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"PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'EXECUTION DE PIEUX EN BETON MOULES DANS LE SOL"
L'invention est relative à un procédé et un dispositif pour l'exécution de pieux en béton, armé ou non armé, moulés dans le sol à l'aida d'un ou de plusieurs tubes de fonçage. Elle a essentiellement pour but d'utiliser rationnellement, au cours du bétonnage du pieu, le poids du béton versé dans le tube, pour augmenter la pression de béton à la base du tube et s'opposer efficacement à la poussée des terres qui tend à produire la striction, voire le cisaillement, du fût du pieu.
A cette fin, l'invention prévoit que le béton est introduit dans la cavité formée préalablement par le fonçage d'un ou de plusieurs tubes de fonçage, par l'intérieur d'un tube auxiliaire placé à jeu latéral dans le tube de fonçage, et qu'on imprime
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à ce tube auxiliaire des vibrations longitudinales rapides, de façon à annuler pratiquement le frottement entre le tube auxiliaire et la masse de béton se trouvant dans celui-ci. La pression à la base du tube peut encore être augmentée en chargeant, par exemple à l'aide d'un mouton-dameur le béton se trouvant dans le tube vibreur, ou par pression d'air comprimé, agissant dans le tube vibreur.
Le tube auxiliaire, maintenu en vibration, peut ensuite être aisément retiré au fur et à mesure qu'on soulève le tube de fonçage, le béton contenu dans le tube vibreur continuant à exercer sa pression à la base du tube.
Suivant l'invention, le tube vibreur est de préférence constitué par un tube en tôle mince, placé à très faible jeu latéral dans le tube de fonçage, et auquel sont communiquées des vibrations verticales rapides, par exemple par un ou plusieurs moteurs électriques à. balourd, agencés, sur le tube vibreur ou par tout autre moyen. Celui-ci peut s'étendre sur tout ou partie de la longueur du tube de fonçage. et reposer, par un épaulement extérieur, sur l'extrémité supérieure de celui-ci, avantageusement avec interposition d'une couche élastique.
En.suite des vibrations rapides du tube auxiliaire, qui suppriment le'frottement entre le tube' et le béton, une couche da laitance s'interpose entre la béton et le dit tube, laquelle couche lubrifie le tube auxiliaire et facilite encore les mouvements alternatifs et le retrait de celui-ci. Comme, en outre, la paroi extérieure du tube vibreur est libre de tout contact et donc de tout frottement, on comprendra que ce tube vibreur, qui peut d'ail- leurs être très léger, peut être mis en vibration moyennant une dépensa d'énergie très faible. En plus, les vibrations ne sont pas communiquées au terrain- environnant, de sorte qu'on évite le danger de rendre ce terrain plus meuble et d'augmenter sa. tendance à produira la- striction du pieu.
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Grâce à cette disposition du tube vibreur, les mécanismes produisant les vibrations, par exemple les susdits moteurs électriques à balourd, peuvent être agencés à l'extrémité supérieure du tube et assurer néanmoins la transmission parfaite des vibrations sur toute la longueur du tube auxiliaire.
De tels résultats ne peuvent pas être obtenus par les procédés connus, dans lesquels on imprime au tube de fonçage des secousses vigoureuses, par exemple à l'aide d'un marteau à vapeur, les secousses dirigées vers le haut ayant pour but de déposer chaque fois une quantité de béton dans l'excavation produite par le fonçage, les mouvements descendants du tube servant à damer le béton, de préf é- rence à l'aide d'un rebord annulaire extérieur prévu à l'extrémité inférieure du tube.
Ces secousses ne sont appliquées qu'à la cadence relativement très lente que peut donner un mouton à vapeur ou à air comprimé (de l'ordre de 60 à 200 coups par minute); elles agissent donc de façon discontinue; elles doivent avoir une grande force et une grande amplitude (plusieurs centimètres) parce qu'elles doivent vaincre chaque fois le frottement entre le tube et le béton, d'une part, et le tube et le sol environnant, d'autre part, et parce qu'elles sont utilisées pour produire le retrait progressif du tube de fonçage et réaliser le damage du béton.
Le principe du procédé connu diffère donc essentiellement de celui du procédé suivant la demande, car il ne supprime pas le frottement entre le tube et le béton, mais le vainc à chaque secousse, par l'application au tube d'une impulsion qui crée une force d'inertie supérieure au frottement du béton contre les parois du tube.
La production des secousses dans le procédé connu exige une très grande dépense d'énergie, déjà du fait que le tube de fonçage est forcément lourd et que les résistances frictionnelles à vaincre sont très importanteso En plus, il ne permet pas de s'opposer rationnellement à la pression des terres à la base du tube, parce que la masse de béton n'est pas libérée d'une façon continue par rapport au tube, de sorte que son poids n'est pas mis à profit
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pour contrecarrer continuellement la poussée des terres.
