EP0413676B1 - Procédé de fixation d'ancrages - Google Patents

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EP0413676B1
EP0413676B1 EP19900870128 EP90870128A EP0413676B1 EP 0413676 B1 EP0413676 B1 EP 0413676B1 EP 19900870128 EP19900870128 EP 19900870128 EP 90870128 A EP90870128 A EP 90870128A EP 0413676 B1 EP0413676 B1 EP 0413676B1
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drill pipe
drill bit
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SMET-BORING NV
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/46—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making in situ by forcing bonding agents into gravel fillings or the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/54—Piles with prefabricated supports or anchoring parts; Anchoring piles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/76—Anchorings for bulkheads or sections thereof in as much as specially adapted therefor

Definitions

  • Points a, b, cited above are similar to the technique described in patent FR-A-2,541,703 in the name of Bataille.
  • Points a, b, c, d and e are similar to the technique described in patent application DE-A- 31 08 331 (see preamble to claim 4 appended) in the name of GKN Keller.
  • Points a, b, c, e are similar to the technique described in the aforementioned document FR-A-2144079.
  • the object of the invention is therefore to propose a method which overcomes the known drawbacks and to propose a new and original method by which equipment can be placed and fixed in the ground in a remarkable manner, whatever may be also the geological structure of the soil.
  • the method according to the invention in fact allows the installation of equipment in all kinds of alluvial soils, without taking into account that it is sand, clay or silt. Also soils which contain a rocky bottom, stones filled with filling, saturated or not saturated with water and / or grounds containing stones stones can be worked. This also applies to the type of equipment, whether we consider anchoring, bolting or the introduction of any equipment.
  • this method is further characterized in that the drilling tube is constituted by a rotary double-walled drilling tube providing a concentric space connecting on the one hand to at least two spraying and on the other hand to a pressurized liquid supply inlet, said tube being provided with a drilling head comprising axially an end orifice and having laterally said spraying nose, the diameter of the tube and of the end orifice of the drilling head being of such a size that said equipment can be slid along their central axis, said end orifice of the drilling head being fitted with a removable plug constituting an element lost during withdrawal of the drilling tube, said plug being left in the ground with the above-mentioned equipment in the latter's cement jacket.
  • the invention also relates to a device for implementing the method according to the invention and comprising the characteristics according to claim 4.
  • Advantageous methods of the method according to the invention are the subject of claims 2 and 3 and of the provisions preferred of the implementation device are the subject of claims 5 and 6.
  • FIGS 1 to 3 schematically illustrate three successive steps of the method according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic side view, with partial section, of the device used for the application of the method according to the invention.
  • a hole drilled in the ground 1 is dug using a double-walled drilling tube 2.
  • a quay wall or a similar block is indicated by the reference 3.
  • the equipment in question is indeed applied through a quay wall for anchoring this structure.
  • the actual drilled hole is not represented in the schematic figures because the method consists precisely in working the drilled hole into an enlarged drilled hole 4. This is achieved by the injection under pressure of a fluid by the drilling head 5. In this regard, it can be done use water, but also a cement grout can be applied for this. Details of the structure of the double-walled drill pipe 2 and the drill head 5 follow below.
  • the drilling head 5 is in fact equipped with a plug 6 which closes an orifice in the drilling head 5. This plug 6 is abandoned in the ground when this orifice must become free to allow passage to the equipment 7.
  • schematic figure 3 shows the state in which the equipment 7 is completely surrounded by cement grout 8 in the enlarged drilled hole 4.
  • the double-walled drilling tube is completely removed therefrom from the drilled hole.
  • the device for the implementation, in the most economical and technically most reliable circumstances, of the method is represented in FIG. 4 where the double drill pipe is indicated by the general reference 2.
  • the double drill pipe 2 comprises effect an outer jacket 9 which concentrically surrounds an inner cylinder 10. Between the outer jacket 9 and the inner cylinder 10 there is a space 11.
  • the space 11 is connected to two or at least two spray noses 12 while at the 'opposite end this space 11 is connected in the washing head 13 with an inlet 14 for the supply of pressurized water, possibly in cement slurry.
