EP0131562B1

EP0131562B1 - Procédé pour enfoncer des pieux au moyen d'une vis à refoulement

Info

Publication number: EP0131562B1
Application number: EP19840870097
Authority: EP
Inventors: Roger Labyt; Robert Imbo; Jean-Pierre Van Steenberge
Original assignee: ATLAS PALEN NV
Current assignee: ATLAS PALEN NV
Priority date: 1983-07-07
Filing date: 1984-07-09
Publication date: 1986-12-10
Also published as: DE3461663D1; EP0131562A1

Description

La présente invention est relative à un procédé pour lefonçage au moyen d'une vis à refoulement, de pieux en béton moulés dans le sol et pourvus d'une assise élargie.
Elle trouve sa principale application dans la réalisation sans vibrations et sans bruit de pieux de fondation en béton, en tant qu'éléments de soutènement pour bâtiments et ponts dans le voisinage de constructions existantes.
Un dispositif pour réaliser un pieu de fondation dans un sol refoulable latéralement, est déjà connu par le brevet belge n° 747 807. Des pieux vissés sont façonnés à l'aide d'un tube d'acier, muni à la base d'un outil de forage. Celui-ci est vissé dans le sol à l'aide d'une table de forage comprenant un mécanisme de poussée qui entraîne vers le bas, le tube en acier.
Le sol est comprimé latéralement par la vis de sorte que (du point de vue de la mécanique des sols, ces pieux sont entièrement identiques à des pieux battus formés dans le sol) une zone de terrain rendu compact se forme autour du pieu, comparable à ce qui se passe avec les pieux moulés dans le sol. Avec le pieu vissé, le sol n'est pas remué mais uniquement comprimé latéralement.
. Lorsque la profondeur souhaitée est atteinte, on met une armature d'acier en place dans le tube à l'aide d'une grue; ensuite, on coule du béton dans le tube et le réservoir. On effectue ensuite une rotation en sens inverse, vers le haut du tube. La partie inférieure de la vis se détache et reste comme partie abandonnée dans le sol.
Tandis que le tube est dévissé, le béton glisse, sous l'effet de la pression statique et/ou de la force de gravité, dans la cavité formée qui se remplit régulièrement de béton armé.
Dans une autre forme connue de réalisation on soude sur la vis une bride en forme d'hélice; cette bride sert donc uniquement à procurer à l'équipage de forage la réaction verticale nécessaire.
Avec l'équipage de forage on réalisé des pieux à vis comportant un fût en forme d'hélice.
La forme en hélice confère au pieu une résistance au frottement plus élevée, mais en raison de l'épaisseur trop faible (prise en considération lors du calcul de la portée utile sur la couche portante) de la vis formée dans le sol, on ne tient pas compte de la forme en hélice pour le dimensionnement de la limite de charge par frottement latéral. Jusqu'à présent, on n'a toujours pris en considération pour le calcul de la portance par frottement latéral, que le diamètre du fût du pieu (sans vis).
La présente invention a pour but de perfectionner profondément la forme de réalisation susdite. Elle permet de réaliser un pieu à vis présentant une meilleure résistance au frottement et, par conséquent, une charge de rupture plus élevée.
L'invention concerne un procédé pour réaliser dans le sol un pieu à vis au moyen d'un équipage constitué d'un tube et d'une tête de forage comprenant une vis de forme hélicoïdale, le diamètre de ladite tête de forage augmentant jusqu'au diamètre souhaité du fût du pieu. Le long de ce diamètre on soude une bride solide en forme d'hélice, sur un tour de révolution. A sa partie inférieure, la vis est pourvue d'une pointe de forage libre munie de butées unidirectionnelles, laquelle est vissée à la profondeur exigée, à l'aide d'une table de rotation avec mécanisme de pression.
Une particularité caractérisante consiste en ce qu'on applique sur l'équipage susdit, lors du vissage vers le haut, une force de traction suffisante pour rendre le déplacement vers le haut du tube plus grand que celui résultant de la rotation du tube, compte tenu du pas de la vis. Une particularité essentielle et différente des autres modes de réalisation consiste à dévisser la tête de forage munie d'un pas de vis en appliquant ladite force de traction. Il apparaît un espace libre en forme d'hélice, qui présente une section telle qu'elle puisse entrer en ligne de compte pour le calcul de la charge limite utile.
Suivant une caractéristique importante de l'invention, on exerce une forte traction vers le haut lors du dévissage de la vis à refoulement. Par tour de révolution, la translation est égale à la somme du pas de la vis et une différence prédéterminée du pas. Par conséquent, il se forme un espace libre en forme d'hélice dont la hauteur est égale à la somme de l'épaisseur de la bride et de la différence de pas. L'espace libre ainsi formé se remplit immédiatement de béton sous l'influence des forces de gravité susdites.
Ces particularités et d'autres détails de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante, faisant référence aux dessins ci-annexés, qui représentent, à titre d'exemple, une forme de réalisation spécifique et dans lesquels:

