EP1306517A1 - Procédé et système de forage de puits pour la réalisation de pieux moulés - Google Patents
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- E02D2250/0038—Production methods using an auger, i.e. continuous flight type
Definitions
- the subject of the present invention is a method and a system. drilling wells in particular for the production of molded piles.
- the dip tube is integral in translation and rotation of the auger 5, for example, by a system of dog clutch 12.
- the jacks 3 are in extension of such so that the tool 14 is at the lower end of the core 6 auger.
- the tube assembly can be reassembled using the crane auger plunger to completely fill the well with concrete or grout.
- An object of the present invention is to provide a system for drilling which allows the realization of a well allowing the realization of a molded pile having improved qualities in particular by better quality control of the walls of the drilled well and in particular of the end lower of it.
- a diameter of the hollow core of the auger relative to the external diameter of the suitable blade and on the other hand we control the speed of descent and of rotation of the auger in such a way that when it is used, we actually get at least partially a repression effect soil that provides better quality compaction of the well wall in its current part.
- the system includes a platform 20 on which is mounted a guide mast 22 which is in vertical position in situation use. On this mast is mounted movable in vertical translation a carriage 24 which can be moved via cables 26 associated with an engine not shown.
- the carriage 24 carries a drilling head 28 allowing the rotation of a vertical auger with a hollow core 30, this auger comprising a hollow core 32 and at least one blade 34 in helical shape extending substantially over the entire length of the core.
- AT the inside of the hollow core 32 of the auger 30 is mounted free a tube rigid plunger 36 also hollow with which the lower end is fitted a tool 38 projecting from the lower end 32a of the core of the auger.
- a movable plate 40 is connected to the drilling head 28 by vertical cylinders 42.
- This plate 40 receives the upper end 36a of the dip tube 36 and supports a motor 44 for rotating the upper end of the dip tube.
- the upper end 36a of the dip tube is connected to a flexible pipe 46 for supplying the concrete or grout tube by through a rotating joint.
- the drilling head 28 comprises in particular a motor 48 for rotating the auger 30.
- a rotary joint 50 ensures the connection through the plate 40 between the upper end of the dip tube 36 and the flexible pipe 46.
- the drilling head 28 is also equipped with a detector 52 for measuring the actual auger rotation speed.
- the cable 26 for vertical movement of the drilling head 28 or its motor drive is associated with a linear displacement sensor 60 which effectively measures the vertical displacement of the auger.
- Figure 3 illustrates the relative position of the lower end 32a of the auger and the lower end 36a of the dip tube fitted of its tool 38.
- the tube plunger 36 and the auger 32 are integral in rotation for example by a dog clutch system 62, concrete injection ports 64 of the tube diver being thus masked by the soul of the auger.
- the jacks 42 are in the extended position so that the tool 38 carried by the dip tube is substantially at the level of the lower end 32a of the auger and that the injection holes 64 are masked by the auger.
- the dip tube 38 supplied by the flexible pipe 46 by causing the auger and the tube to rise simultaneously plunger by raising the drilling head 28, the jacks 42 being held in their previous position. So we can perform the injection concrete or grout through the injection holes 64 of the dip tube in optimal conditions since the auger without rotation of the auger causes the excavated material to rise due to the drilling of the part current from well 66, which eliminates the risk of mixing of spoil with injected concrete or grout.
- the dip tube is itself rotated during this operation.
- the cylinders 42 are equipped with a pressure 54 of the control fluid. Measuring this pressure gives information on the nature of the soil at the lower end 68 of the well when the cylinders are controlled to cause the tube to descend plunger, the auger being itself immobilized.
- the external diameter D1 is given the auger core and D2 the blade values such as the ratio of surfaces of the corresponding circles is between 25% and 75%. This choice allows to obtain, with the auger, a significant repression effect as soon as the digging speed of the auger is correct correlated to its rotation speed.
