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Procédé et dispositif de creusement de puits.
La présente invention a trait à un dispositif de creusement de puits, applicable notamment au creusement de puits dans des conditions où le puits est rempli partiel-lement ou totalement d'eau pendant son creusement. L'inven-tion a également trait à un procédé de creusement mettanten oeuvre ce dispositif.
Il existe déjà un certain nombre de disposi-tifs destinés à creuser des puits verticaux dans des terrains divers. Ainsi, on connaît, par exemple, un dispositif décri-t dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 894 587 déposé
le 7 décembre 1973. Ce dispositif comporte deux têtes de havage rota-tives tournant autour de deux axes parallèles en des sens opposes pour ramener les déblais entre les deux têtes, où ils sont aspirés dans une gaine d'évacuation.
De tels dispositifs, qui sont couramment utilisés, ne per-mettent cependant pas de réaliser des puits avec descente simultanée cl'un cuvelage. En outre, ils ne sont pas prati-ques pour réaliser des puits ayant des longueurs quelconques ou variables. En particulier, il est également impossible, à l'aide de tels dispositifs, de réaliser des variations et notamment des augmentations de longueur au fond du puits ~3~
ou à une certaine distance entre le fond et la surface.
Il existe également un certain nombre de disposi-tifs qui possèdent un certain degre d'automatisation et un certain niveau de performance mais ils demandent l'uti-lisation d'une puissance très élevée, presentent un poidset un encombrement de matériel très importants et demandent d'arrêter les opéra-tions de creusement pendant la mise en place d'un elément de cuvelage en tête du puits, de sorte que, pour les puits de dimensions ou dia~ètres importants les vitesses de creusement qui peuvent etre attein-tes son-t à peine de l'ordre de 1 mètre par jour.
La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir un procédé et un disposi-tif de creusement de puits qui permettent de creuser des lS puits à section recta~ ~ aire ou circulaire quelconaue ou variable e~ au~mentant notablement la vitesse de creusement pour des puits de grandes dimensions tout en diminuant considérable-ment le poids et l'encombrement du matériel et, par 1~, le coût de l'investissement.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui permette la construction d'un cuvelage à la surface sans provoquer d'interruption du creusement dans la construction du cuvelage.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui permette de travailler dans des puits inondés ou sous l'eau.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif capable d'être utilisé dans toutes sortes de terrains.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui puisse être automatisé.
Un autre objectif encore de l'invention est de fournir un te] dispositif qui soit économique et facile à utiliser.
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L'invention a pour objet un dispositif de creusement de puits verticaux, caracterise en ce qu'il comporte, sur un equipage, au moins une paire de têtes de havage rotatives dont les axes de rotation sont sensiblement horizontaux, lesdites têtes etant montees sur des supports respectifs, montes sur ledit equipage pour pouvoir être deplaces, chaque fois dans un plan vertical, et de fa5con symetrique, entre une position centrale proche de l'axe du puits et une position peripherique attenante a la paroi du puits/en cours de formation, et des moyens pour soulever et abaisser les têtes de havage, les differentes têtes etant reparties de facon que les composantes horizontales des reactions produites par leur travail s'annulent reciproquement.
De faScon avantageuse, les supports des têtes sont, de preference, des bras pivotants montes sur l'equipage et portant chacun un outil ou tête a son extremite inferieure, chaque bras de la paire etant articule par son extremite superieure a un axe hori~ontal de l'equipage, des moyens, tels que par exemple des verins, permettant de faire pivoter le bras autour de l'axe entre la position repliee dans laquelle les deux têtes de la paire sont disposees au voisinage l'une de l'autre et la position ecartee dans laquelle les bras sont inclines au maximum a l'ecart de la premiere position.
De preference, chaque bras porte un moyen moteur, tel que moteur electrique ou autre, assurant la rotation de sa tete, afin d'eviter des moyens de transmission de mouvements.
Egalement, a chaque tête est, de preference, associe un moyen d'evacuation de deblais tel qu'une gaine d'aspiration de deblais, le dispositif comportant ainsi, au moins dans la partie ~3 1~39~i inferieure, deux gaines par paire de têtes tournantes.
On peut ainsi faire travailler les tetes chaque fois dans un plan de deplacement vertical, ce qui permet de creuser, sans deplacement autre qui vertical du disposi-",~,, ~
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tif, des puits rectangulaires dont la largeur est égaleà la largeur de creusement des tetes rotatives et dont la longueur es-t au moins égale à la longueur de creusement de la paire de tetes lorsqu'elles sont en position rappro-chée, c'est-à-dire environ deux diamètres de tete, et au plus égale à la longueur de creusement lorsque les deux tetes d'une paire sont en position écartée au maximum.
Selon une variante du procédé selon l'invention, on peut creuser des puits rectangulaires dont la longueur peut varier, à une profondeur quelconque, en fonction du degré d'écartement des tetes qui a été réalisé au niveau considéré. Ainsi, par exemple, on peut creuser des puits ayant une partie supérieure plus longue que la partie infé-rieure ou une partie inférieure plus longue que la partie supérieure ou une partie intermédiaire plus longue ou plus courte que les parties supérieure et inférieure.
On peut également, selon un perfectionnement du procédé, creuser des puits ayant une section, en général, rectangulaire ou formés de la juxtaposition de plusieurs rectangles.
Conformément à ce perfectionnement, on peut egale-ment creuser des puits par havage d'un cuvelage rec-tangu-laire, dans lesquels la largeur du cuvelage est supérieure à la largeur des têtes et la longueur du cuvelage est supé-rieure à la longueur des tetes lorsqu'elles sont rappro-chées, c'est-à-dire à un double diamètre de tetes,et infé-rieure ~ la longueur maximale possible de puits.
De preférence, dans un tel procédé de havage, on procède en creusant le fond, par exemple, tout d'abord dans une partie médiane mais sans aller jusqu'au deux extré-mités de façon à laisser deux parties en longueur permet-tant de supporter ]e cuvelage, après quoi on procède a des creusements latéraux de part et d'autre du creusement central, y compris sous le cuvelage, pour, à la fin, ramener le dispositif en position centrale et procéder simultanément au creusement des deux parties restantes, qui supportent le cuvelage, jusque sous le cuvelage, un moyen de détection de descente de cuvelage, sensible aux mouvements de celui-ci, commandant alors le retrait immédiat des têtes depuis la position écartée vers la position rapprochée.
