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"Procédé installations et machine -pour la fondation de bâtiments "
Il est universellement connu que l'on doit choisir diffé- remment suivant la constitution du sol de fondation la méthode et le système de fondation des bâtiments. Lorsqu'ona affaire à un bon sol ou à un terrain où le bon sol de fondation peut être atteint à faible profondeur et sans grandes difficultés, les parties portant le bâtiment en totalité, ou aptes avoir été réparties en piles isolées, sont conduites jusqu'à la bonne couche, après extraction"et évacuation préalable des terrains qui se trouvaient au-dessus de cette couche. Après quoi, à la place de ces terrains, on doit exécuter le béton ou la maçonne -rie des murs ou des piles de fondation.
Quand le bon sol de fondation'n'existe qu'à des profondeurs, où les difficultés et les frais de l'extraction et de l'enlèvement des terres, aug- mentés du prix du cubage des murs de fondation ou des piles de fondation, seraient inadmissibles ou si l'on est hors d'état de trouver un bon sol à l'emplacement où l'on bâtit, on se voit
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obligé de recourir à l'un des nombreux systèmes de fondation artificielle. Dans certains de ces systèmes,on transmet éco- nomiquement la charge du bâtiment au bon sol de fondation qui est situé profondément (fondations profondes).
Dans d'autres systèmes on renonce à transmettre directement la charge au bon sol, mais on la répartit sur le mauvais sol, soit en sur- face, soit en profondeur, de façon qu'il ne se produise pas de tassements nuisibles du bâtiment (fondations suspendues).
Aussi bien pour les fondations profondes que pour les fondations suspendues on connaît un grand nombre de procédés qui sont en usage dans la pratique. Ils présentent tous l'in- convénient de ne pouvoir être employés que pour une constitu- tion déterminée du sol. Par suite lorsque les propriétés du sol ne sont pas connues d'avance avec précision ou se modifient d'une manière imprévue, il faut fréquemment recourir à des sondages et à des modifications coûteuses. Chacun des procédés connus exige un appareillage spécial, et cet appareillage ne convient pas à un autre procédé. Or, sur la surface horizontale d'un bâtiment ce n'est pas seulement la charge spécifique du bâtiment, mais aussi, fréquemment la profondeur et la capacité portante du sol qui varient, ce qui rend inévitable un chan- gement de la méthode de fondation.
Le procédé conforme à la présente dnvention consiste en ce que, sur la surfaee du bâtiment qui a été subdivisée sui- vant un réseau serré fixé à l'avance, on enfonce par battage à la même profondeur des blocs de fondation standardisés, pos- sédant la même forme et la même grandeur, et que , suivant les résistances du sol que l'on a constatées en enfonçant ces blocs on enfonce un autre bloc de fondation ayant une longueur ap- propriée, à une profondeur telle que la résistance totale de ce bloc avec les blocs qui forment un groupe avec lui, dépasse la charge que ce groupe doit supporter .
Si, lorsqu'on enfonce les blocs, on constate que l'on a affaire à un sol dont la compressibilité ou la déformabilité
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auraient une valeur inadmissible pour les efforts de pression ou de cisaillement qui lui échoient d'après le projet de cons- truction, conformément à l'invention, ce sol sera durci ou con- solidé de telle façon que sa résistance mécanique et sa défor- mation soient ramenées à une valeur convenable.
Dans les sols qui, à cause de leurs propriétés liantes, ne se montrent pas suffisamment durcissables ou consolidables, le procédé de fon- dation, utilisant la plasticité élevée de ces sols, permet en même temps de former par refoulement du sol des piles portantes (colonnes) fortement comprimées ayant une longueur suffisante- Les fractions de sol qui se trouvent entre les piles portantes se conduisent alors comme des inclusions de masses solides,sou- mises de tous côtés à la compression, et ces inclusions sont capables, tout comme les piles portantes elles-mêmes, de trans- mettre la pression du bâtiment sur le sol à une couche plus pro- fonde ayant la capacité portante voule,c'est à dire une com- pressibilité plus faible .
A vrai dire, l'on connaît des procédés de fondation dans lesquels un cimentage plus ou moins étendu du sol est combiné à la confection de pieux de béton. Mais tous les procédés em- ployés jusqu'ici ne remplissent pas les conditions essentielles qui ont une influence décisive pour l'obtention d'un durcisse- ment étendu et d'une consolidation dans les sols qui n'ont pas de propriétés liantes ou qui en ont peu, comme les sols poreux ou mouvants. De même ces procédés ne permettent pas d'obtenir sûrement des inclusions résistantes à la compression dans des terrains ayant des propriétés liantes, comme l'argile, la glaise, la terre de marais, la tourbe, etc..
C'est seulement grâce au procédé conforme à l'invention que l'on peut obtenir réellement des fonçages à des profondeurs qui peuvent atteindre assez souvent 20 à 25 mètres, suivant la position de la couche du sol qui ne subit plus de déformations notables. En revanche avec les installations connues, qui permettent de confectionna*
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de longs pieux de béton dansdes trous de battage, de sondage ou d'injection, un fonçage de ce genre est simplement théo- rique, ou ne peut être réalisé dans la pratique qu'avec des frais énormes.
Suivant le présent procédé de durcissement ou de conso- lidation du sol, la masse de béton, ayant la constitution vou -lue est introduite, sous une pression élevée, dans les puits de battage, de sondage ou d'injection, et elle est maintenue pendant un temps convenable sous une pression qui peut, éven- tuellement, être augmentée à volonté. Dans ce procédé, on évite toute interruption dans l'introduction du béton et dans le maintien de la pression, de sorte que l'on n'a à craindre aucun trouble ou aucune suppression des actions hydrauliques et hydrostatiques, que doit exercer le liquide qui passe de la masse du béton dans les pores du terrain et qui y exerce son action liante, pour pénétrer une zône aussi grande que possible de sol.
Dans les sols liants, ce liquide expulse l'eau contenue dans les pores du terrain et produit ainsi d'une part un élargissement maximum du diamètre des colonnes et, d'autre part, la tension de compression nécessaire pour les inclusions. Toutes les particules de la masse de béton soumise à une haute pression sont dirigées d'un seul coup, et sans dépôt nuisible, directement à la place où. leur prise et leur durcissement doivent se produire.
Dans les procédés connus, les divers tubages du puits de battage ou de fonçage sont enlevés seulement par fractions, de sorte que le procédé ne peut être mis en oeuvre qu'avec des interruptions. En plus ces procédés ne permettent d'enlever les tubes qu'après qu'ils ont été remplis auparavant de la masse de béton.
Il en résulte que cette masse subit un dépôt nuisible et ae conduit par rapport à la zône de terrain qui l'entoure à peu près comme une masse morte
Comme on ne peut surveiller et éprouver les colonnes de
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béton, les consolidations ou/les inclusions du sol comme des constructions à l'air libre, et que cependant le résultat de la construction dépend largement de leur état, il convient que le mo -de de travail ne laisse pas place à la possibilité d'un dommage sérieux ou d'une détérioration du béton introduit.
Il existe des procédés dans lesquels le béton introduit par fractions, et dont les fractions les plus profondes se prennent déjà, est surchargé par de trop fortes pressions, parce que l'on s'appuie sur lui pour soulever et extraire le tubage, La valeur d' un tel béton est fortement diminuée. En outre, dans ces procédés, pour extraire le tubage, on doit fréquemment recourir à une rota- tion et à un étranglement; on produit ainsi de graves changements de structure de la colonne et de la zone de consolidation qui 1' entoure .
Le procédé de durcissement ou de consolidation du sol conforme à l'invention est un procédé dans lequel, lorsque les sols, liants ou non liants, ont une compressibilité et une déformabilité trop , grandes, on élimine cette propriété nuisible, ou on supprime l'in convénient en s'assurant sur de larges surfaces la coopération sta -tique d'une couche de terrain plus profonde et moins compressible Conformément à l'invention on obtient ces résultats avec une sécu- rité parfaite . qui provient du procédé et des dispositifs qui le mettent en oeuvre, sans avoir besoin de supprimer les couches de ; terrain défavorables.
Dans une variante du procédé de fondation suivant l'invention pour les sols de très faible consistance, tels que les sols de vase ou de marais qui ont une grande profondeur, on crée une série de corps de consolidation ayant un volume aussi grand que possible et on les utilise comme soubassement pour une autre série de blocs préparés de la même façon.
Grâce au procédé et aux installations conformes à l'invention, les inconvénients des anciens procédés sont absolument éliminés.
On réalise par le fait même de l'emploi du procédé une épreuve mé- canique de résistance de tous les points du terrain, et tous les
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sols, quelle que soit leur constitution peuvent être utilisés. En outre, les matériaux de construction peuvent être traités avec les mêmes machines. Le procédé convient donc à tous les cas particu- liers. Lorsqu'on l'emploie on évite d'abord d'avoir à transporter sur le terrain tout un appareillage spécial pour une méthode par- ticulière de fondation. De plus, le procédé est supérieur même aux procédés de fondation ordinaires par murs et piles, et par conséquent encore bien plus aux procédés de fondations profondes et de fondations suspendues.
La figure 1 montre une coupe schématique exécutée à travers une fondation conforme à l'invention.
La ligne en pointillé mixte m-n indique la limite d'une fon- dation ordinaire dont les degrés trahissent les variations de la oompressibilité spécifique du sol et aussi les variations de la charge par le bâtiment. a1 et a2 sont des blocs de fondation stan- dardisés, qui ont été introduits dans le sol par battage. A1 et A2 sont des blocs de fondation que l'on peut enfoncer plus profon- dément suivant les besoins. R est un grillage qui a été posé sur les blocs de fondation après leur enfoncement; sur ce grillage on construit le bâtiment-
Pour mettre en oeuvre le procédé on se sert de tables cal- culées d'après des formules de battage. Ces tables, d'après le poids du mouton et ses hauteurs de chute, donnent la valeur de la résistance à la pénétration.
Dans le mode d'exécution représenté, on a admis, pour la simplicité , que le grillage transmet la char -ge du bâtiment sur trois blocs de fondation successifs. Mais on peut également choisir des groupes de transmission de charge comprenant un plus grand nombre de blocs de fondation.
Si par exemple, lorsqu'on a enfoncé le bloc de fondation al, on a constaté que la résistance à la pénétration était environ 2/3 de la charge spécifique du bâtiment, le second bloc de fonda- tion A1, auquel succède un bloc de fondation al standardisé, sera enfoncé à une profondeur telle que l'on ait une résistance à la pénétration 5/3 de fois supérieure à celle du bloc al. On désigne
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par charge spécifique, la porti/n de charge qui échoit à l'espace compris entre deux axes de blocs de fondation- De cette manière,le groupe des cônes a1 A1 et a1 possède une résistance totale à la pé- nétration qui est de 2/3 + 5/3 + 2/3 = 3 fois la charge spécifique.
Des blocs a2 A2 a2 -a3 A a3 - a4 A4 a4, etc.. forment des groupes du même genre. Quand, dans un groupe la charge spécifique augmente, ou quand par suite de la mauvaise constitution du sol, la résistance à la pénétration diminue , on compense cette différence, en enfon- çant plus profondément le bloc compensateur, qui joue ainsi un rôle différentiel.
Sur les figures 2 à 6, on a montré la mise en oeuvre du procédé de durcissement ou de consolidation du sol dans le cas d'une fonda- tion à quatre colonnes de durcissement. Ces figures montrent les effets qui se produisent dans des couches différentes superposées.
Les figures 2 et 3 sont des coupes verticales à travers les colonnes et à travers le sol. La figure 4 est une coupe horizontale suivant la ligne A-B de la figure 2, les puits des colonnes étant encore ouverts. les figures 5 et 6 sont des coupes horizontales suivant les lignes C-D et E-F de la figure 2.