la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un dispositif de forage qui peut mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention;
la figure 2 est une vue latérale partiellement en coupe du trépan à refoulement et du tube;
les figures 3 à 7 sont des couples transversales de l'ensemble de forage qui illustrent les diverses étapes pour mettre en place un pieu à vis dans le sol.

Dans ces dessins, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Les pieux à vis sont des pieux en béton moulés dans le sol, réalisés en versant du béton dans un trou de forage, obtenu par une vis à refoulement.
Comme montré à la figure 2, la vis à refoulement, qui est désignée dans son ensemble par la notation de référence 1, comprend un équipage constitué d'un tube 2 en acier et une tête de forage 3.
Le tube est constitué de divers éléments de tube en acier qui ont chacun une longueur de 6 m par exemple. Les éléments de tube sont reliés entre eux par des organes d'accouplement identiques.
La tête de forage est une pièce en fonte et en acier au manganèse avec une forme hélicoïdale dont le diamètre augmente selon une spirale jusqu'à un diamètre égal au diamètre souhaité du pieu. Sur la pièce en fonte, on a soudé une hélice 51e long d'une révolution. Cette hélice 5 est réalisée en acier au manganèse.
La tête de forage 3 comporte à sa partie inférieure une pointe de forage libre 6. La pointe de forage 6 est réalisée en fonte. Elle forme pendant le forage, l'étanchement du tube d'injection 2. Cette pointe 6 est entraînée par deux butées unidirectionnelles 7 dans un sens de rotation. Lors du dévissage, la pointe reste abandonnée dans le sol. La pointe a une section 8 en forme de croix. D'autres formes sont également possibles.
Le tube d'injection en acier 2 est vissé dans le sol par rotation autour de son axe médian L-L' à l'aide d'un mécanisme d'entraînement rotatif ou table de rotation 9 et sous l'influence d'un mécanisme de pression 10.
Le mécanisme d'entraînement 9 comporte dans l'exemple choisi, quatre moteurs hydrauliques 11 et un jeu d'engrenages qui actionne un tambour 13.
Le mouvement de rotation est transmis au tube d'injection par l'intermédiaire de languettes continues 14 en acier par des bagues avec de lourds galets 16. La solidarisation des bagues est réalisée à l'aide de tourillons 17 en acier. En cas d'usure on peut facilement remplacer une bague. Le tambour rotatif 13 repose sur la table rotative par l'intermédiaire de roulements à tonnelets de butée.
Le boîtier 20 de la table de rotation avec au-dessus le couvercle 21 forme une partie fixe de la machine et est fixée à l'aide d'écrous 22 au châssis 19.
Le mécanisme de pression 10 est constitué de deux paliers de butée 23, 24 qui sont actionnés tous deux par deux vérins principaux hydrauliques 25, 26 vers le haut et vers le bas. Les paliers de butée 23, 24 peuvent communiquer diverses combinaisons de mouvement au tube d'injection 2. En entraînant à tour de rôle, le tube d'injection 2, soit vers le haut, soit vers le bas, ils confèrent un mouvement de translation continu au tube 2. Le palier de butée non sollicité retrouve à vive allure au point de départ. En raison du fait qu'un mouvement de rotation autour de la ligne médiane de la vis à refoulement est transmis simultanément, la tête de forage 3 se déplace également en continu à la manière d'une hélice dans le sol.
Les paliers de butée 23, 24 peuvent, si nécessaire, travailler ensemble périodiquement. Une translation périodique avec double puissance est préconisée par exemple pour le forage de couches dures de terrain; mais cette double puissance est avant tout nécessaire au début du retrait de la tête de forage; il faut à ce moment, en effet, exercer une traction très importante sur le tube afin de former une assise élargie et la forme en hélice initiale.
Au moins trois tiges de guidage 29 en acier assurent le guidage du mouvement de translation de chaque palier de butée 23, 24. Les vérins hydrauliques 25, 26 sont fixés à leur partie supérieure aux paliers de butée 23, 24 et à leur partie inférieure au châssis 19 au moyen de charnières sphériques 30. On évite ainsi des contraintes de flexion dans les vérins.
La liaison des palier de butée 23, 24 avec le tube 2 est réalisée à l'aide de cliquets à ressort 31, 32 qui s'appuient sur une languette discontinue du tube d'injection.
Chaque cliquet à ressort 31, 32 comporte un nez en acier très dur qui est poussé dans une ouverture 36 de la languette discontinue par un ressort 35.
Le méplat donne le mouvement de translation du vérin 25, 26 au tube de forage. Lors de la course à vide, la partie oblique glisse sur la languette discontinue en acier.
Chaque cliquet 31, 32 peut être retourné en un tour de main, d'un demi-tour ou d'un quart de tour, pour en modifier la position et donc le fonctionnement.
Il y a trois positions possibles:

- engrènement uniquement en montée;
- engrènement uniquement en descente, par inversion d'un demi-tour;
- position neutre selon laquelle le cliquet reste retiré par inversion d'un quart de tour.

Le tube 2 est actionné par un tambour 13 en rotation et par les deux paliers de butée 23, 24 mûs vers le bas, en même temps ou à tour de rôle, jusqu'à ce que la résistance ou la profondeur exigée soit at- tainte.
Dès que le tube est mis en place dans le sol, on amène éventuellement une armature 37 en acier dans le tube d'injection.
Lors du dévissage vers le haut du tube, on prend des mesures pour assurer une combinaison particulière de translation vers le haut et de rotation en sens inverse, au début de l'opération. C'est en cela que le procédé suivant l'invention se distingue de toutes les méthodes de travail connues.
Lors du dévissage vers le haut, on applique sur le tube un très grand effort de traction, de sorte que le mouvement vers le haut, à chaque révolution, est supérieur au pas de l'hélice. Il se forme donc un espace libre 38 en forme d'hélice, qui se remplit immédiatement de béton. La formation de cette hélice par le respect d'une différence de vitesse déterminée se distingue de toutes les autres méthodes de travail. Il est donc possible de former un élément hélicoïdal de dimension déterminée, sur toute la longueur du pieu à vis.
A mesure qu'on retire le tube, le trou de forage formé se remplit immédiatement de béton sous une haute pression statique, tandis que l'armature 37 en acier reste en place dans le sol.
La largeur et l'épaisseur de la section de l'hélice sont déterminées par le réglage de l'effort de traction de telle manière qu'elles puissent entrer en ligne de compte pour le calcul de la charge utile du pieu.
La charge utile d'un pieu à vis est déterminée par la contrainte de sol admissible sous la base du pieu et la résistance de frottement latérale à prendre en considération. La surface de la base du pieu et la surface latérale, sont déterminées à partir du diamètre extérieur du pieu à vis réalisé.
La charge utile est limitée d'un autre côté par la contrainte admissible du béton dans le fût du pieu.
L'armature en acier peut varier selon la sollicitation ou les prescriptions. Elle peut être mise en place sur la longueur totale du pieu qui peut comporter plus de 20 m. Dans de nombreux cas, une armature de tête de 4 ou 6 m est suffisante, qui peut être mise en place dans le béton frais après qu'on ait réalisé le pieu.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation précitée et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans la soustraire de la portée des revendications.
Au lieu d'être mis en place verticalement, les pieux peuvent également être réalisés obliquement.

Claims

1. Procédé pour réaliser dans le sol un pieu à vis au moyen d'un équipage constitué d'un tube (2) et d'une tête de forage comportant une vis hélicoïdale (3), le diamètre de ladite tête de forage augmentant jusqu'au diamètre souhaité du fût du pieu et une pointe de forage libre (6) avec butées unidirectionnelles (7), laquelle est vissée à la profondeur exigée à l'aide d'une table de rotation (9) avec mécanisme à pression (10), caractérisé en ce que on applique sur l'équipage susdit, lors de la remontée par dévissage vers le haut, une foce de traction suffisante pour rendre le déplacement vers le haut du tube plus grand que celui résultant de la rotation de la tête de forage, compte-tenu du pas de la vis, de sorte qu'il apparaît une espace libre en forme d'hélice, qui présente une section telle qu'elle puisse entrer en ligne de compte pour le calcul de la charge utile.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on retire vers le haut, lors du dévissage, la vis à refoulement, à chaque révolution, d'une distance égale à la somme du pas de la vis et une différence prédéterminée de remontée, avec une grande force, de sorte qu'il se forme un espace libre en forme d'hélice dont la hauteur est égale à la somme de l'épaisseur de la bride et de la différence de pas, qui se remplit immédiatement de béton.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que on met les pieux en place en oblique.