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Procédé et dispositif en vue d'échanger un liquide support par une masse d'échange.
L'invention concerne, d'une part, un procédé en vue d'échanger au moins partiellement un liquide support se trouvant dans une fente pour la réalisation d'une paroi à fente ou analogues, par une masse d'échange fluide et durcissante, une séparation horizontale étant effectuée dans le liquide support à hauteur du plan au sol de la colonne de liquide support à échanger, et, d'autre part, un dispositif correspondant comportant une plaque de fermeture ayant une largeur correspondant essentiellement à la largeur de la fente, un joint marginal élastique disposé en dessous de cette plaque de fermeture, au moins un passage comportant un organe d'arrêt et ménagé dans la plaque de fermeture pour y faire passer un liquide support lors de l'abaissement de cette plaque de fermeture,
au moins une conduite d'alimentation traversant la plaque de fermeture et guidée jusqu'à la surface du sol pour la masse d'échange fluide, un dispositif de transport raccordé à la plaque de fermeture et un dispositif de commande attribué à ce dispositif. Parmi les conditions qui sont comparables à une fente ou à une paroi à fente, dans le cadre de l'invention, il convient d'envisager, par exemple, un évidement du sol à section transversale compacte pour la réalisation d'un pilier, etc.
Lors de la réalisation de parois à fente, on atteint la stabilité de la fente après construction
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en utilisant des suspensions de bentonite comme liquide support, suspensions qui sont acheminées constamment lors de la fouille. Etant donné que ces suspensions, ainsi que d'autres masses de parois d'étanchéité également liquides, mais durcissantes à base de ciment n'atteignent pas la haute résistance à l'écoulement requise de temps à autre, on essaie de remplacer le liquide support incorporé en premier lieu et après avoir atteint la profondeur de creusement, contre une masse de paroi d'étanchement d'une plus haute résistance à l'écoulement. Cette dernière a un poids spécifique nettement plus élevé.
Lors de l'incorporation de la masse plus lourde, il peut être très aisé d'aboutir à un mélange intime ou à une formation de couches avec un effet de gâteau de filtre, tant et si bien que la résistance désirée à l'écoulement ne se réalise pas. Ni l'introduction par portions avec des grappins d'excavateurs, ni ce que l'on appelle le procédé à"contracteurs" avec alimentation continue de la masse via des conduites d'alimentation qui se terminent en dessous du niveau de la masse acheminée, ne contribuent nullement à apporter une solution parfaite.
Dans le cadre des mesures connues mentionnées dans l'introduction ci-dessus (document DE-OS 36 26 665), on obtient la séparation horizontale uniquement à l'aide de la plaque de fermeture, cette dernière étant soulevée à l'aide du dispositif transporteur en fonction de l'alimentation de la masse d'échange. L'effet de séparation escompté ne se produit toutefois pas non plus selon cette façon de procéder car, dans la pratique, on observe cependant des mélanges intimes.
L'objet à la base de l'invention est de parvenir, dans le cadre des mesures du type mentionné
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dans l'introduction ci-dessus, à un échange parfait du liquide support contre la masse d'échange sans aucun effet quelconque de mélange intime.
A cet effet, du point de vue procédé, l'invention révèle qu'une couche d'air comprimé faisant office de séparation horizontale est déplacée vers le haut en étant réglée en fonction de sa pression tandis que, du point de vue dispositif, à l'aide d'une bride marginale inférieure prévue sur sa face inférieure, sur le bord inférieur de laquelle est fixée comme joint étanche marginal, une jupe étanche de prolongement, et au moins à l'aide d'une conduite d'air comprimé traversant la plaque de fermeture, guidée jusqu'à la surface du sol et pouvant être raccordée à cet endroit à une source d'air comprimé, la plaque de fermeture est réalisée sous forme d'une chambre à air comprimé ouverte vers le bas et dans laquelle la couche d'air comprimé peut être produite, tandis que la conduite d'air comprimé est pourvue d'un palpeur de pression qui est raccordé,
sur le dispositif de commande, au dispositif de transport en guise d'organe de réglage.
En l'occurrence, l'invention est issue du fait que. lors de l'essai entrepris en vue d'échanger un liquide léger contre le liquide plus lourd, le liquide plus léger ne peut être chassé vers le haut en tout. cas. selon le principe des contrepoids.
Ceci vaut, en particulier, pour des liquides de même nature tels que, par exemple, l'eau, faisant office de substance support ou dissolvante pour les matières solides qui y sont renfermées. C'est ainsi que, par exemple, dans le cas présent, le liquide support plus léger
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3 a un poids spécifique de y= 1, 2 à 1, 4 p/cm3, tandis que le liquide d'étanchement plus lourd a, en revanche, 3 un poids spécifique de Y= 2, 1 à 2, 3 p/cm3. L'objet
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fondamental nouveau pour la solution apportée selon l'invention réside dans le fait qu'il convient de produire, entre les deux liquides, un coussin d'air en guise d'écarteur.