On a admis que le sol se composait des couches suivantes : v terrain irrégulier- w pierraille mouvante, x graviers pauvres en sable , y argile molle, et z pierraille stable. Grâce à l'emploi du , nouveau procédé, on obtient entre les colonnes de béton des inclu- sions résistantes à la pression et désignées par al dans le terrain irrégulier, a2 dans la pierraille mouvante, a3 dans le gravier pau- vre en sable, a4 dans l'argile molle. Autour des colonnes de béton on a des zones de consolidation bl dans le terrain irrégulier, b2 dans le gravier, ainsi que des durcissements c1 dans la pierraille mouvante, c2 dans le gravier et c3 dans la pierraille stable.
En figure 7 on a montré comment on procède lorsque, par exemple,' dans des vases ou des terres de marais ayant une grande profondeur, on ne peut trouver pour une fondation normale une résistance suf- fisante .
On enfonce alors le tube de guidage qui sert à la fabrication
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des blocs de fondation standardises et on le pousse à la profondeur voulue. Par le procédé à l'air comprimé on obtient alors un bloc de fondation C1 de consolidation du sol, ayant un volume aussi grand que possible. Lorsqu'on retire le tube, le puits B1 est rempli d' une matière légère, ou on le laisse s'écrouler. On obtient de la même façon le bloc C2. Entre les puits B1 'et B2 on enfonce de nou- veau le tube mais pas aussi profondément que pour l'obtention des blocs C1 et C2. Une fois que l'on a obtenu le bloc Dl on retire le tube en comprimant du béton dans le puits. Sur la première ran- gée des blocs C1. C2.
C3 et U4 qui servent de fondation, on a une seconde rangée de blocs D , D2, etc.. dont les colonnes verticales de béton vont jusqu'au grillage R. De cette manière, même dans les terrains de vase et de marécages on trouve la résistance voulue pour la construction du bâtiment.
Afin de mettre en oeuvre le procédé d'une façon particulière- ment avantageuse, on emploie une machine permettant à la fois de préparer et d'enfoncer les blocs standardisés, les blocs différen- tiels, les colonnes de durcissement et les blocs de consolidation du sol, et cela quelle que soit la constitution du sol, la fondation sous l'eau étant même possible
Un mode d'exécution de la présente machine a été représenté à titre d'exemple aux dessins annexés. Avec cette machine on utilise comme source de force un gaz sous pression quelconque, par exemple de l'air comprimé.
La figure 8 est une coupe verticale à travers le châssis rou- lant de la machine, le tube de guidage et l'appareil de levage, tan- dis que la figure 9 montre une partie du plan et la figure 10 une élévation latérale du châssis nu .
La figure 11 représente la traverse de soutien, et les figures 12 et 13 montrent la bague double du dispositif de levage, fonction- nant comme bague de serrage et comme support.
La figure 14 est une coupe à travers le mouton de battage ac- tionné par l'air comprimé. Un certain nombre de coupes horizontales suivant les lignes G-H, A-L et L-M de la figure 14 sont représentées
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par les figures 15 à 17.
Les figures 18 à 20 sont des vues qui montrent une transmission spéciale par leviers entre les cylindres de levage et la traverse de soutien*
Au moyen de deux longerons et de quatre traverses 1 et 2 (fi- gures 8 à 10) on forme une plate-forme rigide aux angles supportés par quatre roulettes fixes ou tournantes 3 dont la voie est réglable ou fixe. Sur les deux traverses du milieu on a placé deux montants 4 qui sont maintenus verticaux par des goussets rigides 5 ,et par des jambes de force 6, 7.
En outre, les deux montants d'une des traverses sont réunis 1' un à l'autre , à peu près au tiers de leur hauteur, par une entre- toise fixe 8, et ces montants portent plus loin en haut deux étri- ers 9, 10 qui permettent d'y glisser d'autres entretoises 11 à ces hauteurs. Les diverses entretoises 8 et 11 possèdent chacune trois encoches demi-circulaires qui permettent le placement de tourillons
Sur les deux parties de la plateforme qui sont à l'extérieur des montants, se trouvent des appareils de levage 12 et 13. Ces deux appareils de levage constituent avec la traverse de soutien 14 . qui les réunit, l'appareil de levage permettant le soulèvement pro- gressif d'un tube guidé à l'intérieur des montants 4.
Aux dessins on a représenté un mode d'exécution de ces appa- reils de levage 12. 13 propre à fonctionner à l'air comprimé. Cha- que appareil comporte un cylindre 16 avec piston 17 et tige de pis- ton 18. La tige 18 est guidée dans une perforation du couvercle 19 u cylindre. L'air comprimé est admis au-dessous du piston 17 par une soupape d'arrêt latérale 20. Cet air soulève.le piston de la longueur du cylindre. Au moyen d'un robinet à trois voies 21 placé sur la conduite d'air, avant la soupape 20, on peut laisser sortir de nouveau lentement l'air comprimé. Les deux tiges de piston 18 portent, par l'intermédiaire de chapeaux appropriés 22, chacune une des jumelles 14 qui sont reliées entre elles par la traverse 15 à la hauteur voulue.
A cet effet, les jumelles sont percées sur
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toute leur hauteur de façon ce qu'on puisse y enfoncer à de petits intervalles deux fortes chevilles 23.
Sur les chevilles 23 repose librement la traverse 15. Cette traverse 15 entoure le tube de guidage 33 au-dessous de sa ba- gue de renforcement 36 et elle est maintenue fermée par un simple verrou 24, 25 est une articulation qui permet de mettre en place les jumelles.
Afin de pouvoir saisir et suspendre au châssis le tube 33 non seulement au-dessous de sa bague de renforcement 36,mais aussi à un endroit quelconque , on peut dans les encoches demi- circulaires de toutes les entretoises 8 et 11, c'est à dire à diverses hauteurs, et pour chacune de ces hauteurs à trois em- placements différents, suspendre une bague de serrage qui peut être soit en deux parties soit en une seule.
La bague en deux parties 26, 27 (figures 8, 12 et 13) comporte deux pièces superposées réunies l'une à l'autre par un pivot vertical 28. La pièce inférieure est un anneau fermé 26 dont le diamètre est tel qu'il peut être traversé facilement par les bagues de renforcement du tube de guidage. Cette'pièce porte deux tourillons 29 diamétralement opposés et entre ces tourillons on trouve l'oeil qui reçoit le pivot 28. La pièce supérieure constitue une bague de serrage 27 garnie de joues en bois 30. Cette bague est en deux parties' ayant pour charniè- re. le pivot 28. Les deux joues sont commandées par une vis 31 au moyen d'un volant 32 de façon à convenir à différents dia- mètres de tubes.
Les deux tourillons 29 des bagues ci-dessus peuvent, comme on l'a indiqué, venir se placer dans les encoches médianes ou dans les encoches latérales des entretoises 8 et 11, de sorte que l'on peut décaler perpendiculairement à l'axe longitudinal du châssis l'axe vertical du tube.
Les cylindres 12, 13 de l'appareil de levage peuvent être déplacés suivant les besoins sur la plate-forme du châssis.
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Le tube de guidage 33 (figure 8) est un tube de 50 cm. de diamètre , ayant des parois relativement minces, et comportant une bague de renforcement extérieure 36 vers le haut, et une bague de renforcement intérieure 38 vers le bas. La bague de renforcement 38 se trouve dans la partie conique du tube de gui -dage et constitue une forte bride sur laquelle la plaque de tête 39 du bloc intermédiaire 37 du cône d'enfoncement 34 vient buter, chaque fois que le tube de guidage 33 n'accompagne pas librement le cône d'enfoncement 34. Lorsque l'appareil de levage soulève le tube de guidage là bague de renforcement 38 entraîne la plaque de tête 39 avec le cône d'enfoncement 34.
Le cône 33, 34 a environ 120 cm. de long et se prolonge en'diminuant de dia -mètre d'une manière appropriée par le sabot de répulsion 40 La tige de répulsion 41, qui a la longueur voulue et qui sert à guider le mouton automatique 35, est guidée elle-même dans un chapeau 42 placé sur le tube de guidage. La tige 41 est centrée par ce chapeau et elle peut tourner par rapport à lui. Le cha- peau possède des ouvertures permettant l'introduction du tuyau à air comprimé ou de tout autre tuyau.
La longueur totale du tube de guidage 33 est telle que le mouton automatique 35 qui circule à l'intérieur, lorsque sa hauteur de soulèvement est maxima, se trouve encore au-dessous du chapeau 42.
Le mouton à air comprimé est constitué par le cylindre 35 (figure 14) comportant un couvercle 43. Ce cylindre est suscep- tible de se déplacer en va et vient sur une tige de piston for- mée de deux tubes concentriques 46,47. Le piston 48 est fixé à ces deux tubes. L'espace creux 60 qui se trouve entre les deux tubes est fermé à l'atmosphère et reçoit le tiroir de distribu- tion 49 et le ressort 50 placé en dessous. Dans le piston 48 . ' on a ménagé une petite soupape 51 qui permet à l'air de s'échap- per de la chambre du ressort 52.
La tête de distribution 53 forme l'extrémité supérieure des deux tubes et comprend lerac- cord courbe 54 qui sert à la liaison avec la conduite d'air com-
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primé: A l'intérieur de'la tête 53 se trouve une soupape de distribution 55, qui, par l'intermédiaire du tube de cuivre 56, peut établir la communication de la conduite d'air com- primé avec la chambre 52 au-dessous du tiroir de distribution 40. En outre, dans la tête 53 se trouvent (figure 18) la vis étrangleuse 57 et la vis auxiliaire 58. Une vis d'échappement 59 (fig.17) se trouve dans le piston 48.
. Le gaz comprimé parvient par le raccord 54 (fig.14) dans la tête 53 et dans l'espace intermédiaire 60. Le tiroir 49 descend donc et comprime le ressort 50. Le mouvement vers le bas du tiroir 49 dure jusqu'à ce que le gaz comprimé, par les trous 61, parvienne dans la chambre aupérieure du cylindre.
Le cylindre se soulève donc, le piston 48 s'appuyant par 1' intermédiaire du tube 47 sur la plaque de tête 39 du bloc intermédiaire. Avant que le cylindre parvienne à son point mort supérieur, la soupape 55 est poussée par le couvercle 45 du cylindre et l'air comprimé, par cette soupape 55, le tube de cuivre 56, et le trou 62, parvient dans la chambre du res- sort 52. Il se produit donc un équilibrage de pression et le ressort 50 peut soulever le tiroir 49. Il en résulte que , d'abord les ouvertures d'admission 61 sont fermées et qu'en- suite l'échappement est ouvert, en ce sens que l'air comprimé, par les trous 61, le canal annulaire 63 et les trous 64 (figu- res 14 et 16) parvient dans la chambre du cylindre qui se trouve au-dessous du piston et sort à l'air libre par les grands trous 65. Le cylindre 35 du mouton peut donc tomber.
La soupape 55 se ferme, mais le tiroir 49 reste à sa position supérieure, car il y a toujours de l'air comprimé au-dessous de lui . Lorsqu'il existe des fuites, grâce à la vis auxili- aire 58 (fig.15) on peut amener de l'air comprimé dans la chambre 52 afin d'éviter une chute de pression et par consé- quent un abaissement du tiroir 49, qui aurait pour effet un
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changement de sens prématuré de la distribution. A la fin de la chute libre, quand par suite de son choc contre le couver- cle 45 du cylindre, la soupape 51 est ouverte, la chambre 52 se trouve reliée par le canal 66 (figs.14 et 17) à l'air ex- térieur, et cesse par conséquent d'être sous pression . Le tiroir est abaissé, de sorte que la série de phénomènes re- commence .