- the end bottom of the hollow core of the auger is closed by the tool 38 mounted at the lower end of the dip tube.
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Abstract
L'invention concerne un procédé de forage d'un puits à l'aide
d'un système de forage constitué par une tarière simple (30) et un tube
plongeur (36) monté coulissant dans ladite tarière, ledit tube plongeur
étant muni à son extrémité inférieure d'un outil.
Il comprend les étapes suivantes :
Description
La présente invention a pour objet un procédé et un système
de forage de puits notamment pour la réalisation de pieux moulés.
On sait que, pour réaliser dans le sol des pieux moulés, on
commence par forer un puits présentant le diamètre et la profondeur
correspondant au pieu à réaliser et on injecte un béton ou un coulis dans
le forage pour réaliser ainsi le pieux.
Dans le brevet français 2 566 813, on a décrit un procédé
perfectionné de forage de puits pour pieux moulés dans lequel on utilise
une machine illustrée par la figure 1 annexée. La machine comporte un
ensemble qui est suspendu à l'extrémité d'un câble supporté par la flèche
d'une grue. La machine comporte une tête supérieure 1. Cette tête
supérieure 1, en forme d'étrier, supporte par un système de vérins 2 et 3
la tête de mise en rotation 4 d'une tarière 5. Cette tarière est constituée
par une âme creuse 6 et par une pale en forme d'hélice 7. Le dispositif de
mise en rotation 4 permet l'entraínement en rotation de la tarière 5 qui
peut forer ainsi le puits 7'. A l'intérieur de l'âme creuse 6 de la tarière est
monté coulissant un tube rigide dit tube plongeur 9 dont l'extrémité
inférieure est munie d'un outil 14 et d'un trou d'injection de béton 13. Ce
tube est solidaire de l'étrier de supportage 1 par son extrémité supérieure
qui est raccordée à une conduite d'amenée de béton 10 par l'intermédiaire
d'un joint rotatif 15.
Lors de la phase de forage, le tube plongeur est solidaire en
translation et en rotation de la tarière 5, par exemple, par un système de
crabot 12. Dans cette phase, les vérins 3 sont en extension de telle
manière que l'outil 14 soit au niveau de l'extrémité inférieure de l'âme 6
de la tarière. Lorsque le forage est terminé, on désolidarise le tube
plongeur de la tarière.
Pour réaliser le pieu foré dans le puits 7', on agit sur les vérins
3 pour provoquer la remontée progressive de la tarière par rapport au
tube plongeur 9 qui est libre en rotation. Ainsi, on peut provoquer
l'injection de béton dans le forage par l'intermédiaire des orifices 13
ménagés à l'extrémité inférieure du tube plongeur puisque ceux-ci sont
hors de la tarière. A partir de cette position décalée du tube plongeur par
rapport à la tarière, on peut remonter à l'aide de la grue l'ensemble tube
plongeur-tarière pour remplir complètement le puits en béton ou en coulis.
Cette technique de réalisation de pieux moulés présente
l'inconvénient qu'elle ne permet pas un contrôle effectif de la qualité du
forage et notamment de la qualité des parois de ce puits et en particulier
de celle de l'extrémité inférieure de ce puits. Or, il apparaít que la qualité
et la résistance mécanique du pieu moulé dépendent notamment du fait
que des déblais provenant de la réalisation du puits ne soient pas
mélangés au béton ou au coulis lors de l'injection de ce dernier dans le
puits foré.
Un objet de la présente invention est de fournir un système de
forage qui permet la réalisation d'un puits permettant la réalisation d'un
pieu moulé présentant des qualités améliorées notamment par un meilleur
contrôle de la qualité des parois du puits foré et notamment de l'extrémité
inférieure de celui-ci.
