EP0265344A1 - Procédé pour la réalisation d'un pieu dans le sol, machine de forage et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

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EP0265344A1
EP0265344A1 EP87402368A EP87402368A EP0265344A1 EP 0265344 A1 EP0265344 A1 EP 0265344A1 EP 87402368 A EP87402368 A EP 87402368A EP 87402368 A EP87402368 A EP 87402368A EP 0265344 A1 EP0265344 A1 EP 0265344A1
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EP
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tube
cutters
drilling
drilling machine
ground
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EP87402368A
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Yves Legendre
Hervé Barthelemy
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Soletanche SA
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Soletanche SA
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    • E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • E02F3/20—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels
    • E02F3/205—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels with a pair of digging wheels, e.g. slotting machines
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    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E21B7/208—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes using down-hole drives

Definitions

  • the present invention firstly relates to a method for producing a stake in the ground, and in particular in the underwater ground.
  • the foundations of structures are generally made by inclined or vertical piles of large diameter (84 ", or 2.10 m) beaten with Diesel hammers from the surface, or underwater hydraulic hammers.
  • the present invention aims in particular to provide a process allowing the production of large diameter cemented bored piles, more particularly on an underwater bottom.
  • tubing a tube having a smaller diameter of 80 "(2 m) for a thickness of 2" (5 cm) or an outside diameter of 84 “(2.10 m). will then be able to drill from top to bottom in 78 "(1.95 m) with the cutters in their retracted position and the over-drilling from bottom to top in 90" (2.25 m) with the cutters in their deployed position.
  • predetermined depth over which each section of drilling is carried out may for example be 3 meters.
  • the pitch of the descent of the tube can be either lower or equal to the depth over which each section of the drilling is carried out.
  • a drilling machine is used of the type comprising a head and a body on which the cutters are mounted, the head and the body being connected by a jack, said head is suspended from the upper end of the tube at a fixed distance from this end, and the aforementioned drilling and over-drilling operations are carried out by extension and retraction of said jack respectively.
  • the invention also relates to a drilling machine for implementing the method described above, comprising at least one pair of cutters rotated in opposite directions, characterized in that each of said cutters is mounted on a support oscillating, means being provided for moving said supports between two positions where the cutters are respectively in their said first and second positions.
  • a drilling machine comprising two pairs of superimposed cutters, the set of four cutters having a substantially circular horizontal projection.
  • drilling machines of this type comprising pairs of cutters rotated in opposite directions, sometimes have the drawback of leaving a step between the cutters intact which, depending on the nature of the terrain, can oppose the progression of the cutter.
  • the present invention also relates to a device for holding and lowering the tube step by step, for implementing the method as described above, characterized in that it comprises a first clamping collar mounted fixed by relative to the ground, and a second clamp coaxial with the first collar, means being provided for spreading and bringing the second collar closer to the first collar.
  • the device according to the invention will firstly be described in general, with more particular reference to FIGS. 1 and 6b.
  • the drilling machine used 1 is of the type comprising a body 2 and a head 3 connected by a feed cylinder 4. At its lower part, the body 2 receives, by means of a support 5 mounted pivoting about a vertical axis, a pair of upper cutters 6 and a pair of lower cutters 7.
  • the cutters 6 and 7 are mounted for rotation about substantially horizontal axes, the axes of the cutters 7 being perpendicular to the axes of the cutters 6.
  • the two cutters 6 rotate in opposite directions, as do the two cutters 7, so as to bring back the cuttings towards the vertical axis of the machine, where they are sucked by a cuttings pump 8 via a suction duct 9 ( Figure 2a).
  • the cutters 6 and 7 have a shape such that their horizontal projection is substantially circular, as can be seen in Figures 3a and 3b, so that the drilling they perform has a circular section.
  • Such an arrangement of cutters is described in French patent application No. 84 19053.
  • the drive motors of the pump 8 and of the cutters 6 and 7 are supplied, for example, by a hydraulic unit 9 itself driven by a seawater turbine 10.