Le liquide plus lourd utilisé comme masse d'échange est acheminé à l'intérieur du coussin d'air ou en dessous du niveau superficiel du liquide plus lourd déjà incorporé, ce niveau étant délimité par le coussin d'air. Fondamentalement, selon la manière et le mode décrits, il est également toutefois possible d'incorporer un liquide plus léger.
En tout cas, on évite de manière fiable tout contact inopportun avec le liquide support plus léger se trouvant dans la partie supérieure de la fente et, partant, le mélange intime inopportun.
Pour la réalisation complémentaire du dispositif, il existe plusieurs possibilités. C'est ainsi que le passage comportant l'organe d'arrêt est constitué, de préférence, d'un tronçon de tube qui devrait se terminer au niveau du bord inférieur de la jupe d'étanchement ou en dessous. A cet égard, pour l'élimination complète du liquide support, il est recommandé de disposer le tronçon de tube dans la plaque de fermeture de telle sorte qu'il puisse être réglé en hauteur. La conduite d'alimentation doit se terminer dans la chambre à air comprimé ; toutefois, il est préférable d'adopter la forme de réalisation dans laquelle la conduite d'alimentation se termine au niveau du bord inférieur de la jupe marginale ou en dessous.
Il est tout aussi recommandable de disposer la conduite d'alimentation dans la plaque de fermeture de telle sorte qu'elle puisse être réglée en hauteur. Selon la consistance de la masse d'échange acheminée, il peut être favorable de prévoir des appareils de distribution pour la masse d'échange dans la chambre à air comprimé. Afin d'empêcher la
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jupe d'étanchement de se rabattre brusquement vers le haut lorsque la chambre à air comprimé est abaissée, il est recommandé d'adopter une forme de réalisation dans laquelle, lorsque la chambre à air comprimé est abaissée, la jupe d'étanchement peut être tirée vers l'intérieur ; il va de soi qu'après l'abaissement de la chambre à air comprimé, la jupe d'étanchement est à nouveau détendue et peut venir se placer contre les parois à fente.
Afin d'empêcher un coincement de la chambre à air comprimé dans la fente, il est recommandé de relier cette chambre au dispositif de transport à l'intervention d'un bâti pourvu de galets de guidage et fixé à la plaque de fermeture.
Enfin et en définitive, en l'occurrence, selon l'aptitude à l'influence mutuelle entre le liquide support et la masse d'échange, il conviendrait encore de prévoir une conduite d'aspiration de liquide support guidée du fond de la chambre à air comprimé vers la surface du sol afin de pouvoir aspirer également les derniers restes de liquide support du fond de la fente.
L'invention sera décrite ci-après plus en détail en se référant aux dessins annexés illustrant schématiquement un exemple de réalisation et dans lesquels : la figure 1 est une vue latérale d'un dispositif destiné à échanger un liquide support par une masse d'échange, et la figure 2 est une coupe transversale du dispositif illustré en figure 1.
Une chambre à air comprimé 1 est constituée d'un logement ouvert vers le bas pourvu d'une plaque supérieure de fermeture 2 sur laquelle sont formées les parois latérales rigides périphériques faisant office de brides marginales 3. Le plan d'ensemble
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du logement rigide est un peu plus petit que la section transversale d'une fente 5 préalablement réalisée et remplie d'un liquide support 4. Sur la face inférieure de la bride marginale 3, est raccordée, de manière étanche à l'air, une jupe élastique d'étanchement 6. Elle comble, en intersection rasante, l'espace compris entre le logement et les flancs de la fente 5, du fait qu'elle peut être pressée, au moyen d'une surpression, dans la chambre à pression 1, sur les flancs de la fente 5.
Au-dessus de la plaque de fermeture 2, est adapté un bâti 7 pourvu de galets de guidage 8. Ce bâti 7 permet de guider la chambre à air comprimé 1 dans la fente 5 et il empêche le coincement de l'ensemble de l'appareil. Il va de soi que l'appareil est ballasté de telle sorte qu'il puisse être abaissé et soulevé à volonté dans le liquide 4. Le ballast se trouve principalement dans la zone du logement ou il fait partie de la structure de celui-ci.
L'abaissement et le soulèvement ont lieu avec un dispositif de transport 15 à la surface du sol.