Selon un perfectionnement de l'invention les tètes sont montées sur un ~quipage susceptible de tourner autour de l'axe du puits, sur des supports respectifs tels que de préférence des bras pivotants montés sur ledit équipage pour pouvoir être déplacés, chaque fois dans un plan radial, 10 entre une position centrale proche de l'axe du puits et une position périphérique attenante à la paroi du puits en cours de formation, des moyens pour soulever et abaisser les têtes de havage, et des moyens pour faire tourner ledit équipage pour changer le plan radial de déplacement, les différentes 15 tetes étant réparties au-tour de l'axe du puits de fason que les composantes hori~ontales des réactions produites par leur travail s'annulent réciproquement.
De préférence, l'équipage rotatif est monté
sur un support fixe susceptible d'être calé en rotation par 20 rapport à la paroi du puits ou un cuvelage.
On peut ainsi faire travailler les t8tes chaque fois dans un plan de déplacement radial puis, après avoir soulevé les têtes, changer de plan radial et ceci jusqu'à
ce que toute la surface du fond du puits ai-t été travaillée, 20 le déplacement simultané des têtes pendant leur travail dans leur plans radiaux respectifs supprimant ou minimisant les réactions qui tiendraient à décentrer le dispositif, lequel peut donc être relativement léger et fonctionner avec une puissance réduite.
Dans une forme de réalisation préférée de l'in-vention, le dispositif de havage est associé à un cuvelage progressant sumultanément, et les têtes de havage, dans leur position périphérique, viennent opérer sous la trousse coupante du cuvelage pour venir s'effacer vers l'intérieur lorsque le cuvelage se met à descendre. De préférence, le ~ ~73~;
support de l'équipage mobile est supporté par l'élément inférieur du cuvelage, présentant par exemple à cet effet un rebord ou une nervure interne.
Les têtes sont disposées sur des supports tels que des bras en étant montées à une extrémité du bras, l'autre extrémité du bras étant montée, de préférence par une articulation pivotante, sur l'équipage mobile, des moyens étant en outre prévus pour soulever le bras avec sa tête soit dans l'équipage mobile, soit par soulèvement de l'équipage mobile lui-même.
Des moyens moteurs sont également prévus pour assurer le déplacement radial, des têtes, par exemple par pivotement des bras, ces moyens pouvant être par exemple des vérins.
Enfin le dispositif comporte avantageusement des moyens d'entraînement en rotation de l'équipage mobile, ces moyens pouvant consister par exemple en des vérins ou un ensemble moteur crémaillère. De préférence, l'équipage mobile est consu pour ne pas pouvoir faire un tour entier mais se déplacer en rotation sur un certain angle de part e-t d'autre d'une position initiale. Ainsi dans le cas d'un dispositif avec seulement deux têtes, l'amplitude de rota-tion permise à l'équipage peut être limitée à 90~ de part et d'autre d'une position centrale.
De façon avantageuse, le dispositif selon l'in-vention peut comporter des moyens pour détecter le mouvement de descente d'un cuvelage et provoquer, dès l'amorce de ce mouvement de descente, le retrait vers l'intérieur par bas-culement des bras qui portent les têtes pour laisser le 30 champ libre à la trousse coupante du cuvelage.
De fason avantageuse, les condui-ts d'évacuation de déblais débouchent au niveau de leurs têtes respectives, à la partie arrière de ces têtes, c'est-à-dire à la partie la plus proche de l'axe central du puits, pour récupérer les 35 déblais qui sont amenés en cet endroit par la tête de havage.
~273~
Le dispositif selon l'invention peut être utilisé
pour le creusement de tous puits verticaux d'usages variés, tels que par exemple puits de mine, puits de stockage, ainsi que pour les fouilles de fondation, par exemple fondation 5 de pile de pont en mer ou en rivière, fondation de mur de quai etc.
L'invention a également pour objet un procédé de creusement de puits, notamment de puits inondés, caractérisé
en ce qu'à l'aide d'au moins deux têtes de havage disposées 10 autour de l'axe du puits d'une fa~on telle que les composan-tes hor-~zontales des réactions produites par leur travail s'annulent réciproquement, on creuse par déplacement simul-tané des têtes dans leurs plans radiaux, entre une première position centrale et une deuxième position périphérique, des 15 tranchées dans le fond du puits, que l'on soulève les têtes et qu'on les amène par rotation autour de l'axe du puits dans des deuxièmes plans radiaux pour creuser de nouvelles tranchées e-t ainsi de suite.
Dans le cas préféré du creusement d'un puits à
20 cuvelage, l'on descend simultanément le cuvelage et l'on amène les têtes dans leurs positions périphériques sous la trousse coupante du cuvelage, l'on détecte la descente du cuvelage et, en cas de descente, on dégage les tetes de la trousse coupante.
D'autres avantages et caractéristiques de l'in-vention apparaîtront ~ la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel :
La figure 1 représente une vue schématique en 30 élévation d'un dispositif selon l'invention ;
La figure 2 représente une vue schématique de dessus des deux têtes de la paire de têtes, le reste du dispositif étant supprimé ;
La figure 3 représente schématiquement une tète 35 d'attaque déposée, vue de dessus ;
~2~73~
La figure 4 représente une vue schématique de différentes formes de puits susceptibles d'être creusés grâce ~ l'invention ;
La figure 5 représente une vue schématique en 5 élévation du dispositif en cours de havage d'une puits avec cuvelage.;
La figure 6 représente une vue schématique de dessus de ce puits en cours de creusement ;
La figure 7 represente une vue schématique en 10 coupe axiale d'un dispositif selon l'invention.
La figure 8 représente une vue schématique de dessus du dispositif.
La figure 9 représente une vue schématique en coupe axiale du dispositif lors de l'opération de levage.
La figure 10 représente une vue schématique d'une tête d'attaque avec son bras.