  • This turbine receives seawater under pressure from a surface maritime support, for example a dynamically positioned vessel, via a two-way pipe 11 and a rod train 12.
  • the pipe 11 is connected at its lower end to the head 3 of the machine drilling 1, while its upper end is connected to the lower end of the rod train 12 via a distribution box 13.
  • One of the lines of the pipe 11 allows the supply of the turbine and the another way allows the evacuation of delays.
  • a flexible pipe 14 is connected to the distribution box 13 for the evacuation of drill cuttings.
  • Figures 1 and 6b also show the drilling machine 1 arranged inside a tube 15 intended to form the casing of the drilling carried out using the machine.
  • the drilling machine 1 is supported by the tube 15 itself via its head 3 and the two-way pipe 11, the upper end of which is mounted integral with the upper end of the tube 15 via a support member 16.
  • the machine 1 is therefore suspended inside the tube 15 by means of the member 16, the head 3 being at a fixed distance from the upper end of the tube 15 equal to the length of the pipe 11.
  • the assembly according to the invention also includes a device 17 for holding and advancing the tube 15 step by step.
  • This device 17 firstly comprises a guide and support cone 18 capable of cooperating with the flared upper end 19 a reservation 20 formed in a structure 21 which it is desired to fix to the sea floor 22 by a pile produced in accordance with the invention.
  • a lower clamp 23 for the tube 15 is mounted integral with the cone 18, while an upper clamp 24 is mounted axially movable relative to the collar 23 by means of actuating cylinders 25.
  • Cylinders 26 allow the tube 15 to be clamped by the collar 23 and cylinders 27 allow the tube 15 to be clamped by the collar 24.
  • Guide cables 28 connected to the surface maritime support in constant tension, on their lower end fixed to the clamp 23 and pass through guides 29 and 30 secured respectively to the upper clamp 24 and the upper end of the tube 15, to ensure guiding the latter during its descent.
  • the descent of the tube 15 relative to its holding device, and therefore relative to the structure 21, is carried out with the lower collar 23 loosened and the upper collar 24 tightened, by retraction of the jacks 25.
  • This descent can be carried out step by step. In this case, once the cylinders 25 are fully retracted, the collar 23 is tightened and the collar 24 loosened, then the cylinders 25 deployed so as to raise the collar 24. The neck collar 24 is then tightened and the collar 23 loosened and the operation is restarted.
  • the cutters 6 and 7 can take either a spread position shown in Figures 2a and 3a, or a constricted position shown in Figures 2b and 3b.
  • each milling cutter 6 is mounted on a support 31 oscillating around a horizontal axis 32.
  • Cylinders 33 bearing on the conduit 9 make it possible to spread the milling cutters, as shown in FIG. 2a.
  • the horizontal projection of the strawberries has a larger diameter than the outside diameter of the tube 15, as shown in FIG. 3a.
  • jacks 34 bearing on a peripheral skirt 35 make it possible to tighten the cutters, as shown in FIG. 2b.
  • the horizontal projection of the cutters has a smaller diameter than the inside diameter of the tube 15, which allows the machine 1, including its cutters 6 and 7, to penetrate inside the tube 15.
  • oscillating supports and jacks similar to those of the cutters 6 are used to operate the cutters 7.
  • jacks 36 make it possible to rotate the support 5 of the cutters relative to the body 2 of the drilling machine 1. It is thus possible to make swing these strawberries, for example a few degrees, around a vertical axis, as shown schematically by the arrows 37, and thus break the steps which are formed between the two strawberries 6 and, respectively, between the two strawberries 7 .
  • This oscillation causes a reaction torque which is taken up by inflatable shoes 38 bearing on the inner surface of the tube 15, and capable of sliding in grooves 39 of the body 2 of the machine 1.
  • An inflation device 40 is provided in the machine body for skids 38.
