EP0169789B1 - Procédé et dispositif de mise en oeuvre d'un matériau de construction dans un milieu liquide - Google Patents

Procédé et dispositif de mise en oeuvre d'un matériau de construction dans un milieu liquide Download PDF

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EP0169789B1
EP0169789B1 EP85401524A EP85401524A EP0169789B1 EP 0169789 B1 EP0169789 B1 EP 0169789B1 EP 85401524 A EP85401524 A EP 85401524A EP 85401524 A EP85401524 A EP 85401524A EP 0169789 B1 EP0169789 B1 EP 0169789B1
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trap
bell
fine fibrous
ejector
cable
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EP0169789A3 (en
Inventor
Hubert Perrier
Didier Faucon
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Laboratoire Central des Ponts et Chaussees
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Laboratoire Central des Ponts et Chaussees
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/08—Interlacing constituent filaments without breakage thereof, e.g. by use of turbulent air streams

Definitions

  • the invention relates to the use in a liquid medium of a building material comprising a set of solid particles of gathered form reinforced by at least one continuous linear element.
  • the object of the present invention is to propose an implementation process more specifically intended for applications in a liquid medium, in particular in a marine environment.
  • a continuous linear element is used in the form of a fine fibrous trap, delivered continuously by an ejector placed in a gaseous atmosphere produced in a bell open downwards, immersed in the liquid medium and whose l opening is a short distance from the place of deposition of the building material, a fine suspension containing said solid particles is injected into the fine fibrous trap, while it is in the gaseous atmosphere, and the fibrous trap is deposited charged end of said particles at the place of deposit.
  • the liquid suspension advantageously consists of dredged sands, mud, etc. which can be collected on site.
  • the fibrous trap ensures the containment of the materials contained in the suspension and prevents its dispersion.
  • Manufacturing in a gaseous atmosphere allows confinement to be carried out without creating disturbing turbulences which could entrain the suspended matter and destroy the fibrous trap.
  • the fine fibrous trap is constituted by an exploded textile cable.
  • a textile cable is used (ie an assembly, without significant twist or intertwining, of a large number of filaments, that is to say very long textile fibers called continuous) which is caused to burst to separate the constituent elements and thus obtain substantially parallel and continuous elementary filaments.
  • Using a textile cable is much more convenient than using a large number of spools.
  • the most common packaging is that known under the name of "bamboo" cable, that is to say deposited by forming sort of loops in a container.
  • the cable is driven in a guide duct with a gaseous fluid under pressure and the gaseous fluid is suddenly expanded by a sudden increase in the cross section of the guide duct.
  • the cable is pre-burst by means of an axial return current of the gaseous drive fluid.
  • the invention also provides a device for implementing this method.
  • This device comprises a bell open downwards, capable of being maintained under gas pressure, and the opening of which is intended to be located a short distance from the place of deposition of the construction material, at least one ejector, the ejection orifice, opening into the gaseous atmosphere of the bell, is intended to eject a continuous linear element in the form of a fine fibrous trap, at least one injector surrounding the ejection orifice of said ejector and intended to inject a liquid suspension containing solid particles in said fine fibrous trap.
  • the ejector is part of a textile cable bursting device, comprising a cable guide duct comprising a driving part and a bursting part, the driving part comprising injection means d 'a pressurized gaseous fluid arranged so as to entrain the cable in the guide duct, the bursting part being located downstream of the driving part and having a sudden increase in section with respect thereto.
  • the device is connected to a floating pontoon.
  • the bursting device is connected to a reserve of textile cable situated on the pontoon, and a protective sheath for the textile cable is provided.
  • the injector is connected to a seabed pumping system.
  • the injector comprises an annular chamber surrounding the ejector and provided with diametric fins.
  • a deflector is provided for folding down the liquid suspension injected onto the fine fibrous trap.
  • the bell has controlled exhaust orifices for the gaseous atmosphere.
  • the invention is particularly applicable to the construction of submarine embankments and artificial islands: it makes it possible to obtain very inclined embankments which considerably reduce the total volume of material to be used.