Dans le procède suivant la demande, le béton est constamment soustrait au frottement contre les parois du tube, par le fait de la vibration à. haute fréquence agissant de façon continua.
A. simple titre démonstratif, un mode de réalisation de l'objet de l'invention se trouve décrit ci-après avec référence au dessin annexé, dans lequel :
Fig. 1 montre une vue en coupe axiale d'un tube de fonçage muni d'un tube vibreur intérieur, pendant le bétonnage d'un pieu vertical de fondation, et
Figs. 2 et 3 montrent des vues fragmentaires en coupe de deux variantes d'exécution du tube vibreur.
Le tube de fonçage 1 est enfoncé dans le sol d'une manière appropriée quelconque. On peut alors exécuter une base élargie 2 par damage de béton à l'aide du. mouton 3..On peut, après bétonnage de la base, et avant de commencer à,. bétonner par le procédé suivant la demande, exécuter une partie du fût du pieu par le procédé connu de damage du béton dans le sol. Si on le désire, une armature 4 peut être placée dans le tube et âtre ancrée dans le béton par son extrémité inférieure.
Dans le tube 1 est agencé, à faible jeu latéral (par exemple une dizaine de millimètres), un tube auxiliaire en tôle mince 5 qui s'étend jusqu'au-dessus du tube 1 et descend par- exemple jusqu'à proximité de son extrémité inférieure. Le tube 5 est muni de moyens 6, 7 pour lui imprimer de rapides, vibrations verticales, par exemple de petits moutons pneumatiques ou d'un ou plusieurs vibrateurs électriques fixés de façon quelconque au tube vibreur.
Pour effectuer le bétonnage du pieu, on introduit dans le tube auxiliaire 5 une quantité de béton 9, qui remplit de préférence ce tube et peut même correspondre à la nasse de\béton nécessaire pour la construction du pieu total. On peut employer
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du béton relativement mou, susceptible d'assurer aisément un enrobage parfait de l'armature. On imprime alors au tube 5 des vibrations verticales rapides de faible amplitude, ce qui a pour effet de supprimer pratiquement toute adhérence entre le tube 5 et le béton 9, lequel forme donc en réalité une colonne libre qui pèse par tout son poids à la base du tube de fonçage, c'est-à-dire sur la partie du fût déjà moulée dans le sol, et s'oppose efficacement à la poussée des terres.
Le tube 5 peut alors être déplacé sans frottement par rapport au béton 9 et peut donc être aisément soulevé. Ce soulèvement peut se faire à l'aide de moyens appropriés quelconques, au fur et à. mesure du retrait du tube de fonçage 1 qui s'effectue par exemple à l'aide des câbles usuels. Le tube 1 n'étant pas en contact avec le béton 9, son retrait exige une dépense d'énergie plus faible que dans les procédés connus.
Les vibrations du, tube 5 n'ont pas pour but de faire remonter ce tube ; sont égales dans les deux sens et leur amplitude est très faible, par exemple quelques dixièmes de millimètre, tandis que leur fréquence doit être élevée, notamment être suffi- samment grande, par exemple de l'ordre de 1000 à 6000 par minute, pour annuler pratiquement le frottement entre le béton 9 et le tube 5.
Le tube 5 peut être introduit dans le tube 1 après fonçage et formation d'une base élargie, ou bien il peut déjà être mis en place dès le début du fonçage.
Le tube 5 peut être mis en vibration.dès l'introduction des premières charges de béton; il peut alors être relevé sur une cer- taine/hauteur avant que la quantité totale du béton nécessaire pour la construction du pieu n'ait été déversée dans le. tube.. Eventuellement, la colonne de béton 9 pourrait être chargée pendant la vibration., par exemple en posant la mouton 3 sur cette colonne ou par l'emploi d'air comprimé. Dans ce. dernier cas, le tube vibreur
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devrait être convenablement maintenu, par exemple réuni au tube de fançaga,, pour l'empcher d'être chassé vers le haut sous l'effet de la pression, et fermé à sa partie supérieure par une tête spéciale permettant l'adduction d'air comprimé.
Le tube vibreur peut reposer, par son épaulement 8, sur la. bord supérieur du tube 1, de façon à être relevé simultanément. avec celui-ci. Pour éviter de transmettre les vibrations au tube 1, on peut interposer, entre son bord. supérieur et l'épaulement 8, une rondelle en matière élastique 19 (Fig. 2), par exemple en caoutchouc ou en liège. Cette rondelle peut être centrée à l'aide d'un anneau 11 dont le bord 12 fait saillie à l'intérieur du tube 1 et évite les déplacements latéraux du tube vibreur 5.