La vis étrangleuse 57 (fig.15) permet de remplir aussi vite qu'on le veut la chambre 52 d'air comprimé. Par suite on règle la vitesse de montée du tiroir 49 puisque ce tiroir n'est élevé par le ressort 50 que dans les proportions où la chambre 52 se remplit d'air comprimé.
Le desserrage de la vis d'échappement 59 (fig.17) permet d'éviter l'élévation prématurée du tiroir lorsqu'il n'est pas étanche. En effet, l'air qui a passé vers le bas à travers ce tiroir non étanche peut s'échapper. Les deux vis de réglage 58 et 59 permettent aussi un fonctionnement correct du tiroir de distribution même lorsque celui-ci est fortement usé.
Le fonctionnement de la machine qui a été décrite, pour rétablissement de fondations, est le suivant :
Quel que soitle plan à partir duquel on doitfaire les fondations d'un bâtiment : à partir du niveau du sol, ou à partir du fond d'une fosse utilisée pour quelque sous-sol,ou à partir d'échafaudages, on commence par placer dans l'aligne- ment des bâtiments dont on veut faire les fondations des ma- driers qui servent de voie pour les roulettes du châssis de la machine. Bien entendu, il faut veiller à l'horizontalité et à l'égalité de hauteur de ces madriers, condition qui est aisément remplie , le cas échéant, au moyen d'une infrastrau- ture provisoire.
Pendant le transport de la machine, le cône d'enfonce- ment 34 est suspendu à l'extrémité inférieure du tube de guidage 33 qui est soulevé et le mouton automatique 35 s'ap-
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puie sur le cône d'enfoncement* Grâce au chapeau 42 le tube de guidage maintient l'extrémité supérieure de la tige 41. Le {,- tube de guidage 33 lui-même est suspendu.à la traverse 15 qui passe en dessous de la bague de renforcement 36 du tube de guidage, et qui repose par l'intermédiaire des jumelles 14 sur les cylindres 12. 13. En outre le tube de guidage est main- ' tenu par la bague double 26, 27 qui repose par ses tourillons
29 dans les encoches médianes des entretoises fixes 8 des montants 4 du châssis.
Une fois que le châssis de la machine a été mis sur sa voie de madriers et qu'on l'a arrêté au-dessus du point où doit commencer la première série de blocs de fondations, les tuyaux à air comprimé sont adaptés au raccord 54 du mouton et aux deux cylindres 12-13 de l'appareil de levage.
On peut alors commencer le battage du cône d'enfoncement avec des hauteurs croissantes de chute du mouton. La grandeur de la résistance à l'enfoncement que rencontre le cône aux différents emplacements, estobtenue au moyen de la table- Aussitôt que l'on est certain que cette résistance à l'enfon- cement correspond à la charge spécifique du bâtiment, l'en- foncement peut cesser avant que l'on ait à abaisser le tube de guidage.
Mais si la résistance à la pénétration demeure in -férieure à la charge spécifique du bâtiment, on fait encore pénétrer l'axe cylindrique du cône d'enfoncement de 20 cm. environ au-dessous de la surface et l'on détermine alors la résistance à la pénétration du cône
Si la résistance à la pénétration ainsi obtenue est au moins les 2/3 de la charge spécifique on arrête l'enfoncement Dans le groupe formé de trois blocs n enfoncera encore un autre cône standardisé équivalent, tandis qu'un troisième bloc sera poussé à une profondeur telle que la somme des trois résistances à la pénétration atteigne ou surpasse la charge qui échoit au groupe.
Mais si la résistance à la pénétration d'un cône reste encore inférieure à 2/3 de la charge spécifique
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on se sert du tube de guidage jusqu'à ce que l'on ait atteint en continuant à s'enfoncer la résistance à la pénétration qui équivaut à la charge spécifique - l'extraction du cône et du tube de'guidage par l'appareil de levage, une fois la. profondeur voulue atteinte , se fait d'a- bord pour le cône seul par répulsion (voir brevet 597 876) puis, pour le cône et le tube grâce à l'appareil de levage de la ma- nière suivante:
La traverse 15 est placée toute ouverte au-dessous de la bague de renforcement 36 du tube de guidage 33. Au moyen de la serrure 24 on serre légèrement la traverse sur le tube.
Ensuite, on enfonce les chevilles 23 dans les trous des jumelles 14 qui se trouvent immédiatement au-dessous de la traverse 13. On admet ensuite l'air comprimé dans les cylindres 12 et 13.
Le soulèvement produit par cet air est d'environ 30 cm. La vis 31 de la bague double 26, 27 est serrée de sorte que le tube de guidage 33 sera maintenu à la hauteur qu'il, aura atteinte, même quand l'air comprimé sera sorti des cylindres et que par suite les jumelles 14 de l'appareil de levage seront redescendus de 30 om- environ. Il n'y a plus alors qu'à remonter les chevil- les 23 de la hauteur voulue 'jusqu'à la nouvelle position de la traverse 15, à introduire de nouveau de l'air comprimé, etc..
Dès la première action de l'appareil de levage la bride de ; la bague 38 vient buter contre la plaque 39 de sorte que le cône ' d'enfoncement, son sabot 40 et le mouton qui repose sur lui sont soulevés. Ce soulèvement doit être continué jusqu'à ce que la pointe inférieure du cône parvienne au-dessus de la surface du ! sol, ce qui permet de déplacer le châssis et de l'amener à l'em-.. placement où l'on doit enfoncer le second bloc de fondation.
Dans des conditions défavorables de terrain, si l'on cons- tatait que les tubes qui ont été enfoncés sont retenus par le terrain avec trop de force pour que l'action des cylindres assu- re le soulèvement du tubage, on se servira du dispositif repré-
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sente aux figures 18 à 20. Grâce à cette transmission on agit sur les tubes à soulever avec une force multiple de celle qui est exercée par les tiges de piston 18 sur les jumelles 14,
Les jumelles 14 sont enlevées des extrémités des tiges 18 et sur ces extrémités on place des chapeaux 67 sur lesquels s' articulent des leviers à un seul bras 68, 69. Les leviers 68,69 qui forment des cadres, ont leur point de pivotement sur des axes horizontaux portés par des pupports oscillants 71.
Ils en- tourent le tube supérieur du tubage. Au-dessus de chaque tige de piston 18 une des jumelles 14 est articulée à l'un des le- viers 68,69 en 72, de sorte que la tige de piston de l'un des cylindres 13 agit sur le levier 68 et la jumelle 14' placée au- dessus de l'autre cylindre 12. Inversement la tige du piston du second cylindre 12 agit sur le levier 69 et sur la jumelle 14 .qui se trouve au-d essus du cylindre 13. De cette manière la force qui s'exerce sur le tronçon de tube peut être multipliée.
Aux figures 21 à 26 on a représenté les dispositifs qui servent à la mise en oeuvre du procédé de durcissement et de consolidation du sol. La figure 21 est une coupe à travers le tube de fond d'un dispositif de battage où, après avoir enlevé le noyau de battage, on peut introduire un piston étanche dans le tubage avec un tuyau pour le béton- La figure 22 est une coupe dans le tubage après introduction du piston et du tuyau.
Les figures 23 et 24 montrent la constitution de tubes fendus qui sont utilisés pour le revêtement des puits, et les figures 25 et 26 sont un dispositif auxiliaire.
Dans le procédé de durcissement et de consolidation on em- ploie un sabot de levage ou de répulsion 101 analogue à celui du brevet 507 876. Ce sabot permet de retirer d'une manière ab- solument sûre et facile un noyau de battage 102 court et faci- lement maniable dont l'extrémité va en s'amincissant légèrement même si les profondeurs d'enfoncement sont considérables; le no yau peut, d'une manière facultative être revêtu d'un fourreau mince 103 qui reste dans le sol. Ce fourreau présente un rebord
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interne 104 qui s'appuie sur un degré méaé dans le sabot 101, ce qui assure au fourreau l'entraînement dans le mouvement vers le bas
Le fourreau 103 a un double but: d'une part, après enlève- ment du noyau 102, il empêche les éboulements dans une zone courte mais profonde .
D'autre part, au début de l'injection de béton sous pression, il dirige toute'la pression du béton sur l'ex- trémité ouverte du puits, sans que l'énergie qui serait néces- saire pour modifier la forme et la constitution de la paroi du tube ne se perde alors qu'elle est employée à l'élargissement et à la consolidation de la base de la colonne dans le sol (c3 figs.2 et 3). Le béton sous pression ne peut,.clone d'abord trouver un autre chemin qui lui soit ouvert que le fond du tube On évite aussi que le fond du puits ne soit déplacé prématuré- ment par le gonflement des parois du tube ou qu'une masse de bé- ton, restant adhérente à la paroi par frottement, empêche de travailler le fond du puits.
La tige 105 est formée , suivant une méthode usuelle dans la technique du fonçage, par une série de tronçons ayant une grande résistance à la torsion. De préférence; sa section est hexagonale. Pour réunir les divers tronçons de la tige on se sert de tenons filetés avec des écrous 106 à six pans-
A l'extrémité inférieure de la tige 105 est disposé le sa- bot 101 et le noyau 102 lui est réuni grâce à un filetage 107.
La tête 108 du noyau possède (de préférence intérieurement) un système de couplage à cônes, dont une des parties 109 se trouve sur la tête du noyau, tandis que l'autre partie correspondante 110 est placée sur la tige 105 à une certaine distance de la partie 109. Extérieurement, le noyau présente un filetage 111 de pas inverse à celui du filetage 107. Sur ce filetage 111 est ; vissé un raccord 113 présentant un filetage interne et fixé à , l'extrémité inférieure du tube de fond 112. Le raccord 113 pré- sente extérieurement une surface conique, de sorte que, une fois ' que la tige 105 a été reliée au noyau 103, le fourreau 103 trouve,
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un appui sur toute sa longueur.
Un mouton guidé par la tige 105 est actionné automatique- ment: ou à la main ou au moyen d'une machine.
Après battage, quand on fait tourner la tige 105, non seu- lement le noyau 102 se détache du fourreau 103, mais encore le tube de fond 112 et tous les tronçons de tuyau placés sur lui
112a 112b.112c, etc.. sont soulevés verticalement vers le haut d'une quantité r qui correspond au filetage inférieur (environ
15 cm. en fig.22), de sorte que les résistances au soulèvement provenant des pressions capillaires qui s'exercent sur toute la surface externe du tubage, et qui sont dans certains cas très importantes, se trouvent surmontées. Lors du soulèvement du noyau de la quantité r, il seproduit finalement la mise en prise du couplage 109-110, et comme on continue à faire tourner la tige 105 mais que le noyau 102, en raison de ce couplage ne peut pas s'élever plus, il en résulte que le noyau 102 sera entraîné dans la rotation.
Mais, comme on l'a dit, le filetage 111 du sommet du noyau est de pas inverse au filetage 107 du bas. Donc, quand le noyau 102 est entraîné par la rotation de la tige, son file- tage de tête a pour effet de le dévisser, de l'écrou formé par ,le tube 112. Il en résulte que la liaison du noyau et du,tube est supprimée et que l'on peut enlever ce noyau du puits tubé en élevant la tige.
En ce qui concerne le tubage du puits au-dessus du tube de fond 112 qui repose sur le noyau on peut, suivant la force de pression des eaux utiliser des tubes fermés ou fendus, qui sont de préférence adaptés les uns aux autres par vissage.