Le dispositif représenté comporte un équipage 1 suspendu par son extrémité supérieure à des cables, chaînes ou autres liens non représentés et qui permettent de des-20 cendre et de remonter le dispositif ~ partir de moyensdisposés à la surface en tête du puits et comportant un ou des treuils convenables.
Sur la tête 1, autour d'axes 2 sont articulés, de fason pivotante, deux bras 3 ayant, par exemple, la 25 forme de caissons allongés et aplatis et portant à leur extrémités inférieure un axe horizontal 8 autour duquel peut tourner une tête d'attaque 9 formée d'un tambour à la péri-phérie duquel sont montés des pics usuels 9a. Le nombre des pics, leur disposition et leur inclinaison par rapport à la 30 surface cylindrique du tambour 9 peuvent etre déterminés par un homme de l'art en fonction de ses connaissances usuelles en matière de creusement de terrain.
1;273965 A titre d'exemple, on peut se référer aux pics représentés dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 894 587. Les têtes 9 sont entraînées en rotation, soit directement par des moteurs électriques calés sur l'axe 8, soit par l'inter-médiaires de pignons et axes d'entra-nement, l'ensemble de la transrnission étant alors contenu dans le bras 3 cor-respondant.
Les bras 3 peuvent être pivotés dans un mêmeplan vertical, et ceci symétriquement l'un pr rapport à l'autre et, à partir de la position centrale représentée en trait plein sur la figure l vers une position périphéri-que extrême représentée en trait mixte sur cette figureet vice versa, et ceci sous l'action de vérins 10 portés par l'équipage 1. Compte tenu du sens de rotation des têtes 9 autour de leur axe 8, représenté par les flèches corres-pondantes, le travail de havage s'effectue en partant de la position centrale représentée en trait plein vers la position périphérique représentée en trait mixte.
A l'arrière et le long des bras se trouve disposée chaque fois une canalisation ou un conduit ll qui aboutit au voisinage de la tête d'attaque 9 où il présente un dé-flecteur disposé de façon à permettre au flux de liquide,qui remonte à travers le conduit 11 sous l'effet de moyens de pompage (non représentés), d'entraîner les déblais prove-nant du travail des têtes 9.
L'équipage 1 peut éventuellement encore présenter des moyens (non représentés) lui permettant d'être temporai-rement solidarisé d'un cuvelage, ces moyens pouvant être, par exemple, des patins qui s'étendent transversalement depuis l'équipage pour s'appliquer contre la face interne du cuvelage et qui peuvent être rétractés lorsque l'on désire désolidariser le dispositif d'avec le cuvelaqe.
Le fonctionnement est le suivant :
A par-tir de la position représentée sur la figure 1 dans laquelle les têtes 9 reposent sur le fond du puits, on fait tourner les têtes dans le sens des flèches tout en aspirant les déblais. Les tê-tes s'enfoncent dans le sol et l'on agit alors sur les vérins 10 pour écarter pro-gressivement les deux bras l'un de l'au-tre, provoquant ainsi la formation d'une tranchée dont la largeur est sensi-blement égale à la largeur des têtes 9 et dont la longueur est égale au double du diamètre des tetes 9 si les tetes restent rassemblées et superieure au double du diamètre si l'on écarte les tetes, la longueur extreme étant, par exemple dans le cas du dispositif représenté sur la figure 1, d'environ 6 diamètres de tête 9. On voit sur la figure ~ Z7 ~ 9 ~
Method and device for digging wells.
The present invention relates to a device of digging wells, applicable in particular to digging wells under conditions where the well is partially filled-completely or totally with water during its digging. The invention tion also relates to a digging process using this device.
There are already a number of devices for digging vertical wells in land various. Thus, we know, for example, a device described in U.S. Patent No. 3,894,587 filed December 7, 1973. This device comprises two heads of rotary cutting rotating around two parallel axes in opposite directions to bring the cuttings between the two heads, where they are sucked into an evacuation duct.
Such devices, which are commonly used, do not do not, however, make wells with descent simultaneous of a casing. In addition, they are not practi-to make wells of any length or variables. In particular, it is also impossible, using such devices to achieve variations including length increases at the bottom of the well ~ 3 ~
or at a certain distance between the bottom and the surface.
There are also a number of provisions.
tifs that have some degree of automation and a certain level of performance but they demand the use very high power, have a very large weight and bulk of equipment and require to stop digging operations during the placing in place of a casing element at the top of the well, so that for wells of large dimensions or diameters the digging speeds that can be reached are barely around 1 meter per day.
The present invention proposes to remedy to these disadvantages and to provide a method and a device tif digging wells that allow digging lS well with recta section ~ ~ arbitrary or variable area or circular e ~ au ~ significantly lying the digging speed for large wells while decreasing considerably-ment the weight and size of the equipment and, by 1 ~, the cost of the investment.
Another object of the invention is to provide such a device which allows the construction of a casing on the surface without interrupting digging in the construction of the casing.
Another object of the invention is to provide such a device which makes it possible to work in wells flooded or underwater.
Another object of the invention is to provide such a device capable of being used in all kinds of land.
Another object of the invention is to provide such a device which can be automated.
Yet another object of the invention is to provide a device that is economical and easy use.
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The subject of the invention is a device for digging vertical wells, characterized in that it comprises, on a crew, at least one pair of rotary cutting heads, the axes of rotation are substantially horizontal, said heads being mounted on respective supports, mounted on said crew to be able to be moved, each time in a plane vertical, and symmetrically, between a central position close to the axis of the well and a peripheral position adjoining the wall of the well / being formed, and means for raise and lower the cutting heads, the different heads being distributed in such a way that the horizontal components of the reactions produced by their work cancel each other out.
Advantageously, the head supports are, from preferably pivoting arms mounted on the crew and carrying each a tool or head at its lower end, each arm of the pair being articulated by its end greater than an axis hori ~ ontal of the crew, means, such as for example cylinders, allowing the arm to pivot around the axis between the folded position in which the two heads of the pair are arranged in the vicinity of one another and the position apart in which the arms are tilted as far as possible away from the first position.
Preferably, each arm carries a motor means, such that electric or other motor, ensuring the rotation of its head, in order to avoid means of transmitting movements.
