EP1626129B1 - Machine pour creuser une tranchée et réaliser une paroi dans ladite tranchée - Google Patents

Machine pour creuser une tranchée et réaliser une paroi dans ladite tranchée Download PDF

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EP1626129B1
EP1626129B1 EP05291633.5A EP05291633A EP1626129B1 EP 1626129 B1 EP1626129 B1 EP 1626129B1 EP 05291633 A EP05291633 A EP 05291633A EP 1626129 B1 EP1626129 B1 EP 1626129B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine
trench
machine according
thrust
excavator
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP05291633.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1626129A1 (fr
Inventor
Daniel c/o Compagnie du Sol Perpezat
Gérard c/o Compagnie du Sol Evers
Jean Pierre c/o Compagnie du Sol Hamelin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soletanche Freyssinet SA
Original Assignee
Soletanche Freyssinet SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soletanche Freyssinet SA filed Critical Soletanche Freyssinet SA
Publication of EP1626129A1 publication Critical patent/EP1626129A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1626129B1 publication Critical patent/EP1626129B1/fr
Not-in-force legal-status Critical Current
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • 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
    • E02D5/18—Bulkheads or similar walls made solely of concrete in situ
    • E02D5/187—Bulkheads or similar walls made solely of concrete in situ the bulkheads or walls being made continuously, e.g. excavating and constructing bulkheads or walls in the same process, without joints
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/46—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor
    • E02F3/47—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor with grab buckets
    • E02F3/475—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with reciprocating digging or scraping elements moved by cables or hoisting ropes ; Drives or control devices therefor with grab buckets for making foundation slots
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/02—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches
    • E02F5/08—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches with digging wheels turning round an axis

Definitions

  • the present invention relates to excavating machines intended to form in the soil long-length walls, which may be continuous or discontinuous.
  • Machines of this type capable of forming walls, are already known.
  • the document DE 730 768 describes a machine for excavating trenches and building walls in the trench and discloses the object of the preamble of claim 1.
  • the document US 4,035,024 also describes a machine for excavating trenches.
  • the document US 3,893,302 describes a machine and method for excavating trenches and building walls in excavated trenches.
  • This machine comprises a cutting tool, disposed in the front part of the machine, having the shape of an endless excavation chain provided with buckets.
  • the back of the machine includes a vertical conduit for bringing concrete from a container located outside the trench towards the back of the machine to fill the trench just dug.
  • this machine is subjected to the hydrostatic pressure of the concrete and, in any case, no means is provided for controlling both the thrust force created by the pressure of the concrete on the excavation means, and the speed of the progress of the machine.
  • the force created by the hydraulic pressure is usually greater than the force required to apply to the cutting tools.
  • the machine described in this document can only form molded-type walls, whereas in certain situations, it may be advantageous to have the prefabricated wall elements in the trench, and without having to change the excavating machine, nor cutting tool.
  • the present invention aims to substantially remedy the disadvantages just mentioned.
  • the machine further comprises a central part, braking means controllable to slow the advance or block at least part of the machine and controllable means for securing and separating the central portion respectively with the front and rear parts of the machine, whereby one can change the types of excavation means and means of forming a wall.
  • controllable braking means make it possible to control the advance of the machine and the force applied on the excavating means by braking at least a part of the machine when its speed is greater than a predetermined value or when the force applied on the means of excavation is too important.
  • controllable means of securing and detaching make it possible to easily dismount the excavating means of the central part of the machine. Similarly, they make it possible to easily dismount the means for forming a wall of the central part of the machine.
  • the excavation means can be dismounted while the machine is disposed in the trench, so that the excavation means can be easily adapted to the nature of the terrain to be excavated.
  • This disassembly also facilitates maintenance and maintenance operations.
  • the means for forming a wall may also be adapted to the nature of the ground or the type of wall that is desired to form. This allows in particular to be able to locally change the structure of the wall without having to change the excavating machine.
  • the means for forming a wall comprise at least one concrete liquid injector for filling the trench portion located behind the machine
  • the machine further comprises means guide means located in the central portion and adapted to change the trajectory by rotating the cutting edge in a horizontal plane relative to the rear part of the machine and the propulsion means comprise said at least one concrete liquid injector.
  • Concreting liquid means any building material that can be in the liquid state before curing, for example cement or concrete.