Le tube fermé (fig.22) présente à une extrémité un filetage interne d'écrou. A l'autre extrémité dans l'intérieur des tubes on a rivé ou soudé une douille 114, 114a, 114b.. sur laquelle on a taillé extérieurement un filetage correspondant à celui dont on vient de parler. Grâce à ce vissage, on peut obtenir une étanché-' ité complète du tubage pendant le battage de sorte que le mouton
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se déplace complètement à/sec, 'ce qui est particulièrement important quand ce mouton est automatique :
Si l'on emploie un tubage fermé il faut pour prolonger ce tubage, si l'on emploie un câble pour actionner le mouton, que chacune des fractions du tube à ajouter soit enfilée sur le câ- ble.
Dans tous les cas, le procédé de durcissement du fond exige que la masse de béton introduite soit maintenue sous pression du commencement à la fin de son introduction. Par conséquent, même pendant l'extraction du tubage, toutes les fractions de tu- be devenues libres doivent rester enfilées sur le tuyau qui in- troduit la masse de béton dans le puits. Une pareille exploita- tion est très compliquée, et on la simplifie, conformément à 1' invention, en utilisant exclusivement des fractions de tubes fendues. Ceci procure l'avantage que, chaque fois que l'on adapte un tube de prolongement, ce tube peut être très facilement placé ; sur le câble du mouton, et que, quand on extrait le tubage, cha -que fraction de tube est enlevée du tuyau aussitôt qu'elle a' été libérée.
Il en résulte que la durée du travail pour l'in- troduction et la récupération du tubage est notablement réduite: Eh outre, comme les fractions de tubes n'ont pas besoin de res- ter enfilées sur le tuyau, le placement de ce tuyau lorsque 1' extraction des tubes progresse, est beaucoup plus simple. Il est donc évident économiquement que, dans tous les cas où l'état du sol n'exige pas nécessairement un tubage fermé, on effectuera , le revêtement des puits et des trous de sonde au moyen de tubes fendue.
Dans le mode d'exécution représenté en figure 23, au-dessus du tube de fond, qui est toujours fermé,on aplacé uniquement des fractions de tubes fendues 115, 115a, 115b. Les fentes de ces éléments de tubes, désignées par 116, s'élargissent par le haut et sont recouvertes par des pièces 117 en forme de coins qui sont recourbées comme la paroi du tube. Une fois ces coins mis en place tout se passe comme si l'on avait un tube cylindri. :
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que complet. En coupe les/coins 117 et les bords des fentes de tubes sont taillés en biseau de façon que les coins ne puissent tomber vers l'extérieur.
Du côté interne des bords des fentes de tubes on a adapté des baguettes de guidage 113 qui, avec les bords biseautés du tube, forment des rainures de guidage pour le coin, Aux deux extrémités des éléments fendus 115, 115a.
115b on a fixé , par exemple par rivetage, des douilles de li- aison 119 également fendues présentant extérieurement un file- tage. Pour la jonction des tubes on emploie un filetage interne
120 correspondant au filetage externe 119. Les filetages des douilles de jonction 119 ne sont taillés qu'après découpage de la fente et mise en place du coin 117, afin d'éviter des ine- xactitudes de filetage au bord des fentes. Par conséquent, n n'éprouve aucune difficulté pour dévisser les tubes.
Les fentes de la douille de jonction 119 sont comblées par des pattes 121, 122 fixées aux coins 117..L'extrémité libre de la patte supérieure 121 est de préférence arrondie symétrique- ment, pour que la pression de l'élément de tube voisin s'exerce d'une manière parfaitement centrée et pour que les angles du coin ne puissent se détériorer. La fermeture de la fente 116 est effectuée de la manière la plus simple en plaçant le coin dans la fente et en le laissant tomber. La fente qui reçoit la patte inférieure 122 est si étroite que cette patte passe entre les baguettes 118 lorsqu'on met et lorsqu'on enlève le coin.
L'élément de tube qui se trouve être en haut.,au lieu d'une douille, reçoit un chapeau 123 (figs.35 et 26), qui sert à la fois à donner de la rigidité au tubage et à guider la tige. Ce chapeau peut s'ouvrir autour de la charnière 124. On assure sa fermeture au moyen de la vis à oreille 125, et les câbles du mouton passent librement dans ces ouvertures 126 et 127.
Une fois que l'on a atteint la profondeur de battage voulue on commence à faire tourner la tige 105, ce qui a pour effet, comme on l'a dit, d'élever d'une certaine quantité tous les élé-
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ments de tubes 112, 112a, 112b... On dévisse ensuite le noyau
102 du tube de fond 112. Cela fait, on extrait de la fosse le noyau ainsi que le sabot, après avoir enlevé le mouton.On introduit alors dans le puits tubé le piston de fermeture 130 représenté en fig.22, et qui possède le même filetage que la' tête de noyau.
Ce piston est vissé dans le filetage du raccord
113 du tube de fond- l'opération est la suivante
A la place du chapeau, on met sur l'extrémité supérieure du tubage une fourche usuelle dans l'industrie du sondage et, au moyen de cette fourche on saisit le raccord du tube verti- cal 131 qui est fixé au piston, de sorte que ce piston est sus- pendu dans la partie supérieure du puits. On introduit alors dans le tube vertical 131 une tige spéciale 132 qui se termine à sa partie inférieure par un quatre pans ou un six pans 133 qui s'adapte à une cavité du piston 130. Cette tige est prolon-: gée par un élément de tige ordinaire 134. Sur rétament 134 ' on enfile le premier élément de tuyau 135 et on l'adapte rapi- . dément et solidement au tube vertical.
A ce moment on saisit avec le double crochet usuel la douille supérieure de raccord:
136, ce qui décharge la fourche qui peut alors être enlevée.
Le piston 130 est alors enfoncé de la longueur du premier élé- ment de tuyau 135, et l'on saisit avec la fourche la douille
136. Ces opérations se continuent jusqu'à ce que l'on atteigne le record 113 du tube de fond. On utilise alors la tige 134 comme une clef anglaise et l'on visse le piston 130'dans le tube de fond 112. On extrait ensuite les tiges 133, 134 qui se trouvent dans les tuyaux, en démontant leurs divers éléments.
Le raccord supérieur du tuyau se trouve à ce moment sur le cha ' -peau que l'on vient de mettre en place, et l'on peut y adapter les tuyaux qui conduisent aux machines à béton.
Ces machines à béton sont constituées différemment suivant le système de battage et de production du béton que l'on a. adopté.
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Au lieu de comporter/un noyau, il est évident que le tuba- ge du puits peut recevoir dans le filetage du raccord 113 du tube de fond la bague d'adaptation d'up appareil de sondage à dispositif d'injection ou sans dispositif d'injection, cette bague pouvant être actionnée de la manière connue par la tige 106. ,Le couplage peut même être prévu pour que, quand on fait tourner en sens inverse la tige 105, la bague d'adaptation soit dévissée et puisse être enlevée avec le dispositif de sondage et le dispositif d'injection. Le défaut de compression du sol dans des puits de ce genre peut être compensé par l'accroiss e- ment de la pression du béton, de façon que l'effet de durcis- sement, de consolidation et de confection d'inclusions soit le même.
Cependant, on évitera de faire des puits de sondage là ou on peut faire des puits de battage.
Grâce à l'équipement qui vient d'être décrit, on réalise un travail continu extrêmement important pour le résultat à obtenir. On réalise également un creusement par battage conti- nu dont l'effet économique et technique est remarquable dans la plupart des sols .
Les opérations se succèdent à peu près de la manière sui- vante : Le noyau 102 est placé au-dessous d'un chevalet. Le tube de fond 112 est enfilé sur la tige 105 et vissé au noyau
102. Le mouton est soulevé et on commence le battage. Au fur et à mesure de l'enfoncement on ajoute de nouveaux éléments de tubes jusqu'à ce que l'on ait atteint la profondeur de battage désirée. Quand on utilise des tubes fendus on fait descendre d'une réserve une douille 120 chaque fois que l'on veut adop- ter, un nouvel élément de tube. La réserve de douilles est sus- pendue au chevalet. Le câble a été enfilé dans toutes les doui: -les avant le début du travail. Une fois le battage achevé on commence par extraire le mouton; cependant si le mouton est automatique il peut rester sur le noyau et être extrait seule- ment avec lui.
Ensuite on replace le chapeau et on fait tourner
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la tige 105 de façon à. soulever le tubage de la quantité r.On dévisse la tête 108 du noyau du raccord 113 du tube de fond,et l'on extrait le noyau 102 et la tige 105 au moyen du treuil et du double crochet qui a été enfoncé aussi profondément que pos -sible dans le tubage. En même temps on démonte les éléments de la tige.
L'opération est continuée par l'introduction du piston de fermeture 130 (fig.22) avec le tuyau 135 et la tige 132- 134, etc., puis par l'extraction de cette tige 134.
La pression sous laquelle se fait l'injection de béton est augmentée jusque ce que la pression du béton sur le pis - ton 130 soit assez grande pour surmonter le poids du tubage, du piston et du tuyau augmenté des forces périphériques exercées par les pressions capillaires du sol, si ces pressions capil- laires n'ont pas été déjà éliminées par le soulèvement de 1' ensemble d'une quantité r.
Suivant le programme de fondations que l'on a adopté,qui peut consister en un durcissement du sol plus ou moins étendu, tout le soulèvement du tubage est effectué par la pression du béton, ou au contraire aidé plus ou moins vigoureusement au moyen de câbles de levage..
. Un réglage automatique de la vitesse avec laquelle le tu- ! bage s'élève, est assuré grâce à l'action de la forme conique ! de l'extrémité 113 du tube de fond 112. En effet, aussitôt quel la résistance qui s'exerce au fond du puits, une fois que le ; pied de la colonne s'est élargi suivant o3, est devenu plus grande que la résistance du tubage, le mouvement du tubage vers le haut commence.
Mais, dès que l'extrémité inférieure 113 du tube de fond sort du fourreau 103, la masse de béton pâteuse ou fluide, qui se trouve écrasée entre d'une part la ' paroi cylindrique du puits et d'autre part le cône 113, frei- nera hydrostatiquement le mouvement du tubage, et exercera son action dans la zone du puits dont la hauteur est celle du cône
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en question.
Comme , suivant la constitution de cette zone de la paroi il y pénétrera, dans l'unité de temps, une quantité plus ou moins grande de béton, et que la réaction dirigée normalement au cône 113 sera par suite plus petite ou plus grande, les forces tangentielles qui s'exercent sur cette partie du tube 'seront plus petites ou plus grandes, suivant que la zone de @errain ainsi traversée sera plus ou moins compressible, ou plus ou moins pénétrable.
Dans le premier cas, le mouvement vers le haut du tubage ; sera moins retardé et dans le second cas il le sera plus, si bien que l'on aura une adaptation automatique de l'ascension du tubage aux exigences des diverses zones de terrain.
D'après les conclusions que l'on aura retirées du battage en dehors de cette adaptation automatique, on pourra régler le durcissement dans les diverses zones en profondeur, en accé -lérant l'ascension du tube de fond 112 dans les zônes plus so -lides au moyen d'un levage, tandis que dans les zones mois passées la vitesse d'ascension sera réduite en appuyant le tu- bage contre,le chevalet qui supporte le mouton ou une autre charge, ou en pratiquant un ancrage interne ou externe du tu- bage, soit en se servant d'une plaque d'ancrage placée au fond du tube, soit en se servant de points fixes extérieurs. Le re- tard de l'ascension permet de rendre le durcissement plus in- tense.
D'après la consommation de béton pour chaque profondeur, on peut conclure avec une grande exactitude à la forme de la colonne de durcissement et à la consolidation du sol qui en- toure cette colonne .
Aux figures 27 à 30 on a montré un mode d'exécution du cône d'enfoncement et de sa liaison avec le tube de guidage.