Also, each head is preferably associated with a means cuttings evacuation such as a cuttings suction sheath, the device thus comprising, at least in the part ~ 3 1 ~ 39 ~ i lower, two sheaths per pair of rotating heads.
We can thus make the heads work each time in a vertical displacement plane, which allows digging, without other displacement which vertical of the disposi-", ~ ,, ~
~ 2,7396 ~
tif, rectangular wells whose width is equal to the digging width of the rotary heads and whose the length is at least equal to the digging length of the pair of heads when they are in the close position chée, that is to say about two head diameters, and at more equal to the digging length when the two heads of a pair are in position apart at most.
According to a variant of the method according to the invention, we can dig rectangular wells whose length may vary, to any depth, depending on the degree of head spacing that has been achieved at the level considered. So, for example, we can dig wells having an upper part longer than the lower part lower or lower part longer than the part upper or longer or longer middle section shorter than the upper and lower parts.
It is also possible, according to an improvement of the method, digging wells having a section, in general, rectangular or formed from the juxtaposition of several rectangles.
In accordance with this improvement, it is also possible to ment dig wells by cutting a rec-tangu-laire, in which the width of the casing is greater the width of the heads and the length of the casing is greater than shorter than the length of the heads when they are close chées, that is to say with a double diameter of heads, and inferior less than the maximum possible length of well.
Preferably, in such a cutting process, we proceed by digging the bottom, for example, first of all in a middle part but without going to the two ends mites so as to leave two parts in length allows so much to bear] e casing, after which we proceed to lateral digging on either side of the excavation central, including under the casing, to, at the end, bring back the device in the central position and proceed simultaneously to the digging of the two remaining parts, which support the casing, up to the casing, a means of detection casing descent, sensitive to its movements ci, ordering the immediate removal of the heads from the spread position to the close position.
According to an improvement of the invention the heads are mounted on a crew capable of turning around the axis of the well, on respective supports such as preferably pivoting arms mounted on said crew to be able to be moved, each time in a radial plane, 10 between a central position close to the axis of the well and a peripheral position adjoining the wall of the current well training, means to raise and lower heads havage, and means for rotating said crew to change the radial plane of movement, the different 15 heads being distributed around the axis of the fason well that the hori ~ ontal components of the reactions produced by their work cancel each other out.
Preferably, the rotary assembly is mounted on a fixed support capable of being locked in rotation by 20 compared to the wall of the well or a casing.
We can thus make the heads work every times in a plane of radial displacement then, after having lift the heads, change the radial plane and this until that the entire surface of the bottom of the well has been worked, 20 simultaneous movement of the heads during their work in their respective radial plans removing or minimizing the reactions which would tend to center the device, which can therefore be relatively light and work with a reduced power.
In a preferred embodiment of the invention, vention, the cutting device is associated with a casing progressing together, and the cutting heads, in their peripheral position, come to operate under the kit cutting of the casing to fade inward when the casing begins to descend. Preferably, the ~ ~ 73 ~;
support for the moving part is supported by the element lower casing, for example for this purpose an internal rim or rib.
The heads are arranged on supports such that arms being mounted at one end of the arm, the other end of the arm being mounted, preferably by a pivoting articulation, on the mobile assembly, of the means being further provided for lifting the arm with his head either in the moving assembly or by lifting of the moving crew itself.
Motor means are also provided for ensure the radial displacement of the heads, for example by pivoting of the arms, these means possibly being for example cylinders.
Finally, the device advantageously includes means for rotating the moving assembly, these means which may consist for example of jacks or a rack motor assembly. Preferably, the crew mobile is designed not to be able to do an entire lap but move in rotation on a certain angle of share and on the other from an initial position. So in the case of a device with only two heads, the amplitude of rota-tion allowed to the crew can be limited to 90 ~ share and other from a central position.
Advantageously, the device according to the may include means for detecting movement down a casing and cause, from the start of this downward movement, inward withdrawal by bottom-the arms which carry the heads to let the 30 free field to the casing cutting kit.
Advantageously, the evacuation pipes cuttings emerge at their respective heads, at the rear part of these heads, that is to say at the part closest to the central axis of the well, to recover the 35 cuttings which are brought to this place by the cutting head.
~ 273 ~
The device according to the invention can be used for digging all vertical wells for various uses, such as for example mine shafts, storage shafts, as well as for foundation excavations, for example foundation 5 of bridge pier at sea or in river, wall foundation platform etc.
The invention also relates to a method of digging wells, especially flooded wells, characterized in that using at least two cutting heads arranged 10 around the axis of the well in a way such that the components your hor- zontal reactions produced by their work cancel each other out, we dig by simulated displacement tanned heads in their radial planes, between a first central position and a second peripheral position, 15 trenches in the bottom of the well, which heads are lifted and that we bring them by rotation around the axis of the well in second radial planes to dig new ones trenches and so on.
In the preferred case of digging a well to 20 casing, the casing is lowered simultaneously and brings the heads into their peripheral positions under the casing cutting kit, we detect the descent of the casing and, in the event of a descent, the heads are released from the cutting kit.
Other advantages and characteristics of the vention will appear on reading the following description made by way of nonlimiting example and referring to attached drawing in which:
Figure 1 shows a schematic view in 30 elevation of a device according to the invention;
Figure 2 shows a schematic view of above the two heads of the pair of heads, the rest of the device being removed;
Figure 3 shows schematically a head 35 deposited attack, top view;
~ 2 ~ 73 ~
Figure 4 shows a schematic view of different shapes of wells that can be dug thanks ~ the invention;
FIG. 5 represents a schematic view in 5 elevation of the device during the hoisting of a well with casing .;
Figure 6 shows a schematic view of above this well being excavated;
Figure 7 shows a schematic view in 10 axial section of a device according to the invention.
Figure 8 shows a schematic view of above the device.
FIG. 9 represents a schematic view in axial section of the device during the lifting operation.
Figure 10 shows a schematic view of a attack head with his arm.
The device shown comprises a crew 1 suspended by its upper end from cables, chains or other links not shown and which allow to-20 ash and reassemble the device ~ from meansdisposed on the surface at the top of the well and comprising one or suitable winches.