  • the assembly according to the invention finally comprises supply and control cables 41 for the device 17, as well as supply and control cables 42 for the drilling machine 1.
  • FIG. 6a represents the assembly constituted by the drilling machine 1, the tube 15 and the holding and advancing device 17 in the process of approaching the reservation 20 provided for in the structure 21.
  • This approach is carried out by maintaining the assembly suspended by the rod train 12 from a surface sea support not shown. It can be seen that during this approach, the machine 1 is entirely disposed inside the tube 15, the cutters being in their retracted position in FIGS. 2b and 3b.
  • the guide and support cone 18 has penetrated into the flaring 19 of the reservation 20, thus positioning the assembly relative to the structure 21.
  • the cylindrical part of the reservation 20 is provided with a diameter inside slightly greater than the outside diameter of the tube 15, in order to allow the latter to descend to the ground through the reservation 20.
  • the device 17 could be placed directly on the seabed, in the event that one wishes to make an anchoring stake prior to the installation of the structure that it is intended to anchor.
  • a first drilling from top to bottom is then carried out, as shown in FIG. 6d, by deployment of the advance cylinder 4, the cutters always being in their tightened position in FIGS. 2b and 3b.
  • a borehole 50 is thus produced, the diameter of which is less than the inside diameter of the tube 15.
  • the hole 51 thus produced therefore has a diameter slightly greater than the outside diameter of the tube 15.
  • the strawberries are then discarded and an over-drilling 53 is carried out from bottom to top to a diameter greater than the outside diameter of the tube 15 (FIG. 6h).
  • this tube can again be lowered to the bottom of the corresponding hole, as shown in FIG. 6j.
  • the device 17 and the drilling machine 1 are reassembled using the rod train 12, as shown in FIG. 6k, leaving the tube 15 in place in the reservation 20 of the structure 21, and sunk into the ground 22.
  • annular space 54 formed between the outer surface of tube 15 and the walls of the hole in which the tube is pressed is then held together by any suitable means, as shown in Figure 6 l 55.

Abstract

L'invention est relative à un procédé pour la réalisation d'un pieu dans le sol, et notamment dans le sol sous-marin.
  • a) On amène au contact du sol l'extrémité inférieure d'un tube (15) contenant à son intérieur une machine de forage (1) munie de fraises (6,7) mobiles d'une première position où leur encombrement transversal est inférieur au diamètre intérieur du tube à une deuxième position où leur encombrement transversal est supérieur au diamètre extérieur du tube,
  • b) on effectue sur une profondeur prédéterminée un forage de haut en bas avec les fraises dans leur dite première position,
  • c) on place les fraises dans leur dite deuxième position,
  • d) on effectue un surforage de bas en haut avec les fraises dans leur deuxième position,
  • e) on ramène les fraises dans leur dite première position et on rentre la machine dans le tube,
  • f) on descend le tube dans le trou ainsi réalisé.

Description

  • La présente invention concerne tout d'abord un procédé pour la réalisation d'un pieu dans le sol, et notamment dans le sol sous-marin.
  • En mer, les fondations des ouvrages sont généralement réalisées par des pieux inclinés ou verticaux de grand diamètre (84", ou 2,10 m) battus à l'aide de marteaux Diesel depuis la surface, ou de marteaux hydrauliques sous-marins.
  • Dans certains types de sol cette solution n'est cependant pas satisfaisante et l'on souhaiterait la remplacer par des pieux forés cimentés. Toutefois, dans l'état actuel des possibilités, on est limité en forage rotatif à un diamètre maximum de 48" (1,20 m) du fait du couple à reprendre qui est extrêmement important, ainsi que du débit de fluide d'évacuation des déblais en circulation directe. Il est en outre difficile d'utiliser un tube prolongatuer, et de tuber le forage dans les premiers mètres. Enfin, il est impossible de forer à la boue de forage.