  • the pontoon has a solidly fixed vertical sleeve 5 in which can slide a mast 6 which plunges into the water and supports the actual implementation device 7. Means not shown make it possible to modify and adjust the depression of the mast 6 so that the device 7 is at the correct height in relation to the substance 1.
  • the device 7 comprises a cylindrical bell 8 open downwards. In its upper wall, there emerges by projecting therefrom, a cylindrical element 9 also open at the bottom.
  • the cylindrical element 9 comprises an annular chamber 10 surrounding the bursting chamber 11 of a device 12 for bursting the textile cable.
  • the ejector 12 comprises a central duct 13 for passing the textile cable (not shown).
  • the duct 13 has an upstream section 13a, located before the injection of gaseous fluid and a downstream section 13b, located after the injection of gaseous fluid.
  • the gas is injected by a frusto-conical ring 34 supplied with gas by an annular chamber 35 into which opens a connector 14 connected, via the pressure gauge 15, to a source of compressed gas (air compressed by the compressor 16, for example at 7 bars).
  • a source of compressed gas air compressed by the compressor 16, for example at 7 bars.
  • Radial fins 37 placed longitudinally in the annular chamber 35, prevent vortex movements of the gas flow and give it a stable longitudinal direction.
  • the gases therefore open obliquely on the central channel 13.
  • the major part of the injected gases is used to tow in the direction of arrow 38, by direct friction on the one hand and by vacuum effect on the other hand, the cable present in the central channel 13.
  • the downstream section 13b of the channel is slightly wider than the upstream section 13a.
  • their respective diameters can be 5 and 4 mm, for a cable of 2 to 3 mm.
  • the towed cable traverses the downstream section 13b of the channel and opens into the bursting chamber 11 which is characterized by a very sudden enlargement of the section (70 mm in diameter in the aforementioned digital example).
  • the compressed gases mixed with the towed cable then suddenly expand, causing the cable to burst, which then takes the form of a tufted mass of filaments (always continuous) occupying the space of chamber 11.
  • Chamber 11 can have a circular, elliptical, rectangular or other section.
  • the textile cable 17 is brought to the inlet of the device 12 while being protected by a sealed sheath 18, connected by a bracket 19 to the mast 6 so as to move with it.
  • the cable 17 comes from a reserve 20 of cable conditioned in a container, via a system 21 for regulating the cable flow rate.
  • the reserve 20 is arranged on the pontoon, away from water 2.
  • the annular chamber 10 surrounding the bursting chamber 11 comprises diametric fins 22 intended to transform into longitudinal movement the more or less vortex movement of the liquid suspension injected into the chamber 10 through an inlet 23, connected to a pump not shown.
  • a conical deflector 24 constricts the lower outlet of the annular chamber 10 along the outlet of the bursting chamber 11.
  • Adjustable air outlets 25 are provided at the upper part of the bell 8, at the level of the cylindrical crown surrounding the outlet of the element 9, so as to limit the overpressure prevailing inside the bell.
  • the operation of the device is as follows.
  • the device 7 is adjusted to a height such that the bottom of the bell 8 is a few centimeters from the bottom 1 to be covered.
  • the air compressed by the compressor 16 serves on the one hand to tow and burst the cable 17 in the bursting device 12, and to supply the bell 8 with compressed air.
  • the bell 8 is therefore filled with air, except at its lower part where the water has risen a small height (about twenty centimeters).
  • the connector 23 is supplied with liquid suspension containing solid particles, for example dredged sand in suspension directly pumped on the bottom 1.
  • This solid suspension is brought by the deflectors 24 into contact with the exploded cable leaving the chamber 11. It is important to adjust the longitudinal speed of the suspension to a value lower than the exit speed of the exploded cable, so as not to cause a traction effect thereon which tends to tighten the spaces between individual filaments and therefore to reduce the trapping capacity of the burst cable.
  • the burst cable charged by the aqueous suspension, or at least by the particles thereof, crosses the bell 8 and the small thickness of water before settling on the bottom.
  • the device 7 is moved vertically and / or laterally to continue its implementation.
  • the bell can have means of stand-alone supports, that the cable bursting device can be replaced for another device providing a fibrous trap, for example from a set of individual filament coils, although this is less practical.
  • a fibrous trap for example from a set of individual filament coils, although this is less practical.
  • Several fine fibrous trap ejectors can be placed in the same bell, each surrounded by their own liquid suspension injector.