On the head 1, around axes 2 are articulated, in a pivoting manner, two arms 3 having, for example, the 25 in the form of elongated and flattened boxes carrying at their lower ends a horizontal axis 8 around which can turn an attack head 9 formed of a drum at the peri hole from which are mounted usual peaks 9a. The number of peaks, their arrangement and their inclination relative to the 30 cylindrical surface of drum 9 can be determined by a person skilled in the art according to his knowledge usual in terms of excavation.
1; 273965 As an example, we can refer to the peaks represented in U.S. Patent 3,894,587.
heads 9 are rotated, either directly by electric motors stalled on axis 8, either through sprockets and drive axles, all of the transmission then being contained in the arm 3 cor-respondent.
The arms 3 can be pivoted in the same vertical plane, and this symmetrically one relative to the other and, from the central position shown in solid lines in FIG. 1 towards a peripheral position that extreme shown in phantom in this figure and vice versa, and this under the action of cylinders 10 carried by crew 1. Taking into account the direction of rotation of the heads 9 around their axis 8, represented by the corresponding arrows laying, the havage work is carried out starting from the central position shown in solid lines towards the peripheral position shown in phantom.
At the back and along the arms is arranged each time a pipe or conduit ll which terminates in the vicinity of the attack head 9 where it presents a flector arranged so as to allow the flow of liquid, which rises through the conduit 11 under the effect of means pumping (not shown), to drive the cuttings from from the work of the heads 9.
Crew 1 may possibly still present means (not shown) allowing it to be temporary firmly attached to a casing, these means being, for example, pads that extend transversely from the crew to apply against the internal face casing and which can be retracted when wishes to separate the device from the tank.
The operation is as follows:
From the position shown in the figure 1 in which the heads 9 rest on the bottom of the well, we turn heads in the direction of the arrows while by vacuuming the cuttings. The heads sink into the ground and then acts on the cylinders 10 to spread pro-gressively both arms of one another, causing thus the formation of a trench whose width is sensi-definitely equal to the width of the heads 9 and whose length is double the diameter of the heads 9 if the heads stay together and more than double the diameter if the heads are moved aside, the extreme length being, for example in the case of the device shown in the figure 1, of approximately 6 head diameters 9. We see in the figure
2, les différentes posi-tions des têtes 9 vues de dessus, l'ensemble formant la trace de cette tranchée.
Une fois que les têtes ont été amenées à leur position extrême, on ramene les têtes vers le centre et on prccède à une nouvelle passe permettant de creuser une nouvelle tranchée e-t ainsi de suite jusqu'à obtention d'un puits rectangulaire de profondeur désirée. Pendant ce tra~
vail, les forces de réaction qui sont produites par les deux tê-tes 9 s'équilibrent de sorte qu'aucun effort substan-tiel tendant à dévier le dispositif n'existe.
Le dispositif décrit peut travailler dans des puits à sec avec aspiration d'air pour évacuer les déblais mais peut également, et de façon avantageuse, travailler dans des puits sous l'eau.
On a représenté sur la figure 4, de façon schéma-tique, des puits dans le sens de la longueur, la profondeur des puits pouvan-t bien entendu être quelconque.
Le puits 12 correspond à un puits de longueur minimale de 2 diamètres de tête 9 comme représenté sur la figure 2.
La figure 4 représente en 13 un puits de longueur maximale, comme représenté en traits interrompus sur la figure 2.
~2~3965 Le puits 14 possède une partie supérieure de même longueur que le puits 13 et une partie inférieure de meme longueur diminuée que le puits 12.
Le puits 15 présente une partie supérieure de faible longueur et une partie inférieure formant un élargis-sement de grande longueur.
Le puits 16 présente un elargissement intermé-diaire de grande longueur.
On se réfère rnaintenant aux figures 5 et 6.
La paroi interne du puits est recouverte d'un cuvelage 17 de forme rectangulaire dont l'élément inférieur présente, sur toute la périphérie du rectangle, une trousse coupante usuelle 18. Le fonctionnement est le suivant :
Au début d'une passe, le cuvelage est supporté
par sa partie inférieure sur deux parties latérales 19 non creusées. Par contre, la partie cen-trale 20 s'étendant entre les deux parties de support 19 e-t ayant la largeur de la tete 9,est creusée, de meme que deux parties la-térales 21 qui, elles, sont creusées sur toute leur longueur, On a représenté par 22 la paroi du puits.
A par-tir de ce momen-t, on creuse les zones 20 et 21 de façon que la hauteur des parties 19 non creusées devienne supérieure à deux diamètres de tete 9. Pour cela, on creuse la zone 20 en maintenant les deux bras 3 rassem-blés, comme représenté dans la position en trait pleinde la figure 5. On creuse les parties 21 après déplacement en direction de la largeur de l'équipage, le creusement s'effectuant depuis la position centrale rapprochée jusqu'~
la position écartée représentée en trait mixte sur la figure 5. Après cela, on ramène l'équipage dans la position centra-le, les bras étant rapprochés, c'est-à-dire dans la zone 20, on soulève ]'équipage vers le haut et l'on écarte alors les bras pour attaquer les parties 19, lesquelles sont creusées mais seulement sur une hauteur d'environ 1 diamè-tre, dans la pGSitiOn des tetes représentée sur la figure5. A un certain moment, la trousse coupante 18 n'est plus ~; :73~965 supportée et le cuvelage 17 se met ~ descendre. Ce mouvement est instantanément détecté par des moyens de détection convenables, ce qui provoque un retrait immédiat vers la position centrale représentée en trait plein sur la figure 5. Le cuvelage descend et est arrêté par le reste de la partie 19 qui n'a pas été creusé, après quoi on descend l'équipage pour creuser ~ nouveau la partie 20 puis les par-ties 21 et ainsi de suite.
Pendant le creusement, les déblais sont aspirés par les gaines 11.
On comprend que le creusement par havage se pour-suit sans aucune interruption, l'évacuation des déblais ne prenant pas davantage de temps. Le bord supérieur du cuvelage 17 est, bien entendu, libre d'accès puisque les moyens de levage peuvent être conçus pour prendre appui sur le sol et dégager complètement le bord supérieur du cuvelage. On peut donc prolonger le cuvelage à sa partie superieure au fur et a mesure qu'il descend.