  • On a déjà proposé, pour pallier ces invonvénients, d'utiliser des machines à fraises telles que celles décrites dans les demandes de brevets français n o 85 14939 et 86 05529. Ces machines ne permettent cependant pas de tuber le forage sur toute sa hauteur, et ne sont en outre pas prévues pour réaliser des pieux de section circulaire.
  • La présente invention vise notamment à fournir un procédé permettant la réalisation de pieux forés cimentés de grand diamètre, plus particulièrement sur un fond sous-marin.
  • A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé pour la réalisation d'un pieu dans le sol, et notamment dans le sol sous-marin, caractérisé par le fait que :
    • a) on amène sensiblement au contact du sol l'extrémité inférieure d'un tube ayant un diamètre intérieur et un diamètre extérieur prédéterminés, et contenant à son intérieur une machine de forage munie de fraises mobiles d'une première position où leur encombrement transversal est inférieur au diamètre intérieur du tube, à une deuxième position où leur encombrement transversal est supérieur au diamètre extérieur du tube,
    • b) on effectue sur un profondeur prédéterminée, un forage de haut en bas avec les fraises dans leur dite première position,
    • c) on place les fraises dans leur dite deuxième position,
    • d) on effectue un surforage de bas en haut avec les friases dans leur deuxième position jusqu'au voisinage de ladite extrémité inférieure du tube,
    • e) on ramène les fraises dans leur dite première position et on rentre la machine dans le tube,
    • f) on descend le tube dans le trou ainsi réalisé sur ladite profondeur prédéterminée, et on recommence éventuellement un certain nombre de fois les opérations b) à e), et
    • g) on retire la machine de forage du tube ainsi enfoncé dans le sol et on cimente l'espace annulaire compris entre la paroi du trou et la surface extérieure du tube.
  • A titre d'exemple, on peut utiliser pour le tubage un tube ayant un diamètre inférieur de 80" (2 m) pour une épaisseur de 2" (5 cm) soit un diamètre extérieur de 84" (2,10 m). On pourra alors réaliser le forage de haut en bas en 78" (1,95 m) avec les fraises dans leur position rétractée et le surforage de bas en haut en 90" (2,25 m) avec les fraises dans leur position déployée. La profondeur prédéterminée sur laquelle est effectuée chaque tronçon de forage peut par exemple être de 3 mètres.
  • On peut, préalablement à la réalisation du pieu, mettre en place un dispositif susceptible de maintenir le tube et d'assurer sa descente pas à pas dans ledit trou.
  • Le pas de la descente du tube peut être, soit inférieur, soit égal à la profondeur sur laquelle est effectué chaque tronçon du forage.
  • Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, on utilise une machine de forage du type comprenant une tête et un corps sur lequel sont montées les fraises, la tête et le corps étant reliés par un vérin, on suspend ladite tête à l'extrémité supérieure du tube à une distance fixe de cette extrémité, et on effectue les opérations de forage et de surforage précitées par extension et rétraction respectivement dudit vérin.
  • L'invention a également pour objet une machine de forage pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, comportant au moins une paire de fraises entraînées en rotation en sens inverse, caractérisée par le fait que chacune desdites fraises est montée sur un support oscillant, des moyens étant prévus pour déplacer lesdits supports entre deux positions où les fraises sont respectivement dans leurs dites première et deuxième positions.
  • Pour réaliser un pieu de section circulaire, on utilise de préférence une machine de forage comprenant deux paires de fraises superposées, l'ensemble des quatre fraises ayant une projection horizontale sensiblement circulaire.
  • Un tel agencement de fraises est décrit dans la demande de brevet français n o 84 19053.
  • On sait par ailleurs que les machines de forage de ce type, comprenant des paires de fraises entraînées en rotation en sens inverse, présentent parfois l'inconvénient de laisser entre les fraises un redan intact qui, suivant la nature de terrain, peut s'opposer à la progression de la fraise.
