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MEMOIRE DESCRIPTIF à l'appui d'une demande de
BREVET D ' I N V E N T I O N pour "Procédé de formation de pieux en béton et nouveau pieu préparatoire pour ce procédé" par la Société : COMPAGNIE INTERNATIONALE DES PIEUX ARMES FRANKIGNOUL, Rue Grétry, 196, B-4020 LIEGE. (Belgique).
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Procédé de formation de pieux en béton et nouveau pieu préparatoire pour ce procédé.
La présente invention concerne essentiellement un procédé en vue de former des pieux en béton, ainsi qu'un nouveau pieu préparatoire pour ce procédé.
Il est bien connu (notamment d'après le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 779. 881) de former des pieux. en béton en enfonçant, dans le sol, un pieu préparatoire comprenant un fût, ainsi qu'une base ou un patin fixé de manière amovible à la partie inférieure du fût du pieu, formant ainsi une ouverture qui, du moins autour du fût du pieu, est remplie par le béton dont le pieu permanent doit être constitué, la base étant ensuite détachée du fût avant de retirer ce dernier de l'ouverture précitée.
Plusieurs perfectionnements ont été apportés au procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 779. 881, ces perfectionnements étant le mieux illustrés à titre d'exemple dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique nO 3. 851. 485 au nom de STEDING. Ces perfectionnements se rapportent essentiellement à des formes de réalisation améliorées dé la trémie destinée à charger le béton dans l'ouverture, ainsi qu'à diverses configurations des pieux préparatoires.
Ces procédés et appareils connus en vue de former des pieux en béton présentent un inconvénient majeur qui consiste en ce que, au cours de l'enfoncement du pieu préparatoire, il se produit un mouvement du sol donnant lieu à un"étranglement"ou à une réduction du diamètre du fût selon des principes géotechniques bien connus en ce qui concerne le cisaillement et le déplacement du sol.
Le but de la présente invention est de trouver, pour la première fois, une solution empêchant l'"étranglement"ou la réduction ci-dessus du diamètre
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du fût se produisant au cours de l'enfoncement du pieu préparatoire, évitant ainsi l'inconvénient des solutions connues pour l'enfoncement.
Suivant la présente invention, cette solution est réalisée par un procédé en vue de former des pieux en béton, ce procédé consistant à enfoncer, dans le sol, un pieu préparatoire comportant un fût et une base ou un patin fixé de manière amovible à la partie inférieure du fût du pieu, formant ainsi une ouverture remplir l'ouverture, du moins autour du fût du pieu, avec le béton dont le pieu permanent doit être constitué et ensuite détacher la base du pieu avant de retirer le fût par l'ouverture, caractérisé en ce qu'il consiste également à équiper le fût du pieu préparatoire à une hauteur représentant environ quatre fois le diamètre du fût du pieu permanent au-dessus de la base du fût préparatoire, d'un tubage d'un diamètre égal à celui du fût permanent,
ce tubage étant associé dans son déplacement avec le fût du pieu au cours de l'en- foncement du pieu préparatoire, empêchant ainsi le cisaillement et le déplacement du sol.
Suivant une forme de réalisation particulière, ce tubage peut être constitué d'une membrane circulaire fixée au fût du pieu en des points discrets autour de ce dernier afin de chasser le béton vers le bas au cours de l'enfoncement du pieu préparatoire, cette membrane étant ensuite retirée par l'ouverture conjointement avec le fût du pieu.
Suivant une autre forme de réalisation, le tubage peut avoir une longueur égale à quatre fois le diamètre du fût du pieu permanent et, par conséquent, il s'étend vers le bas à partir de cette hauteur d'environ quatre fois le diamètre du fût du pieu permanent pour entrer en contact avec la base du pieu, ce tubage étant fixé au fût du pieu pour être retiré conjointe-
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ment avec ce dernier par l'ouverture précitée.
Suivant une autre forme de réalisation, le tubage peut être constitué d'une enveloppe en béton ou en amiante/ciment ou encore il peut être constitué d'une conduite en matière plastique ou d'un manchon métallique d'une longueur égale à environ quatre fois le diamètre du fût du pieu permanent et s'étendant vers le bas à partir de cette hauteur située à quatre fois le diamètre du fût du pieu permanent au-dessus de la base du pieu pour entrer en contact avec cette base. De préférence, suivant cette forme de réalisation, cette enveloppe est située dans une cavité correspondante du fût du pieu préparatoire, ce dernier ayant, en section transversale, une longueur profilée égale au diamètre du fût du pieu permanent.
De même, la présente invention concerne un nouveau pieu préparatoire comprenant un fût et une base ou un patin fixé de manière amovible à la partie inférieure du fût du pieu, ce pieu étant caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, à une hauteur égale à environ quatre fois le diamètre du fût du pieu permanent au-dessus de la base du pieu préparatoire, un tubage d'un diamètre égal à celui du fût du pieu permanent à former, ce tubage étant disposé, par rapport au fût du pieu, pour être associé dans son déplacement avec ce dernier au cours de l'enfoncement du pieu préparatoire.
En conséquence, ce tubage peut être réalisé conformément aux formes de réalisation réellement préférées dont il a été fait mention ci-dessus.
La présente invention sera illustrée en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
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la figure 1 est une illustration schématique du cisaillement et du déplacement du sol se produisant au cours de l'enfoncement du pieu préparatoire conformément aux procédés connus de la technique antérieure qui sont illustrés à titre d'exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 779. 881 ; la figure 2 est une vue en élévation du procédé de l'invention suivant la première forme de réalisation du pieu préparatoire de l'invention ;
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la figure 2a est une vue en coupe prise suivant la ligne IIa-IIa de la figure 2 la figure 3 est également une vue en élé- vation du procédé de l'invention suivant une deuxième forme de réalisation du pieu préparatoire de l'invention ;
la figure 3a est une vue en coupe prise suivant la ligne IIIa-IIIa de la figure 3 ; la figure 4 est une vue en élévation du procédé de l'invention suivant une troisième forme de réalisation du pieu préparatoire de l'invention.
En se référant à la figure 1, le procédé connu consiste à enfoncer, dans le sol 1, un pieu préparatoire 2 comprenant un fût 3 et une base ou un patin 4 fixé de manière amovible à la partie inférieure du fût du pieu, définissant ainsi une ouverture 5.
Ce procédé connu consiste également à remplir louverture 5, du moins autour du fût 3 du pieu, avec le béton 6 dont le pieu permanent doit être constitué, par exemple, à l'aide du conduit d'alimentation de béton 7.
Suivant ce procédé connu, le niveau de béton est maintenu constant dans le trou formé par le pieu préparatoire afin de remplir l'ouverture 5 au fur et à mesure de sa formation. Lorsqu'il est constitué d'un tube
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creux ut creux, le fût 3 du peu préparatoire comporte avantageusement des trous 8 permettant, au béton, de se
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déplacer librement à l'intérieur du fût du pieu. La base est ensuite détachée avant de retirer le fût 3 du pieu.
Suivant ce procédé connu, au cours de l'enfoncement du pieu préparatoire 2, de la base 4 ou du bouchon du pieu préparatoire 2 dont le diamètre D est obligatoirement égal au diamètre du fût du pieu permanent, il se produit un mouvement du sol suivant les flèches 10 représentées en figure 1, les limites approximatives du mouvement du sol étant indiquées par la ligne extérieure 12.
D'après la figure 1, on peut constater que la limite inférieure du mouvement du sol se situe à peu près à une profondeur égale à une fois le diamètre de la base 4 du pieu, tandis que cette limite approximative du mouvement du sol se termine à une hauteur égale à quatre fois le diamètre de la base du pieu ou du fût du pieu permanent, puisqu'aussi bien le diamètre de la base du pieu est celui du fût du pieu permanent à former.
Ce mouvement du sol donne lieu à un effet d'"étranglement"ou à une réduction du diamètre de l'ouverture, c'est-à-dire une réduction du diamètre du pieu permanent.
On évite cet inconvénient majeur du procédé connu par le procédé de la présente invention qui sera décrit ci-après en se référant à trois formes de réalisation réellement préférées qui sont illustrées dans les figures 2 à 4.
En se référant à la figure 2 qui représente la première forme de réalisation du pieu préparatoire de l'invention, le pieu préparatoire 20 enfoncé dans le sol 1 comporte bien entendu également un fût 21, ainsi qu'une base ou un patin amovible 22 constituant la pointe du pieu permanent de façon connue antérieure-
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ment et comme illustré à titre d'exemple en figure 1.
En outre, suivant la présente invention, à une hauteur à peu près égale à quatre fois le diamètre du fût du pieu permanent au-dessus de la base 22 du pieu préparatoire, ce dernier comporte également un tubage 24 d'un diamètre égal à celui du fût du pieu permanent, ce tubage étant associé dans son déplacement au fût 21 au cours de l'enfoncement du pieu préparatoire 20, empêchant ainsi le cisaillement et le déplacement du sol.
De préférence, comme représenté en figure 2, le tubage 24 a une longueur égale à environ quatre fois le diamètre du fût du pieu permanent et, en conséquence, à partir de cette hauteur située à environ quatre fois le diamètre au-dessus de la base 22 du pieu, il s'étend vers le bas pour entrer en contact avec cette base 22, comme représenté clairement en figure 2. Suivant la forme de réalisation illustrée en figure 2, le tubage est fixé au fût 21 en des points discrets autour de ce dernier à l'aide de protubérances 26 qui sont dirigées vers l'intérieur et qui, dans ce cas, sont inclinées. Cette fixation peut être effectuée suivant n'importe quelle technique connue et ces protubérances intérieures peuvent être, par exemple, soudées sur le fût 21 du pieu.
Suivant la forme de réalisation illustrée en figure 2, on peut, par conséquent, constater que le
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tubage 24 empêche tout"étranglement"ou toute réduction du fût du pieu permanent, puisqu'aussi bien ce tubage 24 s'étend sur une longueur représentant quatre fois le diamètre du fût du pieu permanent, empêchant ainsi tout mouvement du sol au cours de l'enfoncement du pieu préparatoire 20.
Dans la présente forme de réalisation, tout comme dans l'autre forme de réalisation illustrée en
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figure 3, le fût 21 du pieu est constitué d'un tube comportant des trous 28 permettant, au béton, de se déplacer librement à l'intérieur de ce tube, puisqu'aussi bien le béton est chargé à l'extérieur du pieu préparatoire 20, comme indiqué par la flèche C en figure 2, le niveau du béton étant indiqué par les lettres C. L. à l'intérieur du tubage provisoire 30 qui peut être une trémie située dans l'ouverture pratiquée dans le sol 1.
La figure 2a montre que le fût 21 du pieu comprend, en fait, une partie tubulaire centrale 21a et des prolongements radiaux 21b qui, dans ce cas, sont au nombre de quatre, ce nombre pouvant évidemment être plus faible ou plus élevé.
Ce tubage 24 qui est fixé au fût 21 du pieu préparatoire, sera retiré avec ce fût 21 lorsque ce dernier sera retiré de l'ouverture au terme du processus et après avoir détaché, de façon connue en soi, la base 22 du pieu constituant la pointe du pieu permanent. Ces assemblages amovibles entre le fût et la base du pieu sont bien connus dans la technique et l'on peut utiliser, par exemple, ceux du brevet des Etats-Unis d'Amérique ne 779. 881 ou également les perfectionnements décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3.851. 485 au nom de STEDING.
Enfin, il est également utile que la partie supérieure 32 du tubage 24 qui, dans le cas présent, consiste en un tube creux à section transversale à peu près circulaire, soit inclinée vers l'intérieur, cette partie inclinée ménageant un espace libre 36 entre le fût 21 du pieu et la partie supérieure du tubage 24, cet espace libre représentant, de préférence, à peu près la moitié de la distance comprise entre le fût 21 du pieu et la paroi intérieure de l'ouverture 34.
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La figure 3 représente une autre forme de réalisation du pieu préparatoire de l'invention qui,
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dans comporte le même fût 21 que celui illusdans ce cas e ut tré en figure 2 avec h même base 22. Toutefois, dans la présente forme de réalisation, le tubage est constitué d'une membrane circulaire 40 qui, de préférence, est fixée au fût 21 du pieu préparatoire de la même manière que le tubage 24 de la forme de réalisation de la figure 2, notamment à l'aide de protubérances 42 qui sont dirigées vers l'intérieur et qui sont inclinées comme représenté dans le dessin. De même, la partie supérieure 44 de la membrane circulaire 40 peut avantageusement être inclinée vers l'intérieur en ménageant un espace libre 46 entre le fût 21 du pieu et la partie supérieure 44 du tubage 40.
Comme représenté en figure 3, cette membrane circulaire 40 constituant le tubage est située à une hauteur représentant environ quatre fois le diamètre D du fût du pieu permanent au-dessus de la base 22 du fût préparatoire et, de préférence, elle se termine exactement à cette hauteur et s'étend vers le bas à partir de cette hauteur exacte pour obtenir l'effet désiré. La longueur minimum permettant d'obtenir cet effet désiré représente à peu près la moitié du diamètre D du fût du pieu permanent, cette longueur minimum englobant la partie inclinée 44. Dans cette forme de réalisation, tout comme dans celle de la figure 2, grâce aux protubérances intérieures 42, le béton est chassé vers le bas au cours de l'enfoncement du pieu préparatoire.
La figure 4 illustre une troisième forme de réalisation du pieu préparatoire de l'invention.
Dans ce cas, le pieu préparatoire 50 comporte un fût 51 qui est représenté en figure 4a et qui doit comporter une plaque 51a sur laquelle deux barres 51b, 51c
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ont été fixées perpendiculairement et en alignement.
Ce fût 51 comporte également des trous 52 établissant une communication libre entre les compartiments définis entre la plaque 51a et les barres 51b, 51c, comme on le comprend clairement en examinant la figure 4a.
Suivant la présente invention, ce pieu préparatoire 50 comporte également une enveloppe permanente en béton ou en une autre matière résistante 54 d'une longueur à peu près égale à quatre fois le diamètre D du fût du pieu permanent, la partie inférieure 54a de ce pieu entrant en contact avec la base 55 fixée de manière amovible au fût 51 du pieu. Cette enveloppe permanente 54 est située à l'intérieur d'une cavité correspondante 56 du fût 51 du pieu préparatoire, ce dernier ayant, dans cette forme de réalisation et en dehors de la cavité 56, une longueur profilée en section transversale pratiquement égale au diamètre D du fût du pieu permanent, comme représenté clairement en figure 4.
En conséquence, l'enveloppe permanente est
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ut pratiquement"verrouillée"dans la cavité 56 du fût 51 à l'aide de la base 55 du pieu. En conséquence, lorsqu'on détache la base 55 du pieu du fût 51 et lorsqu'on retire ce dernier, l'enveloppe permanente 54 qui, dans ce cas, constitue le tubage de l'invention, reste dans le sol, empêchant ainsi les mouvements de ce dernier tant au cours de l'enfoncement du pieu qu'ultérieurement.
Dès lors, il est clair que l'une ou l'autre des trois formes de réalisation illustrées dans les figures 2 à 4 est conforme au procédé de l'invention qui a été décrit précédemment.