Pour atteindre ce but, selon l'invention, le procédé de forage
d'un puits à l'aide d'un système de forage constitué par une tarière simple
et d'un tube plongeur monté coulissant dans ladite tarière, ledit tube
plongeur étant muni à son extrémité inférieure d'au moins un orifice
d'injection et d'un outil de forage se caractérise en ce qu'il comporte les
étapes suivantes :
On comprend que, grâce au fait qu'après le forage de la partie
courante du puits à l'aide de la tarière, on réalise un fond de puits à l'aide
seulement de l'outil du tube plongeur qui travaille en refoulement et
compacte ainsi de façon efficace le sol à l'extrémité inférieure du puits, on
pourra ainsi assurer, dans sa partie inférieure, une très bonne qualité du
pieu moulé ainsi obtenu.
Selon un mode préféré de mise en oeuvre, d'une part on choisit
un diamètre de l'âme creuse de la tarière par rapport au diamètre externe
de la pale convenable et d'autre part on contrôle la vitesse de descente et
de rotation de la tarière de telle manière que lorsque celle-ci est utilisée,
on obtienne effectivement au moins partiellement un effet de refoulement
du sol qui assure un compactage de meilleure qualité de la paroi du puits
dans sa partie courante.
L'invention concerne également un système de forage d'un
puits dans le sol comprenant une tarière comportant une âme creuse et au
moins une pale en forme d'hélice s'étendant sensiblement sur toute sa
longueur, le diamètre externe D1 de l'âme de la tarière et le diamètre
externe D2 de ladite pale étant tels que le rapport des surfaces des cercles
correspondants soit compris entre 25 et 75%, un tube plongeur muni à
son extrémité inférieure d'un outil, ledit tube étant monté mobile dans
l'âme creuse de la tarière, des moyens de guidage vertical, et des moyens
de mise en rotation de ladite tarière mobiles, le long desdits moyens de
guidage, ledit système se caractérisant en ce qu'il comprend en outre :
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaítront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode préféré
de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La
description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :
En se référant tout d'abord aux figures 2 et 2a, on va décrire un
mode préféré de réalisation du système de forage de puits pour pieux
moulés.
Le système comprend une plate-forme 20 sur laquelle est
monté un mât de guidage 22 qui est en position verticale en situation
d'utilisation. Sur ce mât est monté mobile en translation verticale un
chariot 24 qui peut être déplacé par l'intermédiaire de câbles 26 associés à
un moteur non représenté. Le chariot 24 porte une tête de forage 28
permettant la mise en rotation d'une tarière verticale à âme creuse 30,
cette tarière comportant une âme creuse 32 et au moins une pale 34 en
forme d'hélice s'étendant sensiblement sur toute la longueur de l'âme. A
l'intérieur de l'âme creuse 32 de la tarière 30 est monté libre un tube
plongeur rigide 36 également creux dont l'extrémité inférieure est équipée
d'un outil 38 faisant saillie hors de l'extrémité inférieure 32a de l'âme de la
tarière. Une plaque mobile 40 est reliée à la tête de forage 28 par
l'intermédiaire de vérins verticaux 42. Cette plaque 40, comme le montre
mieux la figure 2a, reçoit l'extrémité supérieure 36a du tube plongeur 36
et supporte un moteur 44 de mise en rotation de l'extrémité supérieure du
tube plongeur. L'extrémité supérieure 36a du tube plongeur est raccordée
à une conduite souple 46 d'alimentation du tube en béton ou en coulis par
l'intermédiaire d'un joint tournant.
Comme le montre la figure 2a, la tête de forage 28 comporte
notamment un moteur 48 de mise en rotation de la tarière 30. En outre,
un joint tournant 50 assure la liaison à travers la plaque 40 entre
l'extrémité supérieure du tube plongeur 36 et la conduite souple 46. La
tête de forage 28 est également équipée d'un détecteur 52 pour mesurer
la vitesse effective de rotation de la tarière. On trouve également un
détecteur de pression 54 associé aux vérins 42 qui relient la tête de forage
28 à la plaque 40. On comprend que les vérins 42 permettent de modifier
la position relative du tube plongeur 36 par rapport à la tarière. En outre,
le câble 26 de déplacement vertical de la tête de forage 28 ou son moteur
d'entraínement est associé à un capteur de déplacement linéaire 60 qui
permet de mesurer effectivement le déplacement vertical de la tarière.