  • Afin de remédier à cet inconvénient, on prévoit également selon la présente invention, de monter les fraises sur un support monté à rotation sur le corps de la machine autour d'un axe sensiblement vertical des moyens étant prévus pour faire tourner ledit support autour dudit axe.
  • Cette rotation des fraises entraîne la destruction du redan et par conséquent une progression plus régulière de la machine.
  • On peut en outre prévoir, pour reprendre le couple vertical créé par la rotation du support des fraises, d'utiliser des patins, notamment gonflables, montés dans des rainures longitudinales et aptes à prendre appui contre la surface intérieure du tube.
  • La présente invention a également pour objet un dispositif de maintien et de descente pas à pas du tube, pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier collier de serrage monté fixe par rapport au sol, et un deuxième collier de serrage coaxial au premier collier, des moyens étant prévus pour écarter et rapprocher le deuxième collier du premier collier.
  • On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation particulier de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
    • - la figure 1 est une vue de côté d'un ensemble susceptible d'être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,
    • - les figures 2a et 2b représentent la partie inférieure de la machine de forage avec les fraises respectivement en positions écartées et resserrées,
    • - les figures 3a et 3b sont des vues de dessous correspondant respectivement aux figures 2a et 2b,
    • - les figures 4a et 4b sont une vue en coupe verticale de la machine en cours de forage avec son vérin de descente respectivement en position rétractée et déployée,
    • - la figure 5 est une vue schématique en coupe transversale des figures 4a et 4b, et
    • - les figures 6 a à 6 l illustrent les différentes étapes du procédé selon l'invention.
  • On décrira tout d'abord d'une manière générale le dispositif selon l'invention, en référence plus particulièrement aux figures 1 et 6b.
  • La machine de forage utilisée 1 est du type comportant un corps 2 et une tête 3 reliés par un vérin d'avance 4. A sa partie inférieure, le corps 2 reçoit, par l'intermédiaire d'un support 5 monté pivotant autour d'un axe vertical, une paire de fraises supérieures 6 et une paire de fraises inférieures 7.
  • Les fraises 6 et 7 sont montées à rotation autour d'axes sensiblement horizontaux, les axes des fraises 7 étant perpendiculaires aux axes des fraises 6. Les deux fraises 6 tournent en sens inverse, de même que les deux fraises 7, de manière à ramener les déblais vers l'axe vertical de la machine, où ils sont aspirés par une pompe à déblais 8 par l'intermédiaire d'un conduit d'aspiration 9 (figure 2a). Les fraises 6 et 7 ont une forme telle que leur projection horizontale est sensiblement circulaire, comme on peut le voir sur les figures 3a et 3b, de manière que le forage qu'elles réalisent ait une section circulaire. Un tel agencement de fraises est décrit dans la demande de brevet français n o84 19053.
  • Les moteurs d'entraînement de la pompe 8 et des fraises 6 et 7 sont alimentés par exemple par une centrale hydraulique 9 entraînée elle-même par une turbine à eau de mer 10. Cette turbine reçoit de l'eau de mer sous pression depuis un support maritime de surface, par exemple un navire à positionnement dynamique, par l'intermédiaire d'une conduite 11 à deux voies et d'un train de tige 12. La conduite 11 est reliée à son extrémité inférieure à la tête 3 de la machine de forage 1, tandis que son extrémité supérieure est reliée à l'extrémité inférieure du train de tige 12 par l'intermédiaire d'une boîte de distribution 13. Une des voies de la conduite 11 permet l'alimentation de la turbine et l'autre voie permet l'évacuation des délais. Une conduite flexible 14 est connectée à la boîte de distribution 13 pour l'évacuation des déblais de forage. Un tel agencement est décrit dans la demande de brevet français n o 86 05529.
  • Les figures 1 et 6b représentent par ailleurs la machine de forage 1 disposée à l'intérieur d'un tube 15 destiné à former le tubage du forage réalisé à l'aide de la machine.