  • the space 15 is partially occupied by the equipment 7 which rests there.
  • equipment also takes into account what may be referred to here as a bolt or anchor.
  • the space 15 is in connection with an entry 16 for the addition of cement or water grout. Cement grout or water can therefore flow under pressure from the inlet 16, through the space 15, towards the drilling head 5 which is closed by a plug 17.
  • the plug 17 has the form of a point and is provided with non-return valves and is therefore intended, on the one hand, to close the orifice 18 of the drilling head 5 and, on the other hand, to facilitate penetration into the ground.
  • the device therefore makes it possible, by using the combination of techniques known to a certain extent, to seed equipment with cement in kinds of soils with the most disparate geological structures.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de fixation dans le sol d'ancrages, de boulons et d'équipements équivalents , par creusement d'un trou foré en utilisant une tête de forage et par par l'injection d'un coulis de ciment, selon lequel procédé (voir préambule de la revendication 1 annexée):
    • on réalise le trou foré en question en enfonçant ou en faisant forer dans le sol un tube de forage (2) comportant une tête de forage et on agrandit le diamètre du trou foré par injection sous pression d'un liquide,
    • on utilise pour cela un tube de forage rotatif muni d'une tête de forage, on place dans l'axe central du tube de forage ledit équipement, la longueur de cet équipement correspondant sensiblement à celle du tube de forage, et, dans la phase finale, on laisse en place dans le sol l'équipement en question ci-dessus lors du retrait du tube de forage tandis que du coulis de ciment est injecté sous pression autour de l'équipement dans la cavité forée élargie formée. Un tel procédé est connu du document FR-A-2144079.
  • Des équipements tels que des ancrages et des boulons, qui peuvent être mis dans le sol verticalement, horizontalement ou sous n'importe quel angle, sont fixés jusqu'à présent suivant l'une des techniques décrites ci-après:
    • a) Sous un angle de 0 à 90°, un trou de forage est réalisé dans le sol, éventuellement par utilisation d'un rinçage à l'eau et/ou d'air. Dans le cas de cette manipulation, un coulis peut être injecté;
    • b) après l'exécution du trou foré, l'ancrage (boulons ou équipements) pourvu ou non de tubulures d'injection et/ou de moyens d'étanchéité est placé dans le trou foré;
    • c) l'ancrage est fixé dans le trou foré, qui éventuellement aussi y a été élargi au moyen de ce que l'on appelle du taillage par jet ou de techniques de coulage, par injection dans le trou foré de produits durcissants, en majorité du ciment. Les produits durcissants, comme par exemple entre autres le ciment, peuvent être coulés sous pression dans le trou foré;
    • d) par l'utilisation de certaines mesures, comme par exemple simultanément un vibrage (ou forage) et la fixation de l'ancrage, du boulon ou de l'équipement, l'ancrage est fixé dans le sol. Dans ce dernier procédé, on utilise les vibrations provoquées par le martelage et du coulis doit être pompé dedans sous une très haute pression;
    • e) un trou agrandi peut aussi être réalisé, ce qui peut surtout être nécessaire dans des sols à très haute cohésion, un utilisant la technique de jet et coulis à hauteur de la racine de l'ancrage.
  • Les points a, b, c cités ci-dessus s'apparentent à la technique décrite dans le brevet FR-A-2 541 703 au nom de Bataille. Les points a, b, c, d et e s'apparentent, eux, à la technique décrite par la demande de brevet DE-A- 31 08 331 (voir préambule de la revendication 4 annexée) au nom de GKN Keller. Les points a,b,c,e s'apparentent à la technique décrite dans le document FR-A-2144079 précité.
  • Les procédés cités ci-dessus présentent plusieurs inconvénients. Les procédés décrits sous b) et c) présentent le grand inconvénient que leur développement est compliqué et est cher. Des composants importants utilisés lors du forage sont perdus et restent en arrière, dans le sol avec l'équipement.