La figure 3 illustre la position relative de l'extrémité inférieure
32a de la tarière et de l'extrémité inférieure 36a du tube plongeur équipé
de son outil 38. Dans la phase courante de forage du puits, le tube
plongeur 36 et la tarière 32 sont solidaires en rotation par exemple par un
système de crabotage 62, les orifices d'injection de béton 64 du tube
plongeur étant ainsi masqués par l'âme de la tarière. Dans cette phase, on
comprend que les vérins 42 sont en position sortie de telle manière que
l'outil 38 porté par le tube plongeur soit sensiblement au niveau de
l'extrémité inférieure 32a de la tarière et que les trous d'injection 64 soient
masqués par la tarière. Dans cette phase, grâce à la présence des
capteurs de vitesse de rotation de la tarière et de déplacement vertical de
celle-ci, il est possible de contrôler la vitesse de descente et la vitesse de
rotation de la tarière pour que celle-ci fonctionne selon un mode au moins
partiel de refoulement du sol lors du forage du puits 66. Cela assure un
bon compactage de la paroi du puits.
Lorsque la tarière arrive à l'extrémité inférieure de la partie
courante du forage, comme représentée sur la figure 4, dans cette phase,
la rotation et la descente de la tarière sont interrompues, c'est-à-dire que
la tête de rotation 28 est immobilisée et on commande les vérins 42 pour
provoquer le mouvement de descente du tube plongeur 36 par rapport à
la tarière. On comprend que dans cette position la tarière étant immobile,
sa ou ses pales constituent un moyen d'ancrage efficace de la tarière par
rapport au sol. L'action des vérins 42 qui peut être combinée avec un
mouvement de rotation de la tête annexe de rotation 44 permet d'obtenir
l'enfoncement progressif de l'outil 38 à l'extrémité du tube plongeur. Cet
enfoncement permet de forer une extension 68 de la partie courante 66
du forage. La descente du tube plongeur avec son outil 68 provoque un
phénomène de refoulement du sol qui s'accompagne d'un compactage de
la paroi 68a de l'extension du forage. On obtient ainsi une paroi
présentant de grandes qualités de résistance mécanique.
Dans cette position, on peut alors procéder à l'injection du
coulis ou du béton par le tube plongeur 38 alimenté par la conduite souple
46 en provoquant la remontée simultanée de la tarière et du tube
plongeur par remontée de la tête de forage 28, les vérins 42 étant
maintenus dans leur position précédente. Ainsi, on peut réaliser l'injection
du béton ou du coulis par les trous d'injection 64 du tube plongeur dans
des conditions optimales puisque la remontée sans rotation de la tarière
provoque la remontée des déblais résultant du forage de la partie
courante du puits 66, ce qui supprime le risque de mélange des déblais
avec le béton ou le coulis injecté. De préférence, le tube plongeur est
lui-même entraíné en rotation durant cette opération.
De préférence, les vérins 42 sont équipés d'un capteur de
pression 54 du fluide de commande. La mesure de cette pression donne
une information sur la nature du sol à l'extrémité inférieure 68 du puits
lorsque les vérins sont commandés pour provoquer la descente du tube
plongeur, la tarière étant elle-même immobilisée.
De préférence également, on donne au diamètre externe D1 de
l'âme de la tarière et D2 de la pale des valeurs telles que le rapport des
surfaces des cercles correspondants soit compris entre 25% et 75%. Ce
choix permet d'obtenir, avec la tarière, un effet de refoulement significatif
dès lors que la vitesse d'enfoncement de la tarière est correctement
corrélée à sa vitesse de rotation. On comprend que de plus l'extrémité
inférieure de l'âme creuse de la tarière est obturée par l'outil 38 monté à
l'extrémité inférieure du tube plongeur.
