[發(fā)明專利]非開挖導(dǎo)向儀及使用該導(dǎo)向儀的測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310267914.X
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103382833A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金鍵
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波金地電子有限公司
• 主分類號: E21B47/04
• 分類號: E21B47/04
• 代理公司: 寧波誠源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非開挖導(dǎo)向儀，尤其是一種使用該導(dǎo)向儀的深度和偏航角測量方法。

背景技術(shù)

隨著城市建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，需要在城市中鋪設(shè)截污管或能源(液化氣、天然氣等)供應(yīng)管，較常用的方法是開挖槽來埋管埋線，這會造成環(huán)境污染，引起交通堵塞，并且存在施工安全隱患。

因此，目前也已開發(fā)使用了非開挖鋪管技術(shù)，即一種利用巖土鉆掘手段，在路面不挖溝、不破壞大面積地表層的情況下，鋪設(shè)、修復(fù)和更換地下管線的施工技術(shù)。使用非開挖技術(shù)具有周期短、成本低、污染少、安全性能好等優(yōu)點，而且不會影響正常的交通秩序。

非開挖鋪管技術(shù)應(yīng)用較廣的為水平導(dǎo)向前進法，其是利用非開挖導(dǎo)向儀引導(dǎo)裝有鉆頭的鉆桿進行定向前進來實現(xiàn)。非開挖導(dǎo)向儀包括提供鉆頭實時的工況-深度、傾角以及鐘點方向，讓地面的操作人員實時掌握鉆孔軌跡以便對后續(xù)的操作進行及時的修正，以保證按既定的路線軌跡精確定向，完成非開挖鋪管。由此可見，非開挖鋪管技術(shù)對于非開挖導(dǎo)向儀的精確測量有著很高的要求。

而現(xiàn)有的非開挖導(dǎo)向儀測量深度的方法可以通過有線或無線的方式，然而有線傳輸設(shè)備安裝復(fù)雜，并且只能以整根鉆桿為最小單位來計算當前的深度，缺乏實時性和精度，不能滿足實際操作的需要；而無線結(jié)構(gòu)相對簡單，包括地下的探棒、地上的跟蹤接收儀以及同步顯示器，通過地下安裝在鉆頭上的探棒發(fā)出信號，由地面操作人員操作跟蹤接收儀，在確定鉆頭相對于地面的垂直投放點后，根據(jù)該點位導(dǎo)向儀的跟蹤接收導(dǎo)向儀接收探棒的信息來計算鉆頭的深度，如申請?zhí)枮?004100321021.8的中國專利申請公開的一種非開挖導(dǎo)向儀，以及申請?zhí)枮?01220627817.8的中國專利公開的一種非開挖導(dǎo)向儀，都是采用了上述的方法來獲得深度數(shù)據(jù)。

然而在實際施工中，因施工環(huán)境的復(fù)雜不確定性，不可避免的會遇到很多干擾源，當鉆頭深度過深時，跟蹤接收儀會因此無法測量鉆頭的深度，而只能顯示鉆頭的傾角和鐘點方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種非開挖導(dǎo)向儀，能夠準確的測量深度，以確保非開挖施工的正常進行。

本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種使用上述非開挖導(dǎo)向儀的測量方法。

本發(fā)明解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種非開挖導(dǎo)向儀，所述非開挖導(dǎo)向儀應(yīng)用的鉆機包括鉆機動力頭，安裝在鉆機動力頭上的鉆桿，所述非開挖導(dǎo)向儀包括安裝在鉆桿末端鉆頭上的探棒、跟蹤接收儀以及同步顯示器，其特征在于，所述非開挖導(dǎo)向儀還包括鉆桿位移測量裝置，所述鉆桿位移測量裝置包括靠近鉆桿地面部分設(shè)置的鉆桿在線檢測單元，實時檢測鉆桿位移的位移檢測單元，以及接收鉆桿在線檢測單元和位移檢測單元的信號從而計算鉆頭深度或偏航角的信號處理單元。

在一個實施例中，所述鉆機動力頭連接有齒輪，齒輪與固定在鉆架上的齒條嚙合，所述位移檢測單元包括檢測齒輪轉(zhuǎn)動或齒條移動過的齒數(shù)的齒數(shù)計數(shù)單元。

在另一個實施例中，所述鉆機動力頭安裝在鉆架上，在所述鉆架上設(shè)置有連接到信號處理單元的滑動變阻器，在鉆機動力頭上設(shè)置有電刷，所述電刷和滑動變阻器電氣接觸。

本發(fā)明解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種非開挖導(dǎo)向儀的測量方法，使用如上所述的非開挖導(dǎo)向儀，其特征在于，包括如下步驟：

1)信號處理單元根據(jù)鉆桿在線檢測單元檢測到的當前信號判斷鉆機上是否安裝有鉆桿，如果有，信號處理單元記錄探棒發(fā)送的當前鉆頭的傾角α₁，并進行步驟2)；

2)信號處理單元根據(jù)位移檢測單元在鉆桿鉆進一段時間后的信號計算鉆桿在上述一段時間內(nèi)的位移量ΔL，判斷鉆桿的運動方向，并記錄當前鉆頭的傾角α₂；

3)信號處理單元根據(jù)ΔL得到上述一段時間的起點到終點鉆頭位置的直線距離ΔS，根據(jù)公式ΔH=ΔS·cosα計算上述一段時間內(nèi)鉆頭的深度變化量ΔH，其中首次測量時ΔH為鉆頭的實時深度，第二次測量時以第一次測量得到的深度結(jié)合ΔH得到鉆頭的實時深度，以此類推。

假設(shè)所述鉆桿的運動軌跡為直線，則ΔS=ΔL。