L'emploi de ce dispositif permet d'utiliser la machine pour le durcissement ou la consolidation. Au moyen de cette ma-
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chine, on peut non seulement /Obtenir un enfoncement quelconque mais aussi passer 'en tout temps de la fondation par blocs à la fondation par colonnes de durcissement. Pour ce passage, le châssis de la machine n'a besoin de rester en place que pendant le temps absolument nécessaire pour l'enfoncement du tube de fond. Aussitôt que le tubage a pénétré assez profondément pour se guider lui-même, on déplace le châssis à l'instant où le tube, de guidage s'est enfoncé au-dessous de la hauteur des essieux du châssis. Pour continuer l'opération on a besoin simplement d'installer en place un trépied ainsi que l'appareil de levage qui a été enlevé du châssis.
Ce châssis peut être utilisé pour continuer la fondation par blocs. Dans ce mode d'exécution la liaison du cône d'enfon- cement avec le tube de guidage est étanche, de manière à empê- cher l'eau de pénétrer du sol dans la zone de frappe du mouton.
La figure 27 est une coupe verticale à travers un tube de guidage et à travers le cône, la figure 28 est une coupe hori- zontale suivant la ligne E-R, la figure 29une coupe suivant la ligne S-T de la figure 27. La figure 30 estune coupe verticale à travers le tube de guidage, le piston placé dans ce tube et le fourreau. Dans ce mode d'exécution le tube de guidage 75 est dans l'ensemble cylindrique. Près de son extrémité inférieure il possède une bride 76 formant saillie en dedans. Le cône 77 est relié au sabot 78 par l'écrou de répulsion 79 qui ne peut tourner et qui ne peut présenter qu'un déplacement vertical très faible. Dans cet écrou 79 est vissé le filetage 81 de la tige de répulsion 80.
A l' extrémité de la tige 80 se'trouve un .. bouton 84 qui est mobile avec un petit jeu vertical dans une ca -vite du sabot 78, de manière à produire l'entraînement du sabot quand on élève le cône. La course de répulsion est limitée par . le cône d'embrayage 82 contre lequel vient s'appliquer le siège ' conique 83, solidaire du cône 77.
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Au-dessous de la plaque de tête 88 on trouve dans la pa- roi cylindrique du cône 79 des perforations 90 à travers les- quelles on fait passer deux forts ressorts à lame 89. Ces res- sorts sont fixés à la plaque de tête 88 et leurs dimensions et leur forme sont telles que les extrémités de la lame inférieu- re font saillie sur le diamètre de la bride 76 et s'appuient solidement sur cette bride. Cependant ces ressorts, lorsqu'on soulève le cône permettent le passage à travers les douilles de raccordement des éléments du tubage. La force des ressorts -',doit être choisie d'après la résistance de frottement et d'ac- célération de l'ensemble du tubage. Les coups de battage, qui sont transmis par le bloo intermédiaire 99 au cône 77, agis- sent, par suite de l'effet des ressorts 89 élastiquement sur la bride 76.
Les ressorts 89 peuvent aussi naturellement être pla ces dans le bloc intermédiaire 99.
Le cône 77 présente dans sa partie cylindrique 98 un fi- letage externe 85, grâce auquel il est vissé dans le raccord conique 87 du manchon cylindrique 86. Ce manchon accompagne donc le mouvement du cône, tandis que l'avancement du tubage par le fait du ressort se produit progressivement, ou même de- vient une chute libre, quand le poids du tubage estplus grand que l'adhérence des tubes au sol, A la fin de la chute le bord inférieur du tube de guidage rencontre un degré 91 du raccord 87, une fois que l'espace libre qui s'étend entre 76 et 91 a été parcouru. Entre le manchon 86 et le tube de guidage 75 on a interposé un système pour empêcher la rotation, par exemple un certain nombre de griffes 92 qui pénètrent dans les encoches longitudinales 93.
L'étanohéité entre le cône 77 et le tube de guidage 75 est assuré par une collerette de cuir 94.qui repose au-dessous de la bride 76 sur la partie cylindrique 98 du cône. A chaque phase de l'enfoncement l'étanchéité est donc assurée. Grâce à oe dispositif, la machine est susceptible de travailler avec un niveau d'eau quelconque, sans que l'eau pénètre dans le
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puits tubé et empêche l'action du battage.
Lorsqu'on a atteint la profondeur voulue, on effectue le démontage du cône 77. A cet effet, on fait tourner la tige 80 dans un sens tel que la partie cylindrique 98 du cône se dé-' tache du sabot de répulsion 78. Le manchon 86, qui -est relié au cône s'élève avec lui et entraîne, grâce au degré 91, éga- lement le tube de guidage 75, de sorte que l'on obtient ainsi le premier soulèvement du tube de fonds 76. Lorsque le siège 83 vient adhérer au cône 82, le cône d'enfoncement se trouve solidarisé avec la tige 80au point de vue de la rotation et se dévisse du manchon 86. En même temps, le sabot 78 se déta- che du sol. Si l'on extrait alors la tige 80 on enlève égale- ment le cône ainsi que les ressorts 89 et le bloc intermédi- aire 98.
Four les fondations profondes ordinaires on peut alors remplir le puits de béton damé en soulevant en même temps par degré le tubage, le manchon 86 est alors entraîné par les grif- fes 82 passant dans les encoches longitudinales 93.
Lorsqu'on veut procéder au durcissement, après avoir en- levé le cône 77, on introduit, au moyen des tuyaux à air com- primé 96, le piston 95 (fig.30) dont la paroi cylindrique ex- j terne est de même diamètre que celle du cône d'enfoncement 77. , La partie inférieure de ce piston présente un filetage corres- pondant aiiletage 85 du manchon 86. On visse le piston 95 dans le filetage 85. Grâce au degré 97 constitué par le raccord 87, et, au besoin en se servant d'une rondelle d'étanchéité, on ob ' -tient une fermeture étanche pour le béton qui est soufflé au- dessous du piston 95.
D'autre part, l'adhérence de la colleret- te 94 à la paroi lisse du piston 95 empêche l'eau de pénétrer au-dessus du piston dans le tubage afin de faciliter l'extrac- tion du tubage.
Comme les chocs se produisent ici seulement sur le cane ; tandis que le lourd tubage tombe librement, ou est entraîné tout au moins d'une manière élastique, on réalise un effet de !
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battage notablement supérieur. Dans aucun des dispositifs de battage utilisés jusqu'ici on n'a obtenu un rapport aussi fa- vorable entre la masse frappante et la masse frappée.
De plus, les diverses pièces du tubage qui est coûteux et les éléments de tige ne sont pas usées par les chocs et res- tent utilisables beaucoup plus longtemps.
Pour de longs tubages, quand on travaille dans des puits très profonds, le retrait du tubage par l'effet du jeu des ree- goris 89 produit un effet avantageux. Après chaque avancement du sabot, se abot,par l'effet de l'action des ressorts est toujours un peu retiré de sorte que le choc suivant le pousse d'autant plus énergiquement.
Grâce au dispositif d'étanchéité 94, à l'extrémité du puits, on peut employer la machine même sur une infrastructure flottante .
Grâce à la machine précédente on peut, en toutes circons- tances, dans tous les sols bons ou mauvais, obtenir des fonda- tions à la fois rationnelles, sûres et économiques ce qu'on n' avait jamais réussi à faire jusqu'ici.
REVENDICATIONS.
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"Plant and machine process - for the foundation of buildings"
It is universally known that, depending on the constitution of the foundation soil, the method and system of building foundations must be chosen differently. When dealing with a good soil or a land where the good foundation soil can be reached at a shallow depth and without great difficulty, the parts supporting the building in its entirety, or capable of having been distributed in isolated piles, are brought up to to the right layer, after extraction "and prior evacuation of the grounds which were on top of this layer. After which, in place of these grounds, one must carry out the concrete or the masonry of the walls or the foundation piles .
When the good foundation soil 'only exists at depths, where the difficulties and the costs of the extraction and the removal of the soil, increased by the price of the cubage of the foundation walls or of the foundation piles , would be inadmissible or if we are unable to find good soil on the site where we are building, we see each other
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forced to resort to one of the many systems of artificial foundation. In some of these systems, the load of the building is transmitted economically to the good subsoil which is located deep (deep foundations).
In other systems, it is not necessary to directly transmit the load to the good soil, but it is distributed over the bad soil, either on the surface or in depth, so that no harmful settling of the building occurs ( suspended foundations).
Both for deep foundations and for suspended foundations, a large number of methods are known which are in use in practice. They all have the disadvantage that they can only be used for a specific soil constitution. Therefore, when the properties of the soil are not precisely known in advance or change in an unforeseen manner, frequent probing and costly modifications have to be resorted to. Each of the known processes requires special equipment, and this equipment is not suitable for any other process. However, on the horizontal surface of a building it is not only the specific load of the building, but also, frequently the depth and the bearing capacity of the soil which vary, which makes inevitable a change in the method of foundation. .
The process according to the present invention consists in that, on the surface of the building which has been subdivided according to a tight network fixed in advance, standardized foundation blocks are driven in at the same depth, having the same shape and the same size, and that, depending on the resistance of the soil that has been observed by driving these blocks in, another foundation block of an appropriate length is driven in, to a depth such as the total resistance of this block. block with the blocks that form a group with it, exceeds the load that this group must support.
If, when the blocks are pushed in, we find that we are dealing with a soil whose compressibility or deformability
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would have an inadmissible value for the pressure or shear forces which fall to it according to the construction project, according to the invention, this soil will be hardened or consolidated in such a way that its mechanical resistance and its deformation are reduced to a suitable value.
In soils which, because of their binding properties, do not prove to be sufficiently hardenable or consolidable, the founding process, using the high plasticity of these soils, at the same time makes it possible to form load-bearing piles by pushing back the soil ( columns) strongly compressed having sufficient length- The soil fractions between the bearing piles then behave as inclusions of solid masses, subjected to compression on all sides, and these inclusions are capable, just like the piles load-bearing capacity themselves, to transmit the pressure of the building on the ground to a deeper layer having the bearing capacity voul, ie a lower compressibility.
In fact, foundation processes are known in which more or less extensive cementing of the ground is combined with the making of concrete piles. However, not all of the processes used up to now meet the essential conditions which have a decisive influence on obtaining extensive hardening and consolidation in soils which do not have binding properties or which have few, like porous or moving floors. Likewise, these processes do not make it possible to surely obtain inclusions resistant to compression in soils having binding properties, such as clay, clay, marsh soil, peat, etc.
It is only by virtue of the process in accordance with the invention that it is really possible to obtain sinking at depths which can quite often reach 20 to 25 meters, depending on the position of the soil layer which no longer undergoes significant deformation. On the other hand with the known installations, which make it possible to make *
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long concrete piles in driving, sounding or injection holes, such driving is merely theoretical, or can only be carried out in practice at enormous expense.
According to the present process of hardening or consolidating the soil, the mass of concrete, having the desired constitution is introduced, under high pressure, into the driving, boring or injection wells, and it is maintained. for a suitable time under a pressure which can optionally be increased at will. In this process, any interruption in the introduction of the concrete and in the maintenance of the pressure is avoided, so that there is no fear of any disturbance or of any suppression of the hydraulic and hydrostatic actions, which must exert the liquid which the mass of concrete passes through the pores of the ground and which exerts its binding action there, to penetrate as large an area of soil as possible.
In binding soils, this liquid expels the water contained in the pores of the soil and thus produces, on the one hand, a maximum widening of the diameter of the columns and, on the other hand, the compression tension necessary for the inclusions. All the particles of the concrete mass subjected to high pressure are directed at once, and without harmful deposit, directly to the place where. their setting and hardening must occur.
In the known methods, the various casings of the piling or sinking well are removed only in fractions, so that the method can only be carried out with interruptions. In addition, these methods allow the tubes to be removed only after they have been previously filled with the mass of concrete.