  • Le procédé décrit en d) présente les inconvénients suivants:
    • 1. Les mesures à prendre pour l'obtention de la fixation d'un ancrage, d'un boulon ou d'un équipement sont très chères. Par le vibrage, tout le composant qui est utilisé à cette fin dans le sol est perdu de sorte que les avantages que ce procédé devrait normalement fournir sont réalisés pour rien;
    • 2. en présence de pierres dans le sol, de concrétions dures, de matériaux de remplissage et/ou de sous-sol de pierre, il n'est pas possible de pénétrer le sous-sol sans mesures accessoires. Dans de telles circonstances géologiques, ce que l'on appelle "des avant-trous" sont forés de sorte que le coût de ce procédé est considérablement augmenté;
    • 3. en présence de pierres et d'autres obstacles du même genre, des déviations inadmissibles peuvent être déterminées lors du forage, par rapport à la direction théorique. L'ancrage ne présente effectivement aucune stabilité suffisante pour surmonter de telles difficultés et pour conserver la direction imposée.
  • L'invention a donc pour but de proposer un procédé qui remédie aux inconvénients que l'on sait et de proposer un procédé nouveau et original par lequel des équipements peuvent être placés et fixés dans le sol d'une manière remarquable, quelle que puisse être aussi la structure géologique du sol. Le procédé suivant l'invention permet en effet la mise en place d'équipements dans toutes sortes de sols alluviaux, sans tenir compte qu'il s'agit de sable, d'argile ou de limon. Aussi les sols qui contiennent un fond rocheux, des terres de remplissage empierrées, saturées ou non d'eau et/ou des sols contenant des couches empierrées peuvent être travaillés. Ceci vaut aussi pour le type d'équipement, que l'on prenne en considération un ancrage, un boulonnage ou l'introduction de n'importe quel équipement.
  • Afin d'appliquer le procédé suivant l'invention dans les meilleures circonstances et de la manière la plus économique possible, ce procédé se caractérise en outre en ce que le tube de forage est constitué par un tube de forage rotatif à double paroi ménageant un espace concentrique se raccordant d'une part à au moins deux nez de pulvérisation et d'autre part à une entrée d'alimentation en liquide sous pression, ledit tube étant muni d'une tête de forage comportant axialement un orifice d'extrémité et présentant latéralement lesdits nez de pulvérisation, le diamètre du tube et de l'orifice d'extrémité de la tête de forage étant d'une grandeur telle que ledit équipement puisse être glissé suivant leur axe central, ledit orifice d'extrémité de la tête de forage étant équipé d'un bouchon amovible constituant élément perdu lors du retrait du tube de forage, ledit bouchon étant laissé dans le sol avec l'équipement susdit dans la chemise en ciment de ce dernier.
  • L'invention a aussi trait à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et comportant les caractéristiques selon la revendication 4. Des modalités avantageuses du procédé selon l'invention font l'objet des revendications 2 et 3 et des dispositions préférées du dispositif de mise en oeuvre font l'objet des revendications 5 et 6.
  • D'autres détails et avantages ressortiront de la description suivante d'un procédé de fixation dans le sol d'ancrages, de boulons et d'équipements équivalents et du dispositif employé à ce sujet suivant l'invention. Cette description est donnée uniquement à titre d'exemple et ne limite en rien l'invention telle que définie par les revendications. Les références concernent les dessins annexes ci-après.
  • Les figures 1 à 3 illustrent schématiquement trois étapes successives du procédé suivant l'invention.
  • La figure 4 est une vue schématique de profil, avec coupe partielle, du dispositif utilisé pour l'application du procédé, suivant l'invention.
  • Le procédé illustré par les figures 1 à 3 comporte les étapes suivantes.