  • the thrust exerted by the hydrostatic pressure of the concreting liquid is used and controlled in order to advance the machine.
  • the orientation of the cutting edge influences the direction of advance of the machine and that the rotation of the cutting edge causes a curvature in the path of the machine, so that it is advantageously possible to form curved walls.
  • the front part of the machine can pivot relative to the rear part of the machine and the guide means comprise at least one jack fixed between the front and rear parts of the machine. machine, so that the action of said at least one cylinder causes the pivoting of the front portion relative to the rear part of the machine.
  • the excavation means are pivotable relative to the means for forming the wall along a substantially vertical axis of rotation in order to pivot the cutting edge in a substantially horizontal plane.
  • the guide means comprise at least two rows of jacks, said rows being arranged vertically on either side of a horizontal central axis of the machine.
  • the means for forming a wall comprise at least one row of injectors arranged vertically oriented in the direction opposite to the direction of advance of the machine, so as to inject concrete liquid under pressure into the trench behind the machine. whereby the injection of liquid under pressure also helps to propel the machine.
  • pressurized concrete liquid allows the filling of the trench and creates a propulsion force directed in the opposite direction to that of the injected liquid.
  • the excavation means are movable relative to the means for forming a wall and the machine further comprises thrust means located in the central part of the machine, able to exert on the means of excavation a force oriented horizontally and / or vertically.
  • these thrust means are able to produce and control both a thrust force, a speed of movement, whatever the nature of the soil to be excavated.
  • the vertical thrust force of the excavation means along the cutting edge makes it possible to "saw” the trench.
  • a horizontal pushing force of the cutting tools can be advantageously associated with the vertical force to combine a horizontal force and a vertical force on the cutting edge.
  • the excavation means are movable relative to the means for forming a wall
  • the propulsion means are located at least partly in the central part of the machine and are able to move horizontally and / or vertically the excavation means relative to the means for forming a wall.
  • the braking means comprise a rear brake device adapted to block the rear part of the machine relative to the trench and the propulsion means are able to move the excavation means forward when the rear part of the machine is blocked by said rear brake device.
  • the means for forming a wall comprise a device for inserting prefabricated wall elements at the rear of the machine and the propulsion means are able to bear on a prefabricated wall element inserted, to allow the horizontal and / or vertical displacement of the excavation means.
  • Prefabricated wall elements are walls that have been molded prior to their introduction into the trench.
  • the propulsion means are supported on the last prefabricated wall element which has been inserted into the trench and located immediately behind the machine.
  • the means for forming a wall comprise at least one concrete liquid injector intended to fill the trench portion located behind the machine, and the propulsion means further comprise said at least one injector of concrete liquid.
  • the braking means further comprise a front brake device mounted on the front end of the central part and able to block the front part of the machine relative to the trench, the propulsion means comprise a device to move the rear part of the machine towards the front part when it is blocked by said front brake device.
  • the rear part is movable towards the front part, which makes it possible to advance the rear part of the machine in the direction of the excavation.
  • a second step it is possible to lock the rear brake device or to rest on a prefabricated wall element or to bear directly on a volume of injected liquid in order to move the excavation means forward, in order to advance the whole machine.
  • the succession of these two movements allows the advancement of the machine, which may be preferably but not necessarily accompanied by concrete injection liquid at the rear of the machine.
  • the machine further comprises thrust means capable of exerting a horizontal and / or vertical thrust on the excavation means.
  • the thrust means are capable of producing and controlling a thrust force and / or a speed of displacement, depending on the nature of the soil to be excavated.
  • the vertical thrust of the excavation means along the cutting edge makes it possible to "saw” the trench.
  • a horizontal thrust of the cutting tools can be advantageously associated with the vertical thrust in order to combine a horizontal force and a vertical force on the cutting edge.
  • the thrust means comprise at least one jack fixed between the front part and the rear part, arranged in a substantially horizontal direction and able to exert a horizontal thrust on the excavating means.
  • the cylinders are distributed in at least two rows of horizontal cylinders, said rows being arranged vertically.
  • the thrust means comprise at least one jack fixed between the central portion and the front portion of the machine, disposed in a substantially vertical direction and adapted to exert a vertical thrust on the excavating means.
  • the thrust means comprise at least two rows of vertical cylinders, said rows being arranged vertically.