A l'intérieur de la chambre à air comprimé 1, débouche au moins un passage 9 pouvant être fermé avec un organe d'arrêt 16 et constitué d'un tronçon de tube pour permettre, au liquide support, de s'écouler de la chambre dans la zone de la fente se trouvant au-dessus. Le bord inférieur de cette ouverture de passage est situé à hauteur ou un peu plus bas (par exemple, 10 cm) que le bord inférieur de la jupe élastique d'étanchement 6. De la surface du sol, au moins une conduite d'air comprimé 10 est guidée à l'intérieur de la chambre. La pression d'air régnant dans la chambre de travail peut être réglée à l'aide d'une source d'air comprimé 11.
La masse d'échange 12 est guidée dans la chambre 1
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via au moins une conduite d'alimentation 13. La hauteur à laquelle se situe l'ouverture de sortie de la conduite d'alimentation 13 peut être quelconque à l'intérieur de la chambre. Toutefois, de préférence, comme le montrent les dessins, la conduite d'alimentation est disposée en dessous du niveau de base de la masse d'échange 12. Afin d'assurer un meilleur maniement au fond de la fente, le passage et l'autre extrémité de la conduite d'alimentation 13 peuvent être déplacés ou réglés en hauteur dans le sens vertical. La conduite d'alimentation 13 prévue pour la masse d'échange 12 est raccordée, au niveau de la surface du sol, à un appareil d'addition de matière 14 réglé en pression.
La réalisation du procédé débute par l'abaissement de l'appareil jusqu'à la profondeur désirée.
Celle-ci sera généralement le fond de la fente 5.
Au besoin, il est toutefois également possible d'entamer l'échange à une hauteur quelconque au-dessus du fond de la fente 5. Ensuite, il faut veiller à ce que la masse d'échange plus lourde ne puisse s'abaisser d'elle-même à une plus grande profondeur. A cet effet, on recourt, par exemple, à des structures formant bouchons ou à un bâti allant jusqu'au fond et comportant un recouvrement empêchant tout mélange intime. Lors de l'abaissement de l'appareil, la jupe d'étanchement 6 est tirée vers l'intérieur par des dispositifs de retenue, par exemple, des chaînes et des câbles, afin qu'elle ne puisse être rabattue brusquement vers le haut en direction des bords.
A ce moment, la chambre 1 peut être sollicitée par de l'air comprimé, chassant ainsi le liquide support se trouvant à l'intérieur de cette chambre. Au début, l'écoulement a lieu autour de la jupe d'étanchement 6, qui n'est pas encore forcément adjacente aux flancs
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de la fente, ainsi qu'à travers le passage ouvert 9, uniquement à travers ce dernier au cours de la dernière phase d'expulsion, ce passage étant fermé lorsque la profondeur de niveau théorique désirée est atteinte. Commence ensuite l'alimentation de la masse d'échange liquide sous une pression qui est supérieure à la pression d'air qui règne dans la chambre 1 et qui dépend de la profondeur. Suite à l'alimentation de la masse, le coussin de pression d'air est comprimé.
En l'occurrence, on présuppose que le poids de l'appareil est à ce point élevé qu'il n'est pas entraîné vers le haut par la pression de la masse d'échange. L'importance de la pression d'air régnant dans la chambre 1 dépend de la charge de liquide ou de la profondeur de travail de l'appareil et de la pression de la masse d'échange acheminée.
A l'aide d'appareils de mesure et de réglage de pression 17, on règle la pression d'air et la pression de mise en circulation de la masse d'échange en fonction des couches en profondeur, tandis que l'appareil est tiré vers le haut selon l'état de remplissage atteint dans la fente 5.
La masse d'échange acheminée peut avoir des consistances analogues à celles d'un béton frais.
En conséquence, il peut être judicieux de disposer plusieurs conduites d'alimentation 13 et/ou plusieurs appareils de distribution 18, par exemple, des vis sans fin ou des coulisseaux pouvant effectuer un mouvement de va-et-vient, au sein de la chambre à air comprimé 1. Afin qu'il ne subsiste aucun résidu de la suspension support au fond de la fente 5 et qui se mélangerait à la masse d'échange, l'appareil renferme un dispositif flexible d'aspiration. Celuici est constitué d'une conduite d'aspiration 19 pouvant être abaissée dans la chambre, transportée directement
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à la surface du sol et pouvant se fermer automatiquement.
Un avantage important du procédé réside dans l'obtention de la consistance de la masse acheminée, car l'air comprimé garantit qu'aucune eau interstitielle préjudiciable ne puisse pénétrer de la surface voisine du sol dans la masse d'échange.
Dans le cas de tronçons de parois à fente adjacents et ultérieurs, on procède de manière correspondante. Toutefois, la masse d'échange d'un tronçon de paroi à fente adjacent doit être préalablement durcie suffisamment.