both angles is used to control the device axis with the target axis. For this purpose, in the event of a deviation from the target position, the feed of the drilling machine stops in order to adjust the loading of the six hydraulic cylinders, three per punch row 6 , 10 accordingly.

BezugszeichenlisteReference list

1 Welle
2 Schälleisten
3 Pilotbohrung
4 Aufweitkopf
5 Laserstrahl
6 zweite Stempelreihe
7 Strahlteiler, halbdurchlässiger Spiegel
8 reflektierter Strahl
9 transmittierter Strahl
10 erste Stempelreihe
11 Kamera
12 Umlenkspiegel
13 Kamera
14 Achse, Längsachse 1 wave
2 peeling strips
3 pilot hole
4 expanding head
5 laser beam
6 second row of stamps
7 beam splitters, semi-transparent mirror
8 reflected beam
9 transmitted beam
10 first row of stamps
11 camera
12 deflecting mirror
13 camera
14 axis, longitudinal axis

Claims

Method for trenchless construction of a free-sighting line by means of an expansion drilling head, which expands a previously created pilot bore, which assumes the position of the intended bore within tolerable limits, with constant adjustment of the expansion bore (tunnel calibration) to nominal size, characterized in that
with a first radially adjustable row of punches ( 10 ), the at least three punches of which on the rearward shaft part of the expanding head ( 4 ) sit immediately behind the same at a first axial position around the circumference, the center of the expanding head ( 4 ) on the desired line Bore is held
the drill is kept in alignment with a second radially adjustable row of punches ( 6 ) at a predetermined axial distance, the likewise at least three punches of which are equally distributed on the shaft circumference,
a laser beam ( 5 ) axially directed in the cavity of the shaft ( 1 ) hits a semi-transparent mirror ( 7 ) at the level of the second row of stamps, the branched partial beam ( 8 ) is directed onto a photosensitive surface and the current light spot position is detected,
the continuous partial beam ( 9 ) hits a second photosensitive surface at the level of the first row of stamps ( 10 ) via a deflecting mirror ( 12 ) and the current light spot position is also detected there,
the current positions of the two light spots are compared with each other, from which the alignment of the axis ( 14 ) of the expanding drilling head ( 4 ) is determined by determining the pitch and yaw angle and, if necessary, can be corrected via the stamp setting of the two rows of stamps ( 10 , 6 ) .