  • La machine de forage 1 est supportée par le tube 15 lui-même par l'intermédiaire de sa tête 3 et de la conduite à deux voies 11 dont l'extrémité supérieure est montée solidaire de l'extrémité supérieure du tube 15 par l'intermédiaire d'un organe d'appui 16. La machine 1 est par conséquent suspendue à l'intérieur du tube 15 par l'intermédiaire de l'organe 16, la tête 3 se trouvant à une distance fixe de l'extrémité supérieure du tube 15 égale à la longueur de la conduite 11.
  • L'ensemble selon l'invention comporte également un dispositif 17 pour le maintien et l'avance pas à pas du tube 15.
  • Ce dispositif 17 comprend tout d'abord un cône de guidage et d'appui 18 susceptible de coopérer avec l'extrémité supérieure évasée 19 d'une réservation 20 formée dans une structure 21 que l'on souhaite fixer au sol marin 22 par un pieu réalisé conformément à l'invention.
  • Un collier de serrage inférieur 23 pour le tube 15 est monté solidaire du cône 18, tandis qu'un collier de serrage supérieur 24 est monté mobile axialement par rapport au collier 23 à l'aide de vérins de manoeuvre 25.
  • Des vérins 26 permettent le serrage du tube 15 par le collier 23 et des vérins 27 permettent le serrage du tube 15 par le collier 24.
  • Des câbles de guidage 28 reliés au support maritime de surface en tension constante, one leur extrémité inférieure fixée au collier de serrage 23 et traversent des guides 29 et 30 solidaires respectivement du collier supérieur 24 et de l'extrémité supérieure du tube 15, pour assurer le guidage de ce dernier lors de sa descente.
  • La descente du tube 15 par rapport à son dispositif de maintien, et donc par rapport à la structure 21, s'effectue avec le collier inférieur 23 desserré et le collier supérieur 24 serré, par rétraction des vérins 25. Cette descente peut s'effectuer pas à pas. Dans ce cas, une fois les vérins 25 complètement rétractés, le collier 23 est serré et le collier 24 desserré, puis les vérins 25 déployés de manière à faire remonter le collier 24. Le col lier 24 est ensuite resserré et le collier 23 desserré et l'opération est recommencée.
  • Les fraises 6 et 7 peuvent prendre soit une position écartée représentée aux figures 2a et 3a, soit une position resserrée représentée aux figures 2b et 3b.
  • A cet effet, chaque fraise 6 est montée sur un support 31 oscillant autour d'un axe horizontal 32. Des vérins 33 prenant appui sur le conduit 9 permettent d'écarter les fraises, comme cela est représenté à la figure 2a. Dans ce cas, la projection horizontale des fraises posséde un diamètre plus grand que le diamètre extérieur du tube 15, comme cela apparaît sur la figure 3a.
  • De même, des vérins 34 prenant appui sur une jupe périphérique 35 permettent de resserrer les fraises, comme cela est représenté à la figure 2b. Dans cette position, la projection horizontale des fraises possède un diamètre plus petit que le diamètre intérieur du tube 15, ce qui permet à la machine 1, y compris ses fraises 6 et 7, de pénétrer à l'intérieur du tube 15.
  • Bien entendu, des supports oscillants et des vérins similaires à ceux des fraises 6 sont utilisés pour manoeuvrer les fraises 7.
  • Si l'on se réfère maintenant aux figures 4a, 4b et 5, on constate que des vérins 36 permettent d'assurer la rotation du support 5 des fraises par rapport au coprs 2 de la machine de forage 1. Il est ainsi possible de faire effectuer à ces fraises une oscillation, par exemple de quelques degrés, autour d'un axe vertical, comme schématisé par les flèches 37, et de briser ainsi les redans qui se forment entre les deux fraises 6 et, respectivement, entre les deux fraises 7.
  • Cette oscillation entraîne un couple de réaction qui est repris par des patins gonflables 38 prenant appui sur la surface intérieure de tube 15, et susceptibles de coulisser dans des rainures 39 du corps 2 de la machine 1. Un dispositif de gonflage 40 est prévu dans le corps de la machine pour les patins 38.