Comme montré en Fig. 3, on peut pmtiquer dans l'extrémité inférieure du tube 5, sur une hauteur relativement faible, un certain nombre de traits de scie 13. Le tube 5 étant établi en tôle mince, les lames ainsi formées sont élastiques et peuvent s'ouvrir sous l'action de la pression du béton, de façon à permettre lors du retrait du tube, un étalage progressif du. béton dans la. cavité formée, lors du fonçage, Ces lames peuvent éventuellement s'étendre jusque sous le tube de fonçage.
Le tube vibreur peut également être muni à sa base de lames élastiques rapportées, de forme légèrement trapézoïdale, se recou- vrant partiellement et s'élargissant vers le bas, c'est-à-dire vers leur extrémité libre. Ces lames forment, lorsque le tube est vide, le prolongement du tube; lorsque le tube est rempli de béton, elles peuvent s'écarter légèrement de la marne façon et dans le même but que les lames obtenues par découpage de la. base du. tuba. Leur forme trapézoïdale leur permet cependant d'assurer entre elles une étanchéité suffisante, quelles que soient les déformations.
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"METHOD AND DEVICE FOR THE EXECUTION OF CONCRETE PILES MOLDED IN THE SOIL"
The invention relates to a method and a device for the execution of concrete piles, reinforced or unreinforced, molded into the ground using one or more jacking tubes. Its main purpose is to use rationally, during the concreting of the pile, the weight of the concrete poured into the tube, to increase the concrete pressure at the base of the tube and effectively oppose the thrust of the earth which tends to produce necking, or even shearing, of the shaft of the pile.
To this end, the invention provides that the concrete is introduced into the cavity formed beforehand by the sinking of one or more sinking tubes, through the interior of an auxiliary tube placed with lateral clearance in the sinking tube, and we print
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rapid longitudinal vibrations to this auxiliary tube, so as to practically cancel out the friction between the auxiliary tube and the mass of concrete located in the latter. The pressure at the base of the tube can be further increased by loading, for example using a tamper, the concrete located in the vibrator tube, or by compressed air pressure, acting in the vibrator tube.
The auxiliary tube, kept in vibration, can then be easily removed as the jacking tube is lifted, the concrete contained in the vibrator tube continuing to exert its pressure at the base of the tube.
According to the invention, the vibrating tube is preferably formed by a thin sheet tube, placed with very little lateral play in the driving tube, and to which rapid vertical vibrations are communicated, for example by one or more electric motors. unbalance, arranged, on the vibrator tube or by any other means. This can extend over all or part of the length of the jacking tube. and rest, by an outer shoulder, on the upper end of the latter, advantageously with the interposition of an elastic layer.
As a result of the rapid vibrations of the auxiliary tube, which eliminate the 'friction between the tube' and the concrete, a layer of laitance is interposed between the concrete and said tube, which layer lubricates the auxiliary tube and further facilitates the reciprocating movements. and the withdrawal of it. As, moreover, the outer wall of the vibrator tube is free from any contact and therefore from any friction, it will be understood that this vibrator tube, which can moreover be very light, can be set in vibration at an expense of very low energy. In addition, the vibrations are not communicated to the surrounding ground, so that the danger of making this ground softer and increasing its strength is avoided. tendency to produce stricture of the stake.
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By virtue of this arrangement of the vibrating tube, the mechanisms producing the vibrations, for example the aforesaid electric unbalance motors, can be arranged at the upper end of the tube and nevertheless ensure perfect transmission of the vibrations over the entire length of the auxiliary tube.
Such results cannot be obtained by the known methods, in which the sinking tube is subjected to vigorous shaking, for example using a steam hammer, the jolts directed upwards intended to deposit each times a quantity of concrete in the excavation produced by the jacking, the downward movements of the tube serving to tamp the concrete, preferably using an outer annular rim provided at the lower end of the tube.
These shakes are applied only at the relatively very slow rate that a steam or compressed air hammer can give (of the order of 60 to 200 blows per minute); they therefore act discontinuously; they must have a great force and a great amplitude (several centimeters) because each time they must overcome the friction between the tube and the concrete, on the one hand, and the tube and the surrounding soil, on the other hand, and because they are used to produce the gradual shrinkage of the jacking tube and to achieve the tamping of the concrete.
The principle of the known process therefore differs essentially from that of the process according to demand, because it does not eliminate the friction between the tube and the concrete, but overcomes it with each shock, by applying to the tube an impulse which creates a inertia force greater than the friction of the concrete against the walls of the tube.