It follows that this mass undergoes a harmful deposit and ae leads relative to the zone of ground which surrounds it roughly like a dead mass
As one cannot watch and test the columns of
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concrete, consolidations or / or inclusions of the ground like constructions in the open air, and that however the result of the construction depends largely on their state, it is advisable that the working mode does not leave room for the possibility of 'serious damage or deterioration of the introduced concrete.
There are processes in which the concrete introduced by fractions, and of which the deepest fractions are already set, is overloaded by too strong pressures, because one relies on it to lift and extract the casing. of such concrete is greatly diminished. Further, in these methods, in order to extract the casing, frequent rotation and choking is required; This produces serious changes in the structure of the column and of the consolidation zone which surrounds it.
The process for hardening or consolidating the soil in accordance with the invention is a process in which, when the soils, whether binders or not, have too great a compressibility and deformability, this harmful property is eliminated, or the soil is eliminated. In accordance with the invention, these results are obtained with perfect safety by ensuring the static cooperation of a deeper and less compressible layer of soil over large areas. which comes from the method and the devices which implement it, without needing to remove the layers of; unfavorable terrain.
In a variant of the foundation process according to the invention for soils of very low consistency, such as mud or marsh soils which have a great depth, a series of consolidation bodies is created having as large a volume as possible and they are used as a base for another series of blocks prepared in the same way.
Thanks to the process and the installations according to the invention, the drawbacks of the old processes are absolutely eliminated.
By the very fact of using the process, a mechanical resistance test is carried out on all points of the ground, and all
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soils, whatever their constitution can be used. In addition, building materials can be processed with the same machines. The process is therefore suitable for all special cases. When it is used one first of all avoids having to transport to the ground a whole special equipment for a particular method of foundation. In addition, the process is superior even to ordinary wall and pile foundation processes, and therefore even more so than deep foundation and suspended foundation processes.
Figure 1 shows a schematic section taken through a foundation according to the invention.
The mixed dotted line m-n indicates the limit of an ordinary foundation, the degrees of which betray the variations in the specific compressibility of the soil and also the variations in the load on the building. a1 and a2 are standardized foundation blocks which have been driven into the ground. A1 and A2 are foundation blocks that can be driven deeper as needed. R is a mesh that was placed on the foundation blocks after they were driven in; on this fence we build the building-
To carry out the process, tables calculated from threshing formulas are used. These tables, according to the weight of the sheep and its heights of fall, give the value of the resistance to penetration.
In the embodiment shown, it was accepted, for simplicity, that the mesh transmits the load-load of the building on three successive foundation blocks. But it is also possible to choose load transmission groups comprising a greater number of foundation blocks.
If, for example, when the foundation block al was driven in, it was found that the resistance to penetration was about 2/3 of the specific load of the building, the second foundation block A1, followed by a block of standardized al foundation, will be driven to a depth such that we have a resistance to penetration 5/3 times greater than that of the al block. We design
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by specific load, the load bearing that falls on the space between two axes of foundation blocks- In this way, the group of cones a1 A1 and a1 has a total resistance to penetration which is 2 / 3 + 5/3 + 2/3 = 3 times the specific load.
Blocks a2 A2 a2 -a3 A a3 - a4 A4 a4, etc., form groups of the same type. When, in a group the specific load increases, or when, as a result of the poor constitution of the soil, the resistance to penetration decreases, this difference is compensated for by pushing the compensating block deeper in, which thus plays a differential role.
In FIGS. 2 to 6, the implementation of the process for hardening or consolidating the soil has been shown in the case of a foundation with four hardening columns. These figures show the effects that occur in different superimposed layers.
Figures 2 and 3 are vertical sections through the columns and through the floor. FIG. 4 is a horizontal section along the line A-B of FIG. 2, the wells of the columns being still open. Figures 5 and 6 are horizontal sections taken along lines C-D and E-F in Figure 2.
The soil has been assumed to consist of the following layers: v uneven ground - w shifting gravel, x gravels poor in sand, y soft clay, and z stable gravel. Thanks to the use of the new process, pressure-resistant inclusions denoted by al are obtained between the concrete columns in the irregular terrain, a2 in the moving stone, a3 in the poor gravel in sand, a4 in soft clay. Around the concrete columns there are consolidation zones bl in the uneven ground, b2 in the gravel, as well as hardening c1 in the moving gravel, c2 in the gravel and c3 in the stable gravel.
In Fig. 7 it has been shown how one proceeds when, for example, in mud or marshland having a great depth, sufficient resistance cannot be found for a normal foundation.
The guide tube which is used for manufacturing is then pushed in.
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standardized foundation blocks and pushed to the desired depth. By the compressed air process, a soil consolidation foundation block C1 is then obtained, having as large a volume as possible. When the tube is removed, well B1 is filled with a light material, or it is allowed to collapse. The block C2 is obtained in the same way. Between the wells B1 ′ and B2, the tube is inserted again, but not as deeply as for obtaining blocks C1 and C2. Once the D1 block has been obtained, the tube is removed by compressing concrete in the well. On the first row of blocks C1. C2.
C3 and U4 which serve as a foundation, we have a second row of blocks D, D2, etc ... whose vertical concrete columns go up to the grid R. In this way, even in mud and swamp land we find strength required for the construction of the building.
In order to carry out the process in a particularly advantageous manner, a machine is employed which enables both the preparation and the embedding of the standardized blocks, the differential blocks, the hardening columns and the consolidation blocks of the powder. soil, whatever the constitution of the soil, the foundation under water is even possible
An embodiment of the present machine has been shown by way of example in the accompanying drawings. With this machine, any pressurized gas, for example compressed air, is used as a source of force.
Figure 8 is a vertical section through the rolling frame of the machine, the guide tube and the lifting apparatus, while Figure 9 shows part of the plan and Figure 10 a side elevation of the frame naked.
Figure 11 shows the support cross member, and Figures 12 and 13 show the double ring of the lifting device, functioning as a clamp ring and as a support.
Figure 14 is a section through the air powered threshing ram. A number of horizontal sections along lines G-H, A-L and L-M in Figure 14 are shown
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by Figures 15 to 17.
Figures 18 to 20 are views showing a special lever transmission between the lifting cylinders and the support cross member *
By means of two side members and four cross members 1 and 2 (Figures 8 to 10) a rigid platform is formed at the angles supported by four fixed or rotating rollers 3, the track of which is adjustable or fixed. On the two middle crosspieces we have placed two uprights 4 which are kept vertical by rigid gussets 5, and by struts 6, 7.
In addition, the two uprights of one of the crossbars are joined to each other, approximately at a third of their height, by a fixed spacer 8, and these uprights carry two stirrups further up. 9, 10 which allow other spacers 11 to be slid therein at these heights. The various spacers 8 and 11 each have three semi-circular notches which allow the placement of journals
On the two parts of the platform which are outside the uprights, there are lifting devices 12 and 13. These two lifting devices constitute with the support cross member 14. which unites them, the lifting device allowing the gradual lifting of a tube guided inside the uprights 4.
The drawings show an embodiment of these lifting devices 12.13 suitable for operating with compressed air. Each apparatus comprises a cylinder 16 with piston 17 and piston rod 18. Rod 18 is guided in a perforation in cylinder cover 19. The compressed air is admitted below the piston 17 by a side stop valve 20. This air lifts the piston the length of the cylinder. By means of a three-way valve 21 placed on the air line, before the valve 20, the compressed air can again be slowly released. The two piston rods 18 carry, by means of suitable caps 22, each one of the binoculars 14 which are interconnected by the cross member 15 at the desired height.
For this purpose, the binoculars are drilled on
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their full height so that two strong pegs 23 can be driven in at small intervals.
The cross member 15 rests freely on the pegs 23. This cross member 15 surrounds the guide tube 33 below its reinforcing ring 36 and is kept closed by a simple latch 24, 25 is an articulation which allows to put in place the binoculars.
In order to be able to grip and suspend the tube 33 from the frame not only below its reinforcing ring 36, but also at any location, one can in the semi-circular notches of all the spacers 8 and 11, it is to say at various heights, and for each of these heights at three different locations, suspend a clamping ring which can be either two-part or one-piece.
The two-part ring 26, 27 (Figures 8, 12 and 13) comprises two superimposed parts joined to one another by a vertical pivot 28. The lower part is a closed ring 26 whose diameter is such that it can be easily crossed by the reinforcing rings of the guide tube. This piece carries two diametrically opposed journals 29 and between these journals there is the eye which receives the pivot 28. The upper part constitutes a clamping ring 27 furnished with wooden cheeks 30. This ring is in two parts' having for hinge - re. the pivot 28. The two cheeks are controlled by a screw 31 by means of a handwheel 32 so as to suit different tube diameters.
The two journals 29 of the above rings can, as indicated, be placed in the median notches or in the lateral notches of the spacers 8 and 11, so that one can shift perpendicular to the longitudinal axis of the frame the vertical axis of the tube.
The cylinders 12, 13 of the lifting device can be moved as required on the platform of the chassis.
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The guide tube 33 (Figure 8) is a 50 cm tube. in diameter, having relatively thin walls, and having an outer reinforcing ring 36 at the top, and an inner reinforcing ring 38 at the bottom. The reinforcing ring 38 is located in the conical part of the guide tube and constitutes a strong flange on which the head plate 39 of the intermediate block 37 of the driving cone 34 abuts, each time the guide tube 33 does not freely accompany the driving cone 34. When the hoist lifts the guide tube the reinforcing ring 38 drives the head plate 39 with the driving cone 34.
The cone 33, 34 is approximately 120 cm. long and is extended by decreasing in diameter in a suitable manner by the repulsion shoe 40 The repulsion rod 41, which has the desired length and which serves to guide the automatic sheep 35, is itself guided in a cap 42 placed on the guide tube. The rod 41 is centered by this cap and it can turn relative to it. The cap has openings allowing the introduction of the compressed air hose or any other hose.
The total length of the guide tube 33 is such that the automatic sheep 35 which circulates inside, when its lifting height is maximum, is still below the cap 42.
The compressed air ram is formed by cylinder 35 (FIG. 14) comprising a cover 43. This cylinder is capable of moving back and forth on a piston rod formed from two concentric tubes 46,47. The piston 48 is attached to these two tubes. The hollow space 60 which is located between the two tubes is closed to the atmosphere and receives the distribution spool 49 and the spring 50 placed below. In the piston 48. A small valve 51 has been provided which allows air to escape from the chamber of the spring 52.
The dispensing head 53 forms the upper end of the two tubes and comprises the curved connection 54 which serves to connect with the air duct.
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award-winning: Inside the head 53 is a distribution valve 55, which, through the copper tube 56, can establish the communication of the compressed air line with the chamber 52 on the other hand. under the distributor spool 40. In addition, in the head 53 are (figure 18) the throttle screw 57 and the auxiliary screw 58. An exhaust screw 59 (fig.17) is located in the piston 48.
. The compressed gas arrives through the connection 54 (fig.14) in the head 53 and in the intermediate space 60. The spool 49 therefore descends and compresses the spring 50. The downward movement of the spool 49 lasts until the compressed gas, through the holes 61, reaches the chamber aupérieur of the cylinder.
The cylinder therefore rises, the piston 48 resting via the tube 47 on the head plate 39 of the intermediate block. Before the cylinder reaches its top dead center, the valve 55 is pushed by the cylinder cover 45 and the compressed air, through this valve 55, the copper tube 56, and the hole 62, reaches the chamber of the res - exits 52. There is therefore a pressure balancing and the spring 50 can lift the spool 49. As a result, first the intake openings 61 are closed and then the exhaust is open, in the sense that the compressed air, through the holes 61, the annular channel 63 and the holes 64 (figures 14 and 16) enters the cylinder chamber which is located below the piston and exits to the air free through the large holes 65. The cylinder 35 of the sheep can therefore fall.