  • On voit sur les figures 4a et 4b que les patins 38, étant en appui sur le tube 15, restent au même niveau en coulissant à l'intérieur des rainures 39 lorsque le corps de la machine descend sous l'action du vérin d'avance 4.
  • L'ensemble selon l'invention comprend enfin des câbles d'alimentation et de commande 41 pour le dispositif 17, ainsi que des câbles d'alimentation et de commande 42 pour la machine de forage 1.
  • Le procédé de réalisation d'un pieu à l'aide de l'ensemble décrit ci-dessus sera maintenant exposé en référence aux figures 6 a à 6 l.
  • La figure 6a représente l'ensemble constitué par la machine de forage 1, le tube 15 et le dispositif de maintien et d'avance 17 en cours d'approche de la réservation 20 prévue dans la structure 21. Cette approche s'effectue en maintenant l'ensemble suspendu par le train de tige 12 à partir d'un support maritime de surface non représenté. On constate qu'au cours de cette approche la machine 1 est entièrement disposée à l'intérieur du tube 15, les fraises étant dans leur position rétractée des figures 2b et 3b.
  • A la figure 6b, le cône de guidage et d'appui 18 a pénétré dans l'évasement 19 de la réservation 20, positionnant ainsi l'ensemble par rapport à la structure 21. La partie cylindrique de la réservation 20 est prévue avec un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube 15, afin de permettre la descente de ce dernier jusqu'au sol à travers la réservation 20.
  • Bien entendu on pourrait poser directement sur le fond marin le dispositif 17, dans le cas où l'on souhaiterait effectuer un pieu d'ancrage préalablement à la mise en place de la structure qu'il est destiné à ancrer.
  • A la figure 6c, l'extrémité inférieure du tube 15 et la machine de forage 1 sont descendues à travers la réservation 20 jusqu'au contact du sol 22. A cet effet, les colliers de serrage 23 et 24 sont desserrés et le tube 15 est guidé sur les câbles guides 28. Cette descente s'effectue avec le vérin d'avance 4 de la machine 1 rétracté.
  • Un premier forage de haut en bas est alors effectué, comme représenté à la figure 6d, par déploiement du vérin d'avance 4, les fraises étant toujours dans leur position resserrée des figures 2b et 3b. On réalise ainsi un forage 50 dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur du tube 15.
  • A la figure 6e, les fraises ont été écartées à l'aide des vérins 33, dans leur position représentée aux figures 2a et 3a. Un surforage 51 est ainsi réalisé de bas en haut par rétraction du vérin d'avance 4 qui ramène les fraises de la machine 1 jusqu'au voisinage de l'extrémité inférieure du tube 15.
  • Le trou 51 ainsi réalisé possède par conséquent un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube 15.
  • A la figure 6f, les fraises sont à nouveau rapprochées à l'aide des vérins 34, la machine 1 est entièrement rentrée dans le tube 15, et celui-ci est descendu dans le trou 51 à l'aide du dispositif d'avance 17, par action combinée des colliers de serrage 23 et 24 et des vérins de manoeuvre 25, de la manière décrite ci-dessus.
  • L'extrémité inférieure du tube 15 ayant été amenée au fond du trou 51, un nouveau forage 52 est réalisé de haut en bas par la machine de forage 1 avec ses fraises resserrées, comme monté à la figure 6g.
  • Les fraises sont ensuite écartées et un surforage 53 est réalisé de bas en haut à un diamètre supérieur au diamètre extérieur du tube 15 (figure 6h).
  • Ce surforage étant réalisé jusqu'au voisinage de l'extrémité inférieure du tube 15, comme représenté à la figure 6i, ce tube peut à nouveau être descendu jusqu'au fond du trou correspondant, comme représenté à la figure 6j.