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Description

  • L'invention concerne la mise en oeuvre dans un milieu liquide d'un matériau de construction comprenant un ensemble de particules solides de forme ramassée renforcée par au moins un élément linéaire continu.
  • On connaît par le document EP-B 0017548 au nom du demandeur un exemple de matériau du type précité. Ce document décrit un matériau et des moyens de mise en oeuvre de ce matériau plus spécialement destinés à des applications terrestres, telles que les remblais ou analogue.
  • La présente invention a pour but de proposer un procédé de mise en oeuvre plus spécialement destiné à des applications en milieu liquide, notamment en milieu marin.
  • Selon le procédé de l'invention, on utilise un élément linéaire continu sous forme de piège fibreux fin, délivré de façon continue par un éjecteur placé dans une atmosphère gazeuse réalisée dans une cloche ouverte vers le bas, plongée dans le milieu liquide et dont l'ouverture est à une faible distance du lieu de dépôt du matériau de construction, on injecte dans le piège fibreux fin, alors qu'il se trouve dans l'atmosphère gazeuse, une suspension liquide contenant lesdites particules solides, et on dépose le piège fibreux fin chargé desdites particules sur le lieu de dépôt.
  • La suspension liquide est avantageusement constituée de sables de dragage, de boues, etc. qui peuvent être recueillis sur place. Le piège fibreux assure le confinement des matériaux contenus dans la suspension et en évite la dispersion.
  • La fabrication sous atmosphère gazeuse permet de réaliser le confinement sans création de turbulences perturbatrices qui pourraient entraîner les matières en suspension et détruire le piè- gefibreux.
  • Il est particulièrement avantageux que le piège fibreux fin soit constitué par un câble textile éclaté.
  • Pour cela, on utilise un câble textile (i.e. un assemblage, sans torsion ni entrecroisement notable, d'un grand nombre de filaments, c'est-à-dire de fibres textiles de très grande longueur dites continues) dont on provoque l'éclatement pour en désolidariser les éléments constitutifs et obtenir ainsi des filaments élémentaires sensiblement parallèles et continus. L'utilisation d'un câble textile s'avère beaucoup plus commode que celle d'un grand nombre de bobines. Toutefois, le conditionnement le plus courant est celui connu sous le nom de câble «bambané» c'est-à-dire déposé en formant des sortes de boucles dans un conteneur.
  • On entraîne le câble dans un conduit de guidage avec un fluide gazeux sous pression et on détend brutalement le fluide gazeux par une brusque augmentation de la section du conduit de guidage.
  • On procède à un prééclatement du câble au moyen d'un courant de retour axial du fluide gazeux d'entraînement.
  • L'invention propose aussi un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce dispositif comporte une cloche ouverte vers le bas, pouvant être maintenue sous pression d'un gaz, et dont l'ouverture est destinée à se trouver à une faible distance du lieu de dépôt du matériau de construction, au moins un éjecteur dont l'orifice d'éjection, débouchant dans l'atmosphère gazeuse de la cloche, est destiné à éjecter un élément linéaire continu sous forme de piège fibreux fin, au moins un injecteur entourant l'orifice d'éjection dudit éjecteur et destiné à injecter une suspension liquide contenant des particules solides dans ledit piège fibreux fin.
  • Avantageusement, l'éjecteur fait partie d'un dispositif d'éclatement de câble textile, comprenant un conduit de guidage du câble comportant une partie d'entraînement et une partie d'éclatement, la partie d'entraînement comportant des moyens d'injection d'un fluide gazeux sous pression disposés de manière à entraîner le câble dans le conduit de guidage la partie d'éclatement étant située en aval de la partie d'entraînement et présentant par rapport à celle-ci une brusque augmentation de section.
  • Avantageusement, le dispositif est relié à un ponton flottant.
  • Avantageusement, le dispositif d'éclatement est relié à une réserve de câble textile située sur le ponton, et il est prévu une gaine de protection du câble textile.
  • Avantageusement, l'injecteur est relié à un système de pompage de fond marin.
  • Avantageusement, l'injecteur comporte une chambre annulaire entourant l'éjecteur et pourvue d'ailettes diamétrales.
  • Avantageusement, il est prévu un déflecteur pour rabattre la suspension liquide injectée sur le piège fibreux fin.
  • Avantageusement, la cloche comporte des orifices d'échappement contrôlé de l'atmosphère gazeuse.
  • L'invention s'applique notamment à la construction de remblais sous marins et d'îles artificielles: elle permet d'obtenir des talus très inclinés qui réduisent considérablement le volume total de matériau à mettre en oeuvre.
  • L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suvire d'un exemple de réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés sur lesquels:
    • - la fig. 1 représente schématiquement une installation de mise en oeuvre du matériau de construction sur une surface recouverte par les eaux. Les différents éléments sont à l'évidence hors d'échelle pour les besoins de la représentation graphique.
    • - la fig. 2 représente, en coupe longitudinale, un dispositif d'éclatement du câble textile.
  • On y voit le fond 1, recouvert d'eau 2 à la surface de laquelle flotte un ponton 3 au moyen d'équipements de flottaison 4 connus. Le ponton comporte un manchon vertical 5 solidement fixé dans lequel peut coulisser un mât 6 qui plonge dans l'eau et supporte le dispositif de mise en oeuvre proprement dit 7. Des moyens non représentés permettent de modifier et régler l'enfoncement du mât 6 de manière que le dispositif 7 soit à bonne hauteur par rapport au fond 1.