The production of the shakes in the known process requires a very great expenditure of energy, already because the jacking tube is necessarily heavy and that the frictional resistances to be overcome are very important o In addition, it does not allow a rational opposition to the earth pressure at the base of the tube, because the mass of concrete is not continuously released from the tube, so that its weight is not used
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to continually thwart the land push.
In the process according to demand, the concrete is constantly subtracted from the friction against the walls of the tube, by the fact of the vibration at. high frequency acting continuously.
A. simply as a demonstration, one embodiment of the object of the invention is described below with reference to the appended drawing, in which:
Fig. 1 shows an axial sectional view of a jacking tube fitted with an inner vibrating tube, during the concreting of a vertical foundation pile, and
Figs. 2 and 3 show fragmentary sectional views of two variant embodiments of the vibrator tube.
The jacking tube 1 is driven into the ground in any suitable manner. We can then perform an enlarged base 2 by tamping concrete using the. sheep 3..On can, after concreting the base, and before starting to ,. concreting by the process according to demand, executing part of the shaft of the pile by the known process of ramming concrete into the ground. If desired, a frame 4 can be placed in the tube and a hearth anchored in the concrete by its lower end.
In the tube 1 is arranged, with low lateral play (for example about ten millimeters), an auxiliary thin sheet tube 5 which extends to the top of the tube 1 and goes down, for example, to near its lower end. The tube 5 is provided with means 6, 7 for imparting rapid, vertical vibrations to it, for example small pneumatic sheep or one or more electric vibrators attached in any way to the vibrator tube.
In order to carry out the concreting of the pile, a quantity of concrete 9 is introduced into the auxiliary tube 5, which preferably fills this tube and may even correspond to the concrete trap necessary for the construction of the total pile. We can use
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relatively soft concrete, capable of easily ensuring a perfect coating of the reinforcement. The tube 5 is then imparted rapid vertical vibrations of low amplitude, which has the effect of eliminating practically any adhesion between the tube 5 and the concrete 9, which therefore in reality forms a free column which weighs with all its weight at the base of the sinking tube, that is to say on the part of the barrel already molded into the ground, and effectively opposes the thrust of the soil.
The tube 5 can then be moved without friction with respect to the concrete 9 and can therefore be easily lifted. This lifting can be done using any appropriate means, as and when. measurement of the shrinkage of the jacking tube 1 which is carried out for example using the usual cables. The tube 1 not being in contact with the concrete 9, its removal requires a lower expenditure of energy than in the known methods.
The vibrations of the tube 5 are not intended to raise this tube; are equal in both directions and their amplitude is very low, for example a few tenths of a millimeter, while their frequency must be high, in particular be sufficiently large, for example of the order of 1000 to 6000 per minute, to cancel out practically the friction between the concrete 9 and the tube 5.
The tube 5 can be introduced into the tube 1 after sinking and forming an enlarged base, or it can already be put in place from the start of sinking.
The tube 5 can be set in vibration from the introduction of the first loads of concrete; it can then be raised to a certain height before the total amount of concrete required for the construction of the pile has been poured into the. tube .. Optionally, the concrete column 9 could be loaded during the vibration, for example by placing the ram 3 on this column or by the use of compressed air. In this. last case, the vibrator tube
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should be properly maintained, for example joined to the fançaga tube, to prevent it from being forced upwards under the effect of pressure, and closed at its upper part by a special head allowing the supply of air compressed.
The vibrator tube can rest, by its shoulder 8, on the. upper edge of the tube 1, so as to be raised simultaneously. with this one. To avoid transmitting vibrations to the tube 1, it is possible to interpose between its edge. upper and the shoulder 8, a washer of elastic material 19 (Fig. 2), for example rubber or cork. This washer can be centered using a ring 11, the edge 12 of which protrudes inside the tube 1 and prevents lateral movements of the vibrator tube 5.
As shown in Fig. 3, a certain number of kerfs 13. The tube 5 being made of thin sheet metal, the blades thus formed are elastic and can be opened under the lower end of the tube 5, over a relatively low height. the action of the concrete pressure, so as to allow during the withdrawal of the tube, a gradual spreading of the. concrete in the. cavity formed during sinking, These blades may possibly extend to under the sinking tube.
The vibrator tube can also be provided at its base with attached elastic blades, of slightly trapezoidal shape, partially overlapping and widening downwards, that is to say towards their free end. These blades form, when the tube is empty, the extension of the tube; when the tube is filled with concrete, they can deviate slightly from the marl way and for the same purpose as the blades obtained by cutting the. base of. tuba. However, their trapezoidal shape allows them to ensure sufficient sealing between them, whatever the deformations.