Dans ce qui precède, on a compris que l'on désigne par profondeur la dimension verticale du puits, par longueur la dimension horizontale la plus importante (appelée parfois largeur dans le langage technique) et par largeur la deuxiè-me dimension horizontale (appelée parfois epaisseur dans le langage technique).
Bien que l'invention ait été décrite a propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y e~st nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications sans pour cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit.
Ainsi, on peut utiliser le dispositif selon l'in-ven-tion pour réaliser, de facon améliorée, les parois béton-nées, c'est-à-dire les parois armees et coulées dans le sol et qui comportent des éléments ou panneaux primaires séparés par des espaces de terrain formant coffraqe des i2~739~
extremites voisines de deux panneaux consecutifs. De fa~on habituelle, ces espaces, qui vont être creuses pour couler le panneau secondaire interpose entre deux panneaux primaires, ont une longueur un peu inferieure a deux diametres de tambour de tête afin que les outils puissent mordre dans le beton des deux extremites voisines des panneaux primaires, assurant apres betonnage une bonne etancheite.
Conformement à l'inventlon, on peut prevoir des espaces de longueur superieure, par exemple de six diametres de tambour environ, que l'on creuse en mordant sur le beton des panneaux secondaires de plus grandes dimensions et reduire le nombre des joints~ De preference, on peut d'abord creuser l'espace, puis mordre dans le beton au cours de la remontee du dispositif.
On se refere aux figures 7 a 10. Le dispositif represente est destine a permettre le creusement d'un puits 101 vertical inonde, d'axe 102 a partir de la surface 103. De preférence, le diametre du puits peut être de l'ordre de 3 metres, jusqu'â 12 a 15 metres.
Le dispositif comporte un equipage mobile 104, presentant par exemple une forme cylindrique et destine a pouvoir tourner autour de l'axe 102 a l'interieur d'un support fixe 105 sur lequel l'equipage 104 repose au moyen d'un chemin de roulement circulaire convenable (non represente).
A l'interieur de l'equipage mobile et autour de deux axes d'articulation 106 portes par un coulisseau guide verticalement dans l'equipage 104, peuvent pivoter deux bras 107 ayant par exemple la forme de caissons allonges et portant a leur extremite inferieure un axe horizontal 10~ parallele aux axes de ~3~6~i 13a rotation des bras 107 et ]09 autour duquel peut tourner une tête d'attaque formee d'un tambour a la peripherie duquel sont montes des pics 110 usuels. Le nombre de pics, leur disposition et leur inclinaison par rapport a la surface cylindrique du tambour peuvent etre determines par un , ~
~39~;
homme de l'art en fonction de ses connaissances usuelles en matière de creusement de terrain Les têtes 109 sont entraînées par l'intermédiaire de pignons et axes d'entraî-nement schématiquement représentés sur la figure 10, par chaque fois un moteur électrique 111, l'ensemble du moteur et de la transmission é-tant chaque fois contenu dans le bras 107 correspondant. Les bras 107 peuvent être pivotés dans un même plan vertical et diamétral, ~ partir d'une position centrale représentée en traits interrompus sur la figure 7 vers une position périphérique représentée en traits pleins sur cette figure et vice et versa et, ceci sous l'action de vérins (non représentés) portés par l'équipage mobile 104. Compte tenu du sens de rotation des têtes 109, représenté par la flèche sur la figure 7, le travail de havage s'effectue en partant de la position centrale représentée en traits interrompus vers la position périphéri.que représentée en traits pleins.
A l'arrière et le long des bras 107 se trouve disposé chaque fois une canalisation ou un conduit 112 qui aboutit au voisinage de la tête d'attaque 109 où il présente un déflecteur 113 disposé de fason à permettre au flux de liquide, qui remonte à travers le conduit 112 sous l'effet de mo~ens de pompage ~non représentés), d'entraîner les déblais provenant du travail des têtes 109.
La paroi interne du puits est recouverte d'un cuvelage 114 dont l'élément inférieur présente une trousse coupante usuelle 115. L'élément inférieur de cuvelage présente encore, vers l'intérieur, un ou plusieurs rebords internes 116 sur lesquels vient reposer le support fixe 105.
Le support 105 peut être soulevé par des moyens de levage 117 permettant de descendre le dispositif dans le puits, et de le faire remonter.
I,e support 105 présente également des moyens (non représentés) lui permettant, après avoir été amené dans la position représentée sur la figure 7, au fond du puits en cours de creusement, d'être solidatisé du cuvelage de ~7396~;
façon à empêcher qu'il ne se mette à tourner sur sa nervure de support 116. Ces moyens peuvent être par exemple des patins qui s'étendent radialement pour s'appliquer contre la face interne du cuvelage, et qui peuvent être rétxactés 5 lorsque l'on désire soulever le support 105.
Le fonctionnement est le suivant :
Au début d'une passe, l'équipage rotatif 104 est rendu solidaire en r-ota-tion du support 105 e-t ne peut pas tourner par rappor-t à ce dernier. Les deux bras 107 sont 10 dans la position représentée en traits interrompus sur la figure 7, les têtes d'attaque étant donc en position centrale. Les moteurs 111 sont mis en marche de sorte que les têtes d'attaque 109 commencent à fouiller le fonds du puits et, simultanément, les deux bras 107 s'écartent d'un 15 mouvement symétrique et ceci toujours dans le même plan diamétral de début A1-A1 que l'on voit sur la figure 8.
Lorsqu'elles sont arrivées dans leur position périphérique dans le plan A1-A1, position dans laquelle elles sont disposées sous la trousse coupante 115 du cuvelage, les 20 têtes 109 ont creusé une tranchée diamétrale représentée en traits interrompus sur la fi~ure 8 et ayant comme plan de symétrie le plan vertical A1-A1.