  • Le dispositif 7 comporte une cloche cylindrique 8 ouverte vers le bas. Dans sa paroi supérieure, débouche en y faisant saillie, un élément cylindrique 9 également ouvert vers le bas.
  • L'élément cylindrique 9 comporte une chambre annulaire 10 entourant la chambre d'éclatement 11 d'un dispositif 12 d'éclatement de câble textile. L'éjecteur 12 comporte un conduit central 13 de défilement du câble textile (non représenté). Le conduit 13 comporte une section amont 13a, située avant l'injection de fluide gazeux et une section aval 13b, située après l'injection de fluide gazeux.
  • L'injection de gaz se fait par une couronne tronconique 34 alimentée en gaz par une chambre annulaire 35 dans laquelle débouche un raccord 14 relié, via le manomètre 15, à une source de gaz comprimé (air comprimé par le compresseur 16, par exemple à 7 bars). Des ailettes radiales 37, placées longitudinalement dans la chambre annulaire 35, interdisent des mouvements tourbillonnaires du flux de gaz et lui donnent une direction longitudinale stable.
  • Les gaz débouchent donc obliquement sur le canal central 13. La majeure partie des gaz injectés sert à tracter dans le sens de la flèche 38, par frottement direct d'une part et par effet de vide d'autre part, le câble présent dans le canal central 13. Pour tenir compte du débit gazeux, la section aval 13b du canal est légèrement plus large que la section amont 13a. Par exemple, leurs diamètres respectifs peuvent être de 5 et 4 mm, pour un câble de 2 à 3 mm.
  • Le câble tracté parcourt la section aval 13b du canal et débouche dans la chambre d'éclatement 11 qui se caractérise par un très brusque élargissement de la section (70 mm de diamètre dans l'exemple numérique précité). Les gaz comprimés mêlés au câble tracté se détendent alors brutalement, en entraînant l'éclatement du câble qui se présente alors sous forme d'une masse touffue de filaments (toujours continus) occupant l'espace de la chambre 11.
  • Compte-tenu du débit D (en m3/s) du compresseur alimentant la chambre annulaire 5, on a calculé que le dimensionnement respectif des divers éléments satisfait de préférence aux critères suivants, en appelant S et s les sections respectives de la chambre 2 et de la section 3b et d la section du câble:
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
  • La chambre 11 peut avoir une section circulaire, elliptique, rectangulaire ou autre.
  • Pour le conditionnement, il a été nécessaire de légèrement humidifier le câble 17 afin de lui donner la cohésion nécessaire. On assure le séchage de ce câble et son prééclatement dans la section amont 13a de l'éjecteur, grâce à un courant de retour axial qui se produit automatiquement au niveau de la couronne d'injection 34.
  • Le câble textile 17 est amené à l'entrée du dispositif 12 en étant protégé par une gaine étanche 18, reliée par une potence 19 au mât 6 de manière à se déplacer avec lui. Le câble 17 provient d'une réserve 20 de câble conditionné en conteneur, via un système 21 de régulation du débit du câble. La réserve 20 est disposée sur le ponton, à l'abri de l'eau 2.
  • La chambre annulaire 10 entourant la chambre d'éclatement 11 comporte des ailettes 22 diamétrales destinées à transformer en mouvement longitudinal le mouvement plus ou moins tourbillonnaire de la suspension liquide injectée dans la chambre 10 par une entrée 23, reliée à une pompe non représentée. Un déflecteur conique 24 resserre la sortie inférieure de la chambre annulaire 10 le long de la sortie de la chambre d'éclatement 11.
  • Des sorties d'air réglables 25 sont prévues à la partie supérieure de la cloche 8, au niveau de la couronne cylindrique entourant la sortie de l'élément 9, de manière à limiter la surpression régnant à l'intérieur de la cloche.
  • Le fonctionnement du dispositif est le suivant.
  • Le dispositif 7 est réglé à une hauteur telle que le bas de la cloche 8 soit à quelques centimètres du fond 1 à recouvrir.
  • L'air comprimé par le compresseur 16 sert d'une part à tracter et à faire éclater le câble 17 dans le dispositif d'éclatement 12, et à alimenter la cloche 8 en air comprimé. La cloche 8 est donc remplie d'air, sauf à sa partie inférieure où l'eau a monté d'une petite hauteur (une vingtaine de centimètres).
  • Le raccord 23 est alimenté en suspension liquide contenant des particules solides, par exemple du sable de dragage en suspension directement pompé sur le fond 1.
  • Cette suspension solide est amenée par les déflecteurs 24 au contact du câble éclaté sortant de la chambre 11. Il importe de régler la vitesse longitudinale de la suspension à une valeur inférieure à la vitesse de sortie du câble éclaté, de manière à ne pas entraîner un effet de traction sur celui-ci qui tende à resserrer les espaces entre filaments individuels et donc à réduire la capacité de piégeage du câble éclaté.
  • Le câble éclaté, chargé par la suspension aqueuse, ou du moins par les particules de celle-ci, traverse la cloche 8 et la petite épaisseur d'eau avant de se déposer sur le fond.
  • Au fur et à mesure de la progression du matériau déposé sur le fond, le dispositif 7 est déplacé verticalement et/ou latéralement pour en poursuivre la mise en oeuvre.
  • Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées au dispositif ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
  • C'est ainsi que la cloche peut avoir des moyens de support autonomes, que le dispositif d'éclatement de câble peut être remplacé pour un autre dispositif fournissant un piège fibreux, par exemple à partir d'un ensemble de bobines de filaments individuels, bien que cela soit moins pratique. On peut placer dans une même cloche plusieurs éjecteurs de piège fibreux fins entourés chacun de leur propre injecteur de suspension liquide.