The valve 55 closes, but the spool 49 remains in its upper position, because there is still compressed air below it. When there are leaks, thanks to the auxiliary screw 58 (fig. 15) it is possible to bring compressed air into the chamber 52 in order to prevent a pressure drop and consequently a lowering of the drawer 49. , which would have the effect of
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premature change of direction of distribution. At the end of the free fall, when, as a result of its impact against the cover 45 of the cylinder, the valve 51 is opened, the chamber 52 is connected by the channel 66 (figs. 14 and 17) to the air. outside, and consequently ceases to be under pressure. The drawer is lowered, so that the series of phenomena begins again.
The choke screw 57 (fig. 15) allows the chamber 52 to be filled with compressed air as quickly as desired. As a result, the speed of rise of the spool 49 is adjusted since this spool is only raised by the spring 50 in the proportions where the chamber 52 fills with compressed air.
Loosening the exhaust screw 59 (fig. 17) prevents the premature raising of the drawer when it is not tight. In fact, the air which has passed downwards through this non-sealed drawer can escape. The two adjustment screws 58 and 59 also allow correct operation of the distributor spool even when the latter is heavily worn.
The operation of the machine which has been described for restoring foundations is as follows:
Whatever the plan from which we must make the foundations of a building: from the ground level, or from the bottom of a pit used for some basement, or from scaffolding, we start by placing in the alignment of the buildings which one wants to make the foundations of the frames which serve as track for the rollers of the frame of the machine. Of course, care must be taken to ensure the horizontality and equal height of these planks, a condition which is easily fulfilled, if need be, by means of temporary infrastructure.
During transport of the machine, the driving cone 34 is suspended from the lower end of the guide tube 33 which is lifted and the automatic ram 35 is supported.
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tap on the driving cone * Thanks to the cap 42 the guide tube holds the upper end of the rod 41. The {, - guide tube 33 itself is suspended from the cross member 15 which passes below the reinforcing ring 36 of the guide tube, and which rests by means of the binoculars 14 on the cylinders 12. 13. In addition, the guide tube is held by the double ring 26, 27 which rests by its journals
29 in the central notches of the fixed spacers 8 of the uprights 4 of the frame.
Once the machine frame has been put on its plank track and stopped above the point where the first set of foundation blocks is to begin, the compressed air hoses are fitted to fitting 54 sheep and to the two cylinders 12-13 of the lifting device.
We can then start threshing the driving cone with increasing heights of fall of the ram. The magnitude of the resistance to sinking encountered by the cone at the different locations is obtained by means of the table. As soon as it is certain that this resistance to sinking corresponds to the specific load of the building, the sinking may cease before the guide tube has to be lowered.
But if the resistance to penetration remains lower than the specific load of the building, the cylindrical axis of the driving cone is still penetrated by 20 cm. approximately below the surface and the resistance to penetration of the cone is then determined
If the resistance to penetration thus obtained is at least 2/3 of the specific load, the sinking is stopped.In the group formed of three blocks n will push in yet another equivalent standardized cone, while a third block will be pushed to a depth such that the sum of the three penetration resistances reaches or exceeds the load falling on the group.
But if the resistance to penetration of a cone is still less than 2/3 of the specific load
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the guide tube is used until the resistance to penetration which is equivalent to the specific load has been reached by continuing to sink - the extraction of the cone and the guide tube by the device lifting, once the. desired depth reached, is done first for the cone only by repulsion (see patent 597 876) then for the cone and the tube using the lifting device as follows:
The cross member 15 is placed fully open below the reinforcing ring 36 of the guide tube 33. By means of the lock 24 the cross member is lightly tightened on the tube.
Then, the plugs 23 are inserted into the holes of the binoculars 14 which are located immediately below the cross member 13. The compressed air is then admitted into the cylinders 12 and 13.
The lift produced by this air is about 30 cm. The screw 31 of the double ring 26, 27 is tightened so that the guide tube 33 will be maintained at the height it will have reached, even when the compressed air has come out of the cylinders and therefore the binoculars 14 of the lifting device will be lowered by approximately 30 minutes. Then all that remains is to raise the pegs 23 by the desired height to the new position of the cross member 15, to introduce compressed air again, etc.
From the first action of the lifting device, the flange of; the ring 38 abuts against the plate 39 so that the driving cone, its shoe 40 and the ram which rests on it are raised. This lifting should be continued until the lower tip of the cone reaches above the surface of the! soil, which allows the frame to be moved and brought to the location where the second foundation block is to be driven.
In unfavorable field conditions, if it is found that the tubes which have been driven in are retained by the ground with too much force for the action of the cylinders to ensure the lifting of the casing, the device will be used. rep-
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can be seen in Figures 18 to 20. Thanks to this transmission, the tubes to be lifted are acted on with a force that is multiple of that exerted by the piston rods 18 on the binoculars 14,
The binoculars 14 are removed from the ends of the rods 18 and on these ends are placed caps 67 on which are articulated the levers with a single arm 68, 69. The levers 68,69 which form frames, have their pivot point on horizontal axes carried by oscillating pupports 71.
They surround the upper tube of the casing. Above each piston rod 18 one of the binoculars 14 is articulated to one of the levers 68, 69 at 72, so that the piston rod of one of the cylinders 13 acts on the lever 68 and the twin 14 'placed above the other cylinder 12. Conversely the piston rod of the second cylinder 12 acts on the lever 69 and on the twin 14 which is located above the cylinder 13. In this way the force which is exerted on the tube section can be multiplied.
In FIGS. 21 to 26, the devices which are used for the implementation of the process for hardening and consolidating the soil are shown. Figure 21 is a section through the bottom tube of a pile driver where, after removing the pile driver, a sealed piston can be introduced into the casing with a pipe for concrete - Figure 22 is a section in the casing after insertion of the piston and the pipe.
Figures 23 and 24 show the construction of split tubes which are used for lining wells, and Figures 25 and 26 are an auxiliary device.
In the hardening and consolidating process a lifting or repelling shoe 101 similar to that of the patent 507,876 is employed. This shoe makes it possible to remove in an absolutely safe and easy manner a short and threshing core 102. easily manoeuvrable, the end of which tapers slightly even if the driving depths are considerable; the no yau may optionally be coated with a thin sheath 103 which remains in the ground. This sheath has a rim
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internal 104 which rests on a meae degree in the shoe 101, which ensures the sheath the drive in the downward movement
The sheath 103 has a double purpose: on the one hand, after removal of the core 102, it prevents landslides in a short but deep zone.
On the other hand, at the start of the injection of concrete under pressure, it directs all the pressure of the concrete on the open end of the well, without the energy which would be necessary to modify the shape and the constitution of the tube wall is not lost when it is used to widen and consolidate the base of the column in the ground (c3 figs. 2 and 3). The concrete under pressure cannot, .clone first find another path which is open to it than the bottom of the tube. It is also avoided that the bottom of the well is not moved prematurely by the swelling of the walls of the tube or that a mass of concrete, remaining adherent to the wall by friction, prevents working the bottom of the well.
The rod 105 is formed, according to a method customary in the sinking technique, by a series of sections having a high resistance to torsion. Preferably; its section is hexagonal. To unite the various sections of the rod, threaded tenons are used with 106 hexagonal nuts.
At the lower end of the rod 105 is placed the sapot 101 and the core 102 is joined to it by means of a thread 107.
The head 108 of the core has (preferably internally) a cone coupling system, one of the parts 109 of which is on the head of the core, while the other corresponding part 110 is placed on the rod 105 at a distance of. part 109. Externally, the core has a thread 111 with a pitch opposite to that of the thread 107. On this thread 111 is; Screwed on a fitting 113 having an internal thread and secured to the lower end of the bottom tube 112. The fitting 113 has a tapered surface on the outside, so that once the rod 105 has been connected to the core 103 , the scabbard 103 finds,
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support along its entire length.
A sheep guided by the rod 105 is actuated automatically: either by hand or by means of a machine.
After beating, when the rod 105 is rotated, not only the core 102 is detached from the sleeve 103, but also the bottom tube 112 and all the pipe sections placed on it.
112a 112b.112c, etc. are lifted vertically upwards by an amount r which corresponds to the lower thread (approx.
15 cm. in fig. 22), so that the resistance to uplift originating from the capillary pressures exerted on the entire external surface of the tubing, and which are in certain cases very important, are overcome. Upon lifting the core by the amount r, it eventually occurs the engagement of the coupling 109-110, and as the rod 105 is continued to rotate but the core 102, due to this coupling cannot be raised. more, as a result, the core 102 will be entrained in the rotation.
But, as has been said, the thread 111 of the top of the core is of reverse pitch to the thread 107 of the bottom. Therefore, when the core 102 is driven by the rotation of the rod, its head thread has the effect of unscrewing it from the nut formed by the tube 112. As a result, the connection of the core and the, tube is removed and that core can be removed from the cased well by raising the rod.
As regards the casing of the well above the bottom tube 112 which rests on the core, it is possible, depending on the pressure force of the water, to use closed or split tubes, which are preferably adapted to each other by screwing.
The closed tube (fig. 22) has an internal nut thread at one end. At the other end, in the interior of the tubes, a socket 114, 114a, 114b .. has been riveted or welded on which a thread corresponding to the one just mentioned has been cut on the outside. Thanks to this screwing, it is possible to obtain a complete sealing of the casing during the threshing so that the ram
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moves completely at / sec, 'which is especially important when this sheep is automatic:
If a closed casing is used, in order to extend this casing, if a cable is used to actuate the ram, each of the fractions of the tube to be added must be threaded onto the cable.
In any case, the bottom hardening process requires that the mass of concrete introduced be kept under pressure from the beginning to the end of its introduction. Consequently, even during the extraction of the casing, all the fractions of tube which have become free must remain threaded on the pipe which introduces the mass of concrete into the well. Such an operation is very complicated, and it is simplified, in accordance with the invention, by using exclusively split tube fractions. This provides the advantage that, each time an extension tube is fitted, this tube can be very easily placed; on the cable of the sheep, and that, when the casing is withdrawn, each fraction of the tube is removed from the pipe as soon as it has been released.
As a result, the duration of the work for the introduction and recovery of the casing is notably reduced: Moreover, as the fractions of tubes do not need to remain threaded on the pipe, the placement of this pipe as tube extraction progresses, is much simpler. It is therefore economically obvious that, in all cases where the condition of the soil does not necessarily require a closed casing, the wells and boreholes will be lined by means of slotted tubes.
In the embodiment shown in FIG. 23, above the bottom tube, which is still closed, only fractions of split tubes 115, 115a, 115b are placed. The slots in these tube elements, designated 116, widen from the top and are covered by wedge-shaped pieces 117 which are curved like the wall of the tube. Once these corners are in place, everything happens as if we had a cylindrical tube. :
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that full. In cross section the corners 117 and the edges of the tube slots are bevelled so that the corners cannot fall outward.
On the inner side of the edges of the tube slots, guide rods 113 have been fitted which, together with the bevelled edges of the tube, form guide grooves for the wedge. At both ends of the split elements 115, 115a.
115b, for example by riveting, connecting bushings 119 also split having an external thread have been fixed. For the junction of the tubes an internal thread is used
120 corresponding to the external thread 119. The threads of the junction sleeves 119 are not cut until the slot has been cut and the wedge 117 has been put in place, in order to avoid thread inaccuracies at the edge of the slots. Therefore, there is no difficulty in unscrewing the tubes.