  • the controllable braking means comprise a front brake device, preferably comprising at least one jack oriented transversely to the trajectory of the machine and fixed to the front part of the machine, said at least one jack being provided at its free end. a friction plate adapted to be brought into contact with a face of the trench when said jack is actuated.
  • controllable braking means comprise a rear brake device comprising at least one jack oriented transversely to the trajectory of the machine and fixed to the rear part of the machine, said at least one jack being provided at its free end. a friction plate adapted to be brought into contact with a face of the trench when said jack is actuated.
  • a machine 10 according to the invention is intended for producing walls in the ground, such as concrete walls.
  • the machine 10 first makes it possible to excavate a trench in the ground and then to form a wall in the excavated trench.
  • the machine 10 has a rear portion 12, a central portion 14 and a front portion 16.
  • the dimensions of the machine 10 are such that its width is substantially equal to or slightly less than the width of the wall to be formed, its height seen in a vertical direction is substantially equal to or slightly less than the depth of the wall to be formed and its length measure a few meters.
  • the rear part 12 of the machine according to the invention comprises means 18 for forming a wall 20 in a trench 21.
  • these means for forming a wall may comprise a concreting module 19, as shown in FIG. figure 1 .
  • the concreting module 19 preferably comprises a plurality of concreting liquid injectors 22 (for example liquid concrete) arranged vertically over the entire height of the machine 10.
  • the injectors 22 are arranged such that their outlets are oriented substantially in the longitudinal direction of the trench, in the opposite direction of the excavation.
  • the injectors 22 are arranged in a vertical row.
  • injectors 22 are fed by a supply line, itself connected to a container of concreting liquid located on the surface (not shown here).
  • each injector 22 is supplied separately, so that the flow rate and / or the pressure of the liquid leaving an injector 22 is controllable independently of the others.
  • the means for forming a wall 18 preferably comprise, but not limited to, two vertical elements 24, 26 of triangular section disposed on either side of the row of injectors so as to form a formwork 27.
  • each vertical element 24, 26 comprises a parallel face 24a, 26a to the face of the trench, seen in a vertical plane, an orthogonal face 24b, 26b to said face of the trench and an inclined face 24c, 26c with respect to said face of the trench.
  • Each vertical element 24, 26 comprises at its end, seen in the opposite direction to that of the advance of the machine, a pad 28 extending the end of said vertical member so as to prevent concrete from being inserted between an element vertical and said face of the trench 21.
  • the concreting module 19, and in general, the means for forming a wall 18, are connected to the central portion 14 by means of controllable means for securing and detaching the rear portion 12 with the central portion 14 of the machine 10.
  • controllable means of securing and detaching advantageously make it possible to change the type of the forming means 18 of a wall, while leaving in the trench 21 the other elements of the machine 10.
  • said central portion 14 comprises a rear end 29 fixed to the rear part by the securing and detaching means of the central portion 14 and the rear portion, and a front end 31 fixed to the front portion 16 by means of securing and detaching the central portion with the front portion 16.
  • the central portion 14 further comprises controllable braking means which are adapted to block or brake the advance of the machine 10 relative to the trench.
  • controllable braking means comprise a rear brake device 30, located on the rear end 29 of the central part, which preferably comprises two vertical rows of hydraulic cylinders 32, 34, each row being fixedly secured to one of the two lateral sides of the rear end 29 of the central portion 14.
  • each jack 32, 34 is oriented transversely with respect to the trajectory of the machine 10.
  • each hydraulic cylinder 32, 34 is provided at one of its ends with a friction plate 35 adapted to be brought into contact with the face of the trench when the corresponding cylinder is actuated.
  • the friction plates 35 are formed of a material having a high coefficient of friction, so that when a plate is brought into contact with one face of the trench, this contributes to creating a frictional force between the central portion 14 and the trench 21 to block or brake the advancement of at least a portion of the machine 10, in this case the rear portion 12, which is attached to the rear end 29 of the central portion 14 of the machine 10.
  • the rear brake device 30 is designed such that each hydraulic cylinder 32, 34 is controllable independently of the others.
  • the cylinders are controllable by pair of cylinders located at the same height, each pair being controllable independently of other pairs of cylinders.
  • controllable braking means further comprises a front brake device 36 mounted on the front end 31 of the central portion 14.