Claims (9)

1. Procédé de mise en oeuvre dans un milieu liquide d'un matériau de construction comprenant un ensemble de particules solides de forme ramassée renforcé par au moins un élément linéaire continu, caractérisé en ce qu'on utilise un élément linéaire continu sous forme de piège fibreux fin, délivré de façon continue par un éjecteur placé dans une atmosphère gazeuse réalisée dans une cloche (8) ouverte vers le bas, plongée dans le milieu liquide et dont l'ouverture est à une faible distance du lieu de dépôt du matériau de construction, on injecte dans le piège fibreux fin, alors qu'il se trouve dans l'atmosphère gazeuse, une suspension liquide contenant lesdites particules solides, et on dépose le piège fibreux fin chargé desdites particules sur le lieu de dépôt.
2. Dispositif de mise en oeuvre dans un procédé de mise en oeuvre dans un milieu liquide d'un matériau de construction comprenant un ensemble de particules solides de forme ramassée renforcé par au moins un élément linéaire continu, caractérisé en ce qu'il comporte une cloche (8) ouverte vers le bas, pouvant être maintenue sous pression d'un gaz, et dont l'ouverture est destinée à se trouver à une faible distance du lieu de dépôt du matériau de construction, au moins un éjecteur (11) dont l'orifice d'éjection, débouchant dans l'atmosphère gazeuse de la cloche (8), est destiné à éjecter un élément linéaire continu sous forme de piège fibreux fin, et au moins un injecteur (10) entourant l'orifice d'éjection dudit éjecteur (11) et destiné à injecter une suspension liquide contenant lesdites particules solides dans ledit piège fibreux fin.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'éjecteur (11) fait partie d'un dispositif (12) d'éclatement de câble textile.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est relié à un ponton flottant (3).
5. Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le dispositif d'éclatement (12) est relié à une réserve (20) de câble textile située sur le ponton (3), et en ce qu'il est prévu une gaine de protection (18) du câble textile (17).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'injecteur (10) est relié à un système de pompage de fond marin.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'injecteur comporte une chambre annulaire (10) entourant l'éjecteur (11) et pourvue d'ailettes diamétrales (22).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un déflecteur (24) pour rabattre la suspension liquide injectée sur le piège fibreux fin.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la cloche (8) comporte des orifices (25) d'échappement contrôlé de l'atmosphère gazeuse.
EP85401524A 1984-07-24 1985-07-24 Procédé et dispositif de mise en oeuvre d'un matériau de construction dans un milieu liquide Expired EP0169789B1 (fr)

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