Pendant ce temps, les déblais ont été aspirés dans les canalisations 112 et remontés ~ la surface pour être 25 dégagés. Une fois la position périphérique atteinte, le mouvement de ro-tation des têtes 109 est arrêté et les bras 107 sont soulevés à l'intérieur de l'équipage mobile 104 en même temps que les bras sont basculés vers l'axe 102 pour dégager les têtes de sous la trousse coupante. A ce moment, 30 l'équipage 104 est mis en rotation, pax exemple de 90. Les bras sont alors redescendus et le même cycle recommence, cette ~ois-ci dans le plan A2-A2. Les tê-tes creusent ainsi une nouvelle tranche perpendiculaire à la première~ Une fois ces deux tranchées creusées, les mêmes opérations 3srecommencent et l'on amène l'équipage mobile dans une autre position angulaire intermédiaire ~3-A3, entre les positions A1-A1 et A2-A2, et ceci en autant de positions qu'il est nécessaire pour travailler toute la surface du fonds du puits.
~273~
Lorsque l'essentiel de la surface du fonds du puits a été creusée, en général vers la fi.n de la dernière passe correspondant à la dernière position angulaire, par exemple A5-AS, le cuvelage qui n'est plus retenu par le terrain se met à glisser vers le bas. Un détecteur convenable disposé en surface, par exemple, détecte le début de ce glissement et provoque alors immédiatement le basculement des bras 107 vers l'axe 102 et de préférence simultanément le soulèvement des bras de façon ~ éviter que la trousse coupante ne vienne au contact des têtes 109.
Le nombre de passes à un niveau déterminé, c'est-à-dire le nombre de plans verticaux A1-A1... A5-A5, dépend bien entendu du diamètre du puits et de la largeur des têtes d'attaque 109.
On comprend par ailleurs que le creusement par havage se poursuit sans aucune interruption, l'évacuation des déblais ne prenant pas davantage de temps, contraire-ment au cas où l'on est obligé de remonter les déblais au treuil, du fait que la longueur de la remontée augmente avec la profondeur du puits.
Le bord du cuvelage 114 est évidemment libre d'accès puisque les moyens de levage peuvent êt`re consus pour prendre appui sur le sol 103 et dégager complètement le bord supérieur du cuvelage. On peut donc prolonger en 118 de fason continue ie cuvelage à sa partie supérieure au fur et à mesure qu'il descend, soit par miseen place d'éléments préfabriqués en béton ou en métal, sous forme par exemple de deux demi-coquilles, soit en coulant le cuvelage en béton.
Du fait que l'on ne rencontre pratiquement pas de réaction tendant à fai.re tourner lléquipage mobile 104 dans son support 105, le dispositif selon l'invention peut être très léger et, à l'aide d'un dispositif pesant en tout environ 5 tonnes, on peut creuser des puits de 3 à 5 mètres 35 de diamètre et ceci ~ une vitesse de l'ordre d'un m~tre par heure, du fait que l'on exécute simultanément, sans utiliser de personnel au fonds, le creusement du puits, l'évacuation des déblais et la surélévation du cuvelage.
Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications de forme ou de matériau~
sans pour cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. 2, the different positions of the heads 9 seen from above, the whole forming the trace of this trench.
Once the heads have been brought to their extreme position, we bring the heads back to the center and we proceed to a new pass allowing to dig a new trench and so on until a rectangular well of desired depth. During this tra ~
vail, the reaction forces that are produced by the two heads 9 balance each other so that no substantial effort tiel tending to deviate the device does not exist.
The device described can work in dry well with air suction to remove the cuttings but can also, and advantageously, work in wells underwater.
There is shown in Figure 4, schematically tick, wells lengthwise, depth wells could of course be arbitrary.
Well 12 corresponds to a well of length minimum of 2 head diameters 9 as shown in Figure 2.
Figure 4 shows at 13 a well of length maximum, as shown in dashed lines on the figure 2.
~ 2 ~ 3965 Well 14 has an upper part of same length as well 13 and a lower part of the same length reduced as well 12.
Well 15 has an upper part of short length and a lower part forming an enlargement very long.
Well 16 has an intermediate widening diary of great length.
We now refer to Figures 5 and 6.
The inner wall of the well is covered with a casing 17 of rectangular shape, the lower element of which presents, on the whole periphery of the rectangle, a kit usual cutting 18. The operation is as follows:
Casing is supported at the start of a pass by its lower part on two lateral parts 19 not dug. On the other hand, the central part 20 extending between the two support parts 19 and having the width of head 9, is hollowed out, as are two lateral parts 21 which are hollowed out along their entire length, represented by 22 the wall of the well.
From this moment, we dig the zones 20 and 21 so that the height of the non-excavated parts 19 becomes greater than two head diameters 9. For this, we dig the area 20 while holding the two arms 3 together wheat, as shown in the solid line position in FIG. 5. The parts 21 are hollowed out after displacement towards the width of the crew, the digging from the close central position to ~
the spread position shown in phantom in the figure 5. After that, the crew is brought back to the central position.
the, the arms being close together, that is to say in the area 20, the crew is lifted upwards and then moved aside arms to attack parts 19, which are dug but only over a height of about 1 diameter tre, in the pGSitiOn of the heads represented in FIG. 5. At some point, the cutting kit 18 is no longer ~; : 73 ~ 965 supported and the casing 17 begins to descend. This movement is instantly detected by detection means suitable for immediate withdrawal to the central position shown in solid lines in the figure 5. The casing descends and is stopped by the rest of the part 19 which has not been dug, after which we descend the crew to dig ~ again part 20 then the parts 21 and so on.
During excavation, the cuttings are vacuumed through the sheaths 11.
We understand that digging by havage can follows without any interruption, the removal of the cuttings not taking more time. The upper edge of the casing 17 is, of course, free to access since the lifting means can be designed to support on the ground and completely clear the upper edge of the casing. We can therefore extend the casing to its part higher as it descends.
In the foregoing, we have understood that we designate by depth the vertical dimension of the well, by length the most important horizontal dimension (sometimes called width in technical language) and by width the second-me horizontal dimension (sometimes called thickness in technical language).
Although the invention has been described in connection of a particular embodiment, it is of course that it is in no way limited and that we can bring it various modifications without departing from or its setting nor its spirit.