  • the front brake device 36 preferably comprises two vertical rows of hydraulic cylinders 40, 42, each row being fastened integrally to one of the two lateral sides of the front end 31 of the central portion 14.
  • each jack 40, 42 is oriented transversely with respect to the path of the machine 10.
  • each hydraulic cylinder 40, 42 is also provided at one of its ends with a friction plate 35 adapted to be brought into contact with an edge of the trench when the corresponding cylinder is actuated.
  • the friction plates 35 are formed of a material having a high coefficient of friction, so that when a plate 35 is brought into contact with an edge of the trench 21, this contributes to creating a frictional force between the part Central 14 and Trench 21 so as to block or brake the advancement of at least a portion of the machine 10, in this case the front portion 16, which is fixed to the front end 31 of the central portion 14 of the machine 10.
  • the front brake device is designed such that each hydraulic cylinder 40, 42 is controllable independently of the others.
  • the cylinders are controllable in pairs.
  • each pair of cylinders located at the same height, viewed in a vertical direction, is controllable independently of other pairs of cylinders.
  • the front and rear brake devices 30, 36 can be actuated simultaneously or separately depending on the type of braking or blocking sought.
  • the front and rear ends 29, 31 of the central portion 14 are movable relative to each other, in translation in the longitudinal direction of the machine 10. They are also movable relative to one another. to the other in rotation about a horizontal axis in the vertical direction and in rotation about a vertical axis in the horizontal direction.
  • At least one jack 44 is disposed longitudinally between the front and rear ends 29, 31 of the central portion 14.
  • the two ends of the jack 44 are fixed integrally to the front and rear ends 29, 31 of the central portion 14, so that the actuation of the jack 44 causes the displacement of the front end 31 of the central portion 14. relative to the rear end 29, and hence the displacement of the front portion 16 of the machine 10 relative to the rear portion 12, in a direction substantially parallel to the path of the machine 10.
  • two vertical rows 46, 48 of jacks 44 are disposed longitudinally between said ends 29, 31, over the entire height of the machine so that the thrust force of the jacks 44 is substantially uniformly distributed over the entire height of the machine. machine 10.
  • Pushing here means both the thrust force and the speed of displacement applied to the excavation means.
  • the jacks 44 may be separately controllable so that the thrust of the jacks 44 on the front end 31 of the central portion 14 may be a function of the height position of the jack 44.
  • the rows are preferably arranged on either side of a vertical vertical plane M of the machine 10.
  • At least one hydraulic cylinder 52 is arranged vertically between the central portion 14 and the front portion 16 of the machine 10, as shown in FIG. figure 2 .
  • a first end of the hydraulic cylinder 52 is fixed to the front end 31 of the central portion 14, while a second end of the jack 52 is fixed to the front portion 16 of the machine, so that the actuation of the cylinder 52 causes the displacement of the front portion 16 to the front end 29 of the central portion 14 and, consequently, the displacement in a substantially vertical direction of the front portion 16 relative to the rear portion 12 of the machine 10.
  • At least one vertical row of cylinders 52 is arranged according to the height of the machine 10, so as to cumulate the power of the cylinders 52 arranged vertically.
  • the front portion 16 of the machine 10 comprises excavation means for digging the trench 12 in the direction of advance of the machine 10.
  • the excavation means also called “cutting module”
  • the excavation means include cutting tools 54 which are able to excavate the trench over its entire depth. So called “cutting face 55 ", the cutting surface defined by the cutting tools 54 excavation means.
  • the cutting tools 54 are distributed over the entire height of the machine, each cutting tool 54 being adapted to excavate a portion of the cutting edge 55.
  • the cutting tools 54 comprise rotary cylinders 56 mounted on hydraulic motors 58 and extending substantially along the path of the machine, that is to say orthogonally with respect to the cutting edge.
  • the cylinders comprise a plurality of size elements 59 disposed on their end facing the cutting face 55 and the size elements 59 'disposed on their cylindrical lateral face.
  • the cylinders 56 are arranged in pairs, preferably distributed over the entire height of the machine.
  • the two rotary cylinders 56, 56 ' of a pair have a counter-rotating movement which tends to compensate for the forces generated.
  • the cutting tool may comprise only cylinders whose axes are arranged on the same vertical segment.
  • the rotary cylinders 56, 56 ' are such that the minimum distance between the two peripheries of the cylinders is of the order of a few centimeters.