The slots in the junction sleeve 119 are filled with tabs 121, 122 attached to the corners 117. The free end of the upper tab 121 is preferably symmetrically rounded, so that the pressure of the adjacent tube member is exercised in a perfectly centered manner and so that the angles of the corner cannot deteriorate. Closing the slit 116 is effected in the simplest manner by placing the wedge in the slit and dropping it. The slit which receives the lower tab 122 is so narrow that this tab passes between the rods 118 when putting on and taking off the wedge.
The tube element which happens to be at the top, instead of a socket, receives a cap 123 (figs.35 and 26), which serves both to give rigidity to the casing and to guide the rod. This cap can open around the hinge 124. It is closed by means of the thumb screw 125, and the cables of the sheep pass freely through these openings 126 and 127.
Once the desired threshing depth has been reached, the rod 105 is started to rotate, which has the effect, as has been said, of raising all the elements by a certain amount.
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elements of tubes 112, 112a, 112b ... We then unscrew the core
102 of the bottom tube 112. This done, the core and the shoe are extracted from the pit, after having removed the sheep. We then introduce into the cased well the closing piston 130 shown in fig. 22, which has the same thread as the 'core head.
This piston is screwed into the thread of the fitting
113 of the bottom tube - the operation is as follows
Instead of the cap, a fork customary in the sounding industry is placed on the upper end of the casing and, by means of this fork, the connector of the vertical tube 131 which is attached to the piston is grasped, so that this piston is suspended in the upper part of the well. A special rod 132 is then introduced into the vertical tube 131 which ends at its lower part with a four-sided or a hexagonal 133 which adapts to a cavity of the piston 130. This rod is extended by an element of ordinary rod 134. On retament 134 'the first pipe member 135 is threaded and quickly fitted. demented and firmly to the vertical tube.
At this point, take the upper connection sleeve with the usual double hook:
136, which relieves the fork which can then be removed.
The piston 130 is then depressed the length of the first pipe element 135, and the sleeve is gripped with the fork.
136. These operations continue until the record 113 of the downhole tube is reached. The rod 134 is then used as an adjustable wrench and the piston 130 'is screwed into the bottom tube 112. The rods 133, 134 which are in the pipes are then extracted, by removing their various elements.
The upper connection of the pipe is at this time on the cap which has just been put in place, and the pipes which lead to the concrete machines can be fitted there.
These concrete machines are made up differently depending on the driving system and concrete production that we have. adopted.
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Instead of comprising / a core, it is obvious that the well casing can receive in the thread of the connector 113 of the bottom tube the adapter ring of up sounding apparatus with injection device or without device. injection, this ring can be actuated in the known manner by the rod 106., The coupling can even be provided so that, when the rod 105 is rotated in the opposite direction, the adapter ring is unscrewed and can be removed with the probing device and the injection device. The lack of soil compression in such wells can be compensated for by increasing the pressure of the concrete, so that the effect of hardening, consolidating and forming inclusions is the same. .
However, we will avoid making test wells where we can make piling wells.
Thanks to the equipment which has just been described, an extremely important continuous work is carried out for the result to be obtained. Continuous piling is also carried out, the economic and technical effect of which is remarkable in most soils.
The operations follow one another roughly as follows: The core 102 is placed below an easel. The bottom tube 112 is threaded onto the rod 105 and screwed to the core
102. The sheep is lifted and the threshing begins. As the driving in, new tube elements are added until the desired threshing depth has been reached. When using split tubes, a sleeve 120 is lowered from a reserve each time a new tube element is to be adopted. The supply of bushings is suspended from the easel. The cable has been threaded through all the doui: -they before the start of work. Once the threshing is completed, we begin by extracting the sheep; however if the sheep is automatic it can stay on the pit and be extracted only with it.
Then we put the hat back on and we spin
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the rod 105 so as to. lift the casing by the amount r. The head 108 is unscrewed from the core of the connector 113 of the down tube, and the core 102 and the rod 105 are extracted by means of the winch and the double hook which has been inserted as deeply as possible in the casing. At the same time, the elements of the rod are removed.
The operation is continued by the introduction of the closing piston 130 (fig. 22) with the pipe 135 and the rod 132-134, etc., then by the extraction of this rod 134.
The pressure under which the injection of concrete takes place is increased until the pressure of the concrete on the pier 130 is great enough to overcome the weight of the casing, piston and pipe increased by peripheral forces exerted by capillary pressures. soil, if these capillary pressures have not already been removed by lifting the whole by an amount r.
Depending on the foundation program that has been adopted, which can consist of a more or less extensive hardening of the soil, all the lifting of the casing is carried out by the pressure of the concrete, or on the contrary helped more or less vigorously by means of cables lifting ..
. Automatic adjustment of the speed with which the tu-! bage rises, is secured thanks to the action of the conical shape! of the end 113 of the bottom tube 112. Indeed, as soon as the resistance exerted at the bottom of the well, once the; column foot widened along o3, became larger as the resistance of the casing, the upward casing movement begins.
But, as soon as the lower end 113 of the bottom tube comes out of the sleeve 103, the pasty or fluid concrete mass, which is crushed between on the one hand the cylindrical wall of the well and on the other hand the cone 113, hydrostatically brake the movement of the casing, and will exert its action in the area of the well whose height is that of the cone
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in question.
As, depending on the constitution of this zone of the wall, a greater or lesser quantity of concrete will penetrate into it in the unit of time, and the reaction normally directed to the cone 113 will therefore be smaller or greater, the tangential forces exerted on this part of the tube will be smaller or larger, depending on whether the subterranean zone thus traversed is more or less compressible, or more or less penetrable.
In the first case, the upward movement of the casing; will be less delayed and in the second case it will be more, so that we will have an automatic adaptation of the rise of the casing to the requirements of the various terrain zones.
According to the conclusions that we will have drawn from the threshing outside this automatic adaptation, we will be able to regulate the hardening in the various zones in depth, by accelerating the rise of the bottom tube 112 in the zones more so - lides by means of a lifting, while in the past months the speed of ascent will be reduced by pressing the pipe against the trestle which supports the sheep or other load, or by practicing an internal or external anchoring of the tubing, either by using an anchor plate placed at the bottom of the tube, or by using external fixed points. The delay of the ascent makes the hardening more intense.
From the concrete consumption for each depth, one can conclude with great accuracy the shape of the hardening column and the consolidation of the soil surrounding this column.
In FIGS. 27 to 30, an embodiment of the driving cone and of its connection with the guide tube has been shown.
The use of this device allows the machine to be used for hardening or consolidation. By means of this ma-
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China, we can not only / Obtain any sinking but also go 'at any time from the foundation by blocks to the foundation by hardening columns. For this passage, the machine frame only needs to remain in place for the time absolutely necessary for the insertion of the bottom tube. As soon as the casing has penetrated deep enough to guide itself, the frame is moved the instant the guide tube has sunk below the height of the axles of the frame. To continue the operation we simply need to install a tripod and the lifting device that has been removed from the frame.
This frame can be used to continue the block foundation. In this embodiment, the connection of the driving cone with the guide tube is sealed, so as to prevent water from penetrating from the ground into the striking zone of the sheep.
Figure 27 is a vertical section through a guide tube and through the cone, Figure 28 is a horizontal section on the line ER, Figure 29 is a section on the line ST of Figure 27. Figure 30 is a vertical cut through the guide tube, the piston placed in this tube and the sleeve. In this embodiment, the guide tube 75 is generally cylindrical. Near its lower end it has a flange 76 which protrudes inside. The cone 77 is connected to the shoe 78 by the repulsion nut 79 which cannot turn and which can only exhibit a very small vertical displacement. In this nut 79 is screwed the thread 81 of the repulsion rod 80.
At the end of the rod 80 is a button 84 which is movable with a small vertical clearance in a cavity of the shoe 78, so as to produce the driving of the shoe when the cone is raised. The repulsion stroke is limited by. the clutch cone 82 against which the conical seat 83, integral with the cone 77, is applied.
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Underneath the head plate 88 are found in the cylindrical wall of the cone 79 perforations 90 through which two strong leaf springs 89 are passed. These springs are attached to the head plate 88. and their dimensions and shape are such that the ends of the lower blade protrude over the diameter of the flange 76 and rest firmly on this flange. However, when the cone is raised, these springs allow passage through the connection sockets of the casing elements. The force of the springs - ', must be chosen according to the frictional and acceleration resistance of the whole casing. The beating strokes, which are transmitted by the intermediate bloo 99 to the cone 77, act, as a result of the effect of the springs 89 elastically on the flange 76.
The springs 89 can also naturally be placed in the intermediate block 99.
The cone 77 has in its cylindrical part 98 an external thread 85, thanks to which it is screwed into the conical connection 87 of the cylindrical sleeve 86. This sleeve therefore accompanies the movement of the cone, while the advancement of the casing by the fact of the spring occurs gradually, or even becomes a free fall, when the weight of the casing is greater than the adhesion of the tubes to the ground, At the end of the fall the lower edge of the guide tube meets a 91 degree of the fitting 87, after the free space that extends between 76 and 91 has been covered. Between the sleeve 86 and the guide tube 75 is interposed a system to prevent rotation, for example a number of claws 92 which enter the longitudinal notches 93.
The tightness between the cone 77 and the guide tube 75 is ensured by a leather collar 94 which rests below the flange 76 on the cylindrical part 98 of the cone. At each phase of the sinking, sealing is therefore ensured. Thanks to this device, the machine is able to work with any level of water, without the water entering the
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cased well and prevents the action of threshing.
When the desired depth has been reached, the cone 77 is disassembled. To this end, the rod 80 is rotated in a direction such that the cylindrical portion 98 of the cone detaches from the repulsion shoe 78. The sleeve 86, which is connected to the cone rises with it and drives, thanks to the degree 91, also the guide tube 75, so that the first lifting of the bottom tube 76 is obtained. seat 83 comes to adhere to the cone 82, the driving cone is made integral with the rod 80 from the point of view of rotation and unscrews from the sleeve 86. At the same time, the shoe 78 comes off the ground. If the rod 80 is then extracted, the cone as well as the springs 89 and the intermediate block 98 are also removed.
For ordinary deep foundations, the well can then be filled with tamped concrete while simultaneously lifting the casing by degrees, the sleeve 86 is then driven by the clips 82 passing through the longitudinal notches 93.
When one wishes to proceed with the hardening, after having removed the cone 77, one introduces, by means of the compressed air pipes 96, the piston 95 (fig. 30) whose external cylindrical wall is likewise. diameter than that of the driving cone 77., The lower part of this piston has a thread corresponding to the thread 85 of the sleeve 86. The piston 95 is screwed into the thread 85. Thanks to the degree 97 formed by the connector 87, and , if necessary by using a sealing washer, a tight seal is obtained for the concrete which is blown below the piston 95.
On the other hand, the adhesion of the collar 94 to the smooth wall of the piston 95 prevents water from penetrating above the piston into the casing in order to facilitate the extraction of the casing.
As the shocks occur here only on the cane; as the heavy casing falls freely, or is at least resiliently entrained, an effect of!
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significantly higher threshing. In none of the threshing devices used heretofore has such a favorable ratio between the striking mass and the struck mass been obtained.
In addition, the various parts of the expensive casing and the rod members are not impact-worn and remain usable for much longer.
For long casings, when working in very deep wells, the shrinkage of the casing by the effect of the play of the brains 89 produces an advantageous effect. After each advancement of the shoe, abot, by the effect of the action of the springs is always withdrawn a little so that the following shock pushes it all the more energetically.
Thanks to the sealing device 94, at the end of the well, the machine can be used even on a floating infrastructure.
Thanks to the previous machine, it is possible, in all circumstances, in all good or bad soils, to obtain a foundation which is at the same time rational, sure and economical, which has never been possible to do so far.
CLAIMS.