  • On creuse un trou foré dans le sol 1 en utilisant un tube de forage à double paroi 2. Un mur de quai ou un massif semblable est indiqué par la référence 3. En général, des équipements en question sont en effet appliqués au travers d'un mur de quai pour l'ancrage de cette structure. Le trou foré proprement dit n'est pas représenté aux figures schématiques parce que le procédé consiste précisément à travailler le trou foré en un trou foré agrandi 4. Ceci est réalisé par l'injection sous pression d'un fluide par la tête de forage 5. A ce sujet, il peut être fait appel à de l'eau, mais aussi un coulis de ciment peut être appliqué pour cela. Des détails au sujet de la structure du tube de forage à double paroi 2 et de la tête de forage 5 suivent plus loin. La tête de forage 5 est à vrai dire équipée d'un bouchon 6 qui ferme un orifice de la tête de forage 5. Ce bouchon 6 est abandonné dans le sol lorsque cet orifice doit devenir libre pour laisser le passage à l'équipement 7.
  • A la figure 2, on remarque en effet que le tube de forage 2 et la tête de forage 5 sont progressivement extraits du trou foré agrandi 4. L'équipement 7 reste néanmoins en place et est entouré par la masse de coulis de ciment 8 injecté sous pression.
  • Pour finir, la figure schématique 3 présente l'état dans lequel l'équipement 7 est complètement entouré de coulis de ciment 8 dans le trou foré agrandi 4. Le tube de forage à double paroi y est complètement retiré du trou foré.
  • Il est manifeste que pour un meilleur ancrage de l'ensemble et en fonction de la structure géologique du sol, on peut prévoir localement, par exemple à l'extrémité du forage, un diamètre encore plus grand du trou foré. Cette variante possible n'est pas représentée aux figures.
  • Le dispositif pour la mise en oeuvre, dans les circonstances les plus économiques et techniquement les plus fiables, du procédé est représenté à la figure 4 où le tube double de forage est indiqué par la référence générale 2. Le tube double de forage 2 comporte en effet une chemise externe 9 qui entoure concentriquement un cylindre interne 10. Entre la chemise externe 9 et le cylindre interne 10 existe un espace 11. L'espace 11 se raccorde à deux ou à au moins deux nez de pulvérisation 12 tandis qu'à l'extrémité opposée cet espace 11 est en liaison dans la tête de lavage 13 avec une entrée 14 pour l'alimentation en eau sous pression, éventuellement en coulis de ciment.
  • Par le côté interne du cylindre interne 10, l'espace 15 est partiellement occupé par l'équipement 7 qui y repose. L'expression "équipement" tient compte aussi de ce qu'il peut s'agir ici de ce que l'on appelle un boulon ou un ancrage. L'espace 15 est en liaison avec une entrée 16 pour l'addition de coulis de ciment ou d'eau. Du coulis de ciment ou de l'eau peut donc circuler sous pression de l'entrée 16, au travers de l'espace 15, vers la tête de forage 5 qui est fermée par un bouchon 17. Le bouchon 17 a la forme d'une pointe et est pourvu de clapets anti-retour et est donc destiné, d'une part, à fermer l'orifice 18 de la tête de forage 5 et, d'autre part, à faciliter la pénétration dans le sol.
  • Se référant à nouveau aux figures schématiques 1 et 3 et à l'explication du procédé qui s'y raccorde, les avantages et la grande simplicité technique du procédé et du dispositif sont parfaitement mises en évidence.
  • Le dispositif permet donc, en faisant appel à la combinaison de techniques connues dans une certaine mesure, d'enchemiser dans du ciment un équipement dans des sortes de sols des structures géologiques les plus disparates.
  • Bien que les figures schématiques présentent des alésages horizontaux, il est évident, comme d'ailleurs souligné au commencement, d'adapter cette technique par le forage dans le sens vertical. Des alésages qui se présentent sous des angles compris entre 0 et 90° peuvent aussi être très bien exécutés par cela.
  • L'invention n'est cependant pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et beaucoup de modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications annexées.