  • d the distance between the lower cylinder of a first pair and the lower cylinder of the pair immediately below the first pair.
  • the rear brake device 30 is actuated so that the rear portion 12 of the machine 10 is locked relative to the trench 21.
  • the machine comprises thrust means used to exert a horizontal and / or vertical thrust force on the excavation means.
  • the thrust means also make it possible to provide the excavation means with the necessary forward speed to optimize the excavation.
  • the thrust means comprise horizontally disposed cylinders 44 as well as vertically arranged jacks 52.
  • the reciprocating vertical movement of the cutting tools is raised upwards and then downwards, preferably of amplitude at least equal to d , so as to vertically saw the trench 21 on any the surface of the cutting edge.
  • the cutting elements 59 located at the periphery of the cylinders 56, 56 ' contribute to the sawing effect.
  • a second variant 58 of the cutting module represented Figures 4 and 5 , it comprises cutting tools 60, 62 able to excavate the trench 21 while moving vertically, for example from the bottom to the top of the trench 21.
  • These cutting tools 60, 62 are for example in the form of two horizontal augers 63, each being rotatably mounted on a hydraulic motor 64 whose axis of rotation extends along the path of the machine 10.
  • the cutting module 58 may also comprise an endless chain 66 extending vertically over the entire height of the machine and on which the cutting tools 60, 62 are mounted. other means for moving the cutting tools on the height of the trench.
  • endless chain 66 makes it possible to vertically move the cutting tools 60, 62 and that the excavation of the trench 21 preferably takes place during the ascent of the cutting tools 60, 62, as has been shown. on the Figures 4 and 5 .
  • this cutting module comprises a plurality of cutting tools 68 distributed vertically in a row extending along the height of the machine 10.
  • the distance between two adjacent cutting tools 68 is called “ h ".
  • Each cutting tool 68 comprises a source 70 of high pressure liquid jet capable of destructuring the soil to be excavated.
  • a grid support device 72 is placed in front of the jet and makes it possible to place the jet at an optimum distance from the ground.
  • the jet sources 70 are actuated on the one hand and the vertically arranged jacks on the other hand to move alternatively upwards and then downwards the cutting module, of an amplitude at least equal to h .
  • the jets are able to act on substantially the entire depth of the trench 21.
  • this gate 72 comprises a series of teeth 74 arranged along the lower edge of said gate 72, to facilitate the movement of the gate 72 during the advancement of the cutting module and also to "plane" the ground portion having undergone the action of the jet to favor the excavation.
  • the excavation means preferably comprise evacuation means (not shown here) for discharging the particles from the excavation, located on a rear zone of the cutting module .
  • These evacuation means may comprise nozzles for injecting liquid under pressure near the tools and a pipe 76 for sucking the liquid containing the particles excavated towards the surface, outside the trench 21.
  • the machine 10 comprises cutting means comprising a cutting module, preferably that defined in the first variant detailed above.
  • the machine 10 further comprises means for forming a wall 18 in the form of a concreting module 19 as described above, as well as propulsion means able to advance the machine along a path.
  • These propulsion means comprise the injectors 22 concreting means 19 and the formwork 27.
  • the machine according to the invention forms the diaphragm wall as the machine progresses.
  • This hydrostatic pressure creates a force applied to the inclined elements 24c, 26c of the divergent nozzle, the resultant also directed towards the front of the machine.
  • the cylinders 32, 34, 40, 42 of the braking devices 30, 36 can be controlled separately, it is possible to locally adapt the braking force to the propulsive force acting on the machine 10 at a height given.
  • the force exerted by the concrete on the machine 10 is generally greater than the horizontal force which is necessary for the excavating means.
  • the machine according to the first embodiment of the invention therefore allows to actively control the force exerted by the concrete on it, which was not provided in the prior art described above.
  • the machine 10 also comprises guide means which essentially comprise horizontally disposed cylinders 44. As indicated above, said jacks 44 are arranged in two vertical rows 46, 48 arranged in on either side of a median plane M of the machine 10.
  • the machine 10 comprises in the central portion 14, a straight row 46 and a left row 48 of cylinders 44 arranged horizontally.
  • the cylinders arranged horizontally facilitate the extraction of the machine 10 from the trench 21, which facilitates in particular the maintenance operations.
  • the cylinders are actuated horizontally so that the piston enters the body of the cylinder 44, which reduces the