Claims (8)
- Procédé de forage d'un puits à l'aide d'un système de forage constitué par une tarière simple (30) et d'un tube plongeur (36) monté coulissant dans ladite tarière, ledit tube plongeur étant muni à son extrémité inférieure d'au moins un trou d'injection et d'un outil de forage (38) caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :on provoque la descente et la rotation simultanée de ladite tarière (30) et dudit tube plongeur (36), ledit outil (38) du tube plongeur étant sensiblement au niveau de l'extrémité inférieure (32a) de la tarière,on interrompt la descente et la rotation de ladite tarière (30), par quoi la tarière constitue un moyen d'ancrage du système de forage dans le sol ; eton provoque la descente et la rotation du seul tube plongeur (36), par quoi la rotation et la descente de l'outil du tube plongeur réalisent un forage par refoulement du sol à l'extrémité inférieure du puits foré avec compactage du sol dans lequel le puits est foré.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tarière (30) comprend une âme creuse (32) et au moins une pale (34) en forme d'hélice s'étendant sensiblement sur toute la longueur de l'âme, les diamètres externes D1 de l'âme et D2 de ladite pale étant tels que le rapport des surfaces des cercles correspondants soit compris entre 25 et 75%.
- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on contrôle la vitesse de descente de la tarière et sa vitesse de rotation pour que la tarière produise un effet de refoulement du sol durant le forage.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on mesure l'effort nécessaire pour provoquer l'enfoncement de l'outil du tube plongeur lorsque la tarière est immobilisée, par quoi on obtient une information sur la nature du sol à l'extrémité inférieure du forage.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, après que ledit puits est foré, on remonte la tarière seule d'une distance prédéterminée pour dégager ledit trou d'injection puis on alimente ledit tube plongeur toute en provoquant la remontée simultanée de ladite tarière et dudit tube plongeur, ladite "tarière" n'étant pas entraínée en rotation.
- Système de forage d'un puits dans le sol comprenant une tarière (30) comportant une âme creuse (32) et au moins une pale (34) en forme d'hélice s'étendant sensiblement sur toute sa longueur, le diamètre externe D1 de l'âme (32) de la tarière (30) et le diamètre externe D2 de ladite pale (34) étant tels que le rapport des surfaces des cercles correspondants soit compris entre 25 et 75%, un tube plongeur (36) muni à son extrémité inférieure d'un outil (38), ledit tube étant monté mobile dans l'âme creuse de la tarière, des moyens de guidage vertical (22), et des moyens de mise en rotation (28) de ladite tarière mobiles, le long desdits moyens de guidage, ledit système se caractérisant en ce qu'il comprend en outre :des moyens commandables de liaison en translation (40, 42) et en rotation du tube plongeur (36) et de la tarière (30) de telle manière que l'outil (38) du tube plongeur soit sensiblement au niveau de l'extrémité inférieure (32a) de ladite tarière ;des moyens pour provoquer un mouvement vertical relatif (42) dudit tube plongeur par rapport à ladite tarière pour que l'outil du tube plongeur fasse saillie hors de l'extrémité inférieur de la tarière ; etdes moyens (44) de mise en rotation dudit tube plongeur seul.
- Système de forage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour mesurer la vitesse effective d'enfoncement de ladite tarière, des moyens pour mesurer la vitesse effective de rotation de la tarière et des moyens pour commander des moyens de mise en rotation de la tarière et des moyens d'enfoncement de ladite tarière pour obtenir au moins partiellement un effet de refoulement du sol dans lequel le puits est foré.
- Système de forage selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour mesurer la force appliquée au tube plongeur pour provoquer sa descente par rapport à la tarière lorsque celle-ci est immobile.
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