Claims (6)

  1. Procédé de fixation dans le sol d'ancrages, de boulons et d'équipements équivalents , par creusement d'un trou foré en utilisant une tête de forage et par l'injection d'un coulis de ciment, selon lequel procédé:
    - on réalise le trou foré en question en enfonçant ou en faisant forer dans le sol un tube de forage (2) comportant une tête de forage et on agrandit le diamètre du trou foré par injection sous pression d'un liquide,
    - on utilise pour cela un tube de forage rotatif muni d'une tête de forage, on place dans l'axe central du tube de forage ledit équipement, la longueur de cet équipement correspondant sensiblement à celle du tube de forage, et, dans la phase finale, on laisse en place dans le sol l'équipement en question ci-dessus lors du retrait du tube de forage tandis que du coulis de ciment est injecté sous pression autour de l'équipement dans la cavité forée élargie formée, caractérisé en ce que ledit tube de forage (2) est constitué par un tube de forage rotatif à double paroi (9, 10) ménageant un espace concentrique (11) se raccordant d'une part à au moins deux nez de pulvérisation (12) et d'autre part à une entrée (14) d'alimentation en liquide sous pression, ledit tube étant muni d'une tête de forage (5) comportant axialement un orifice d'extrémité (18) et présentant latéralement lesdits nez de pulvérisation (12), le diamètre du tube et de l'orifice d'extrémité (18) de la tête de forage étant d'une grandeur telle que ledit équipement (7) puisse être glissé suivant leur axe central, ledit orifice d'extrémité (18) de la tête de forage étant équipé d'un bouchon amovible (6, 17) constituant élément perdu lors du retrait du tube de forage (2), ledit bouchon étant laissé dans le sol avec l'équipement (7) susdit dans la chemise en ciment de ce dernier.
  2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise du coulis de ciment en tant que liquide lors de l'agrandissement du diamètre du trou foré.
  3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise de l'eau en tant que liquide lors de l'agrandissement du diamètre du trou foré.
  4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant un tube de forage (2) muni d'une tête de forage (5), la tête de forage comportant axialement un orifice d'extrémité (18) et présentant latéralement au moins deux nez de pulvérisation (12) pour l'injection sous pression d'un liquide, le diamètre du tube et de l'orifice d'extrémité de la tête de forage étant d'une grandeur telle qu'un équipement (7), tel que boulon ou ancrage, peut être glissé suivant leur axe central, caractérisé en ce que ledit tube de forage est un tube de forage rotatif constitué par un tube à double paroi (9, 10) de façon à ménager un espace concentrique (11) se raccordant d'une part aux nez de pulvérisation (12) et d'autre part à une entrée (14) d'alimentation en liquide sous pression, tant pour l'agrandissement du diamètre du trou foré que pour la mise en place d'une chemise en ciment autour de l'équipement (7) précité, et que ledit orifice d'extrémité (18) de la tête de forage est équipé d'un bouchon amovible (6, 17) constituant élément perdu lors du retrait du tube de forage (2), ledit bouchon étant laissé dans le sol avec l'équipement (7) susdit dans la chemise en ciment de ce dernier.
  5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que dans le tube de forage à double paroi (2) précité les nez de pulvérisation (12) susdits sont en liaison avec l'espace concentrique (11) entre les deux parois du tube de forage à double paroi (2) qui est constitué par une chemise externe (9) et par un cylindre interne (10).
  6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le tube de forage à double paroi (2) précité est pourvu à l'extrémité qui est opposée à la tête de forage (5) d'une tête de lavage (13) comportant au moins deux entrées (14 et 16), la première entrée (14) étant en liaison avec l'espace (11) entre la chemise externe (9) et le cylindre interne (10) tandis que l'autre entrée (16) est en liaison avec l'espace (14), dans lequel est glissé l'équipement (7) susdit, et en outre communique avec l'orifice (18) de la tête de forage (5).
EP19900870128 1989-08-14 1990-08-14 Procédé de fixation d'ancrages Expired - Lifetime EP0413676B1 (fr)

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BE8900872A BE1004389A3 (nl) 1989-08-14 1989-08-14 Werkwijze en inrichting voor het in de grond bevestigen van ankers, nagels en gelijkaardige wapeningen.
BE8900872 1989-08-14

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Publication Number Publication Date
EP0413676A1 EP0413676A1 (fr) 1991-02-20
EP0413676B1 true EP0413676B1 (fr) 1993-12-15

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