  • Les opérations ci-dessus peuvent bien entendu se répéter autant de fois que cela est nécessaire pour enfoncer le tube 15 jusqu'à la profondeur désirée dans le sol 22.
  • Lorsque cet enfoncement est terminé, le dispositif 17 et la machine de forage 1 sont remontés à l'aide du train de tige 12, comme cela est représenté à la figure 6k, en laissant le tube 15 en place dans la réservation 20 de la structure 21, et enfoncé dans le sol 22.
  • L'espace annulaire 54 ménagé entre la surface extérieure du tube 15 et les parois du trou dans lequel ce tube est enfoncé est ensuite cimenté par tout moyen convenable, comme représenté à la figure 6 l en 55.
  • On a ainsi réalisé un pieu circulaire de grand diamètre, tubé et cimenté, et calibré avec précision.
  • Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu être apportées à la description qui précède sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention.

Claims (8)

1. Procédé pour la réalisation d'un pieu dans le sol, et notamment dans le sol sous-marin, caractérisé par le fait que :
a) on amène sensiblement au contact du sol l'extrémité inférieure d'un tube (15) ayant un diamètre intérieur et un diamètre extérieur prédéterminés, et contenant à son intérieur une machine de forage (1) munie de fraises (6,7) mobiles d'une première position où leur encombrement transversal est inférieur au diamètre intérieur du tube à une deuxième position où leur encombrement transversal est supérieur au diamètre extérieur du tube,
b) on effectue sur une profondeur prédéterminée un forage de haut en bas avec les fraises dans leur dite première position,
c) on place les fraises dans leur dite deuxième position,
d) on effectue un surforage de bas en haut avec les fraises dans leur deuxième position, jusqu'au voisinage de ladite extrémité inférieure du tube,
e) on ramène les fraises dans leur dite première position et on rentre la machine dans le tube,
f) on descend le tube dans le trou ainsi réalisé, sur ladite profondeur prédéterminée, et on recommence éventuellement un certain nombre de fois les opérations b) à e), et
g) on retire la machine de forage du tube ainsi enfoncé dans le sol et on cimente l'espace annulaire (54) compris entre la paroi du trou et la surface extérieure du tube.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, préalablement à la réalisation du pieu, on met en place un dispositif (17) susceptible de maintenir le tube et d'assurer sa descente pas à pas dans ledit trou.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on utilise une machine de forage du type comprenant une tête (3) et un corps (2) sur lequel sont montées les fraises, la tête et le corps étant reliés par un vérin (4), que l'on suspend ladite tête à l'extrémité supérieure du tube à une distance fixe de cette extrémité, et que l'on effectue les opérations de forage et de surforage précitées par extension et rétraction respectivement dudit vérin.
4. Machine de forage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant au moins une paire de fraises entraînées en rotation en sens inverse, caractérisée par le fait que chacune desdites fraises est montée sur un support oscillant (31), des moyens (33,34) étant prévus pour déplacer lesdits supports entre deux positions où les fraises sont respectivement dans leurs dites première et deuxième positions.
5. Machine de forage selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend deux paires de fraises superposées (6,7), l'ensemble des quatre fraises ayant une projection horizontale sensiblement circulaire.
6. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée par le fait que lesdites fraises sont montées sur un support (5) monté à rotation sur le corps de la machine autour d'un axe sensiblement vertical, des moyens (36) étant prévus pour faire tourner ledit support autour dudit axe.
7. Machine de forage selon la revendication 6, caractérisée par le fait qu'elle comprend des patins, notamment gonflables, (38) montés dans des rainures longitudinales (39) et aptes à prendre appui sur la surface intérieure du tube.
8. Dispositif de maintien et de descente pas à pas du tube pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier collier de serrage (23) monté fixe par rapport au sol et un deuxième collier (24) de serrage coaxial au premier collier, des moyens (25) étant prévus pour écarter et rapprocher le deuxième collier du premier collier.
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