Thus, the device can be used according to the in-ven-tion to realize, in an improved way, the concrete walls-born, that is to say the reinforced walls and sunk in the floor and which have primary elements or panels separated by spaces of land forming coffraqe of i2 ~ 739 ~
ends adjacent to two consecutive panels. So usual, these spaces, which are going to be hollow to flow the secondary panel interposed between two primary panels, have a length slightly less than two diameters of head drum so that the tools can bite into the concrete of both ends adjacent to the primary panels, ensuring after concreting good sealing.
In accordance with the inventlon, we can provide spaces longer, for example six drum diameters about, that we dig by biting on the concrete panels larger secondary ones and reduce the number of joints ~ Preferably, we can first dig the space, then bite into concrete during the ascent of the device.
We refer to Figures 7 to 10. The device represented is intended to allow the digging of a well 101 vertical flood, axis 102 from surface 103. De preferably, the diameter of the well can be of the order of 3 meters, up to 12 to 15 meters.
The device comprises a mobile assembly 104, having for example a cylindrical shape and intended to be able rotate around the axis 102 inside a fixed support 105 on which the crew 104 rests by means of a raceway suitable circular (not shown).
Inside the moving crew and around two hinge pins 106 doors by a guide slide vertically in the crew 104, can pivot two arms 107 having for example the form of elongated boxes and carrying at their lower end of a horizontal axis 10 ~ parallel to the axes of ~ 3 ~ 6 ~ i 13a rotation of arms 107 and] 09 around which a head can rotate of attack formed by a drum on the periphery of which are mounted usual 110 peaks. The number of peaks, their arrangement and their tilt relative to the cylindrical surface of the drum can be determined by a , ~
~ 39 ~;
skilled in the art according to his usual knowledge of excavation material The heads 109 are driven by pinions and drive shafts schematically represented in FIG. 10, by each time an electric motor 111, the whole motor and of the transmission being each time contained in the corresponding arm 107. Arms 107 can be swiveled in the same vertical and diametral plane, ~ from a central position shown in broken lines on Figure 7 to a peripheral position shown in solid lines in this figure and vice versa and, this under the action of jacks (not shown) carried by the moving assembly 104. Taking into account the direction of rotation heads 109, represented by the arrow in FIG. 7, the cutting work is carried out starting from the position central unit shown in broken lines towards the position peripheri.que represented in solid lines.
At the back and along the arms 107 is each time arranged a pipe or conduit 112 which ends up in the vicinity of attack head 109 where it has a deflector 113 arranged to allow to the flow of liquid, which rises through the conduit 112 under the effect of mo ~ pumping ens ~ not shown), to drive the cuttings from the work of the heads 109.
The inner wall of the well is covered with a casing 114, the lower element of which has a kit usual cutting 115. The lower casing element still has one or more edges inwards internal 116 on which the fixed support 105 rests.
The support 105 can be lifted by means 117 for lowering the device into the well, and bring it up.
I, support 105 also has means (not shown) allowing him, after being brought in the position shown in Figure 7, at the bottom of the well during digging, to be secured to the casing of ~ 7396 ~;
to prevent it from turning on its rib support 116. These means may for example be pads that extend radially to apply against the inner side of the casing, and which can be retexact 5 when it is desired to lift the support 105.
The operation is as follows:
At the start of a pass, rotary crew 104 is made integral with the support 105 and cannot turn in relation to the latter. The two arms 107 are 10 in the position shown in broken lines on the Figure 7, the attack heads being in position central. The motors 111 are started so that the attack heads 109 begin to search the bottom of the well and simultaneously the two arms 107 move away from one 15 symmetrical movement and always in the same plane diametral of start A1-A1 which one sees on figure 8.
When they have arrived in their peripheral position in the A1-A1 plane, position in which they are arranged under the cutting kit 115 of the casing, the 20 heads 109 dug a diametrical trench shown in broken lines on fi ~ ure 8 and having as plan of symmetry the vertical plane A1-A1.
Meanwhile, the cuttings were sucked into pipes 112 and reassembled ~ the surface to be 25 cleared. Once the peripheral position has been reached, the movement of rotation of the heads 109 is stopped and the arms 107 are lifted inside the moving assembly 104 in while the arms are tilted towards the axis 102 to clear the heads from under the cutting bag. At the moment, 30 the crew 104 is rotated, for example 90. The arms are then lowered and the same cycle begins again, this ~ this one in the A2-A2 plane. Heads dig like this a new slice perpendicular to the first ~ Once these two dug trenches, the same operations 3 start again and take the moving team to another intermediate angular position ~ 3-A3, between positions A1-A1 and A2-A2, and this in as many positions as it is necessary to work the entire surface of the bottom of the well.
~ 273 ~
When most of the fund's surface well has been dug, usually near the end of the last pass corresponding to the last angular position, by example A5-AS, the casing which is no longer retained by the ground begins to slide down. A detector suitable placed on the surface, for example, detects the start of this slide and immediately causes the tilting of the arms 107 towards the axis 102 and preferably simultaneously raising the arms so that ~
the cutting bag does not come into contact with the heads 109.
The number of passes at a given level, i.e. the number of vertical planes A1-A1 ... A5-A5, depends of course the diameter of the well and the width of the attack heads 109.
We also understand that the digging by havage continues without any interruption, evacuation spoil not taking more time, contrary-if you have to go up the spoil winch, as the length of the ascent increases with the depth of the well.
The edge of the casing 114 is obviously free access since the lifting means can be used to rest on the ground 103 and completely clear the upper edge of the casing. We can therefore extend 118 in a continuous way ie casing at its upper part as it descends, either by positioning precast concrete or metal elements, in the form for example of two half-shells, either by pouring the concrete casing.
Because you hardly ever meet reaction tending to rotate the moving assembly 104 in its support 105, the device according to the invention can be very light and, using a device weighing in all about 5 tonnes, we can dig wells from 3 to 5 meters 35 in diameter and this ~ a speed of the order of one meter per hour, because we run simultaneously, without using personnel at the bottom, digging the well, the removal of cuttings and the raising of the casing.
Although the invention has been described in connection of a particular embodiment it is well understood that it is in no way limited to it and that we can make various changes in shape or material ~
without going far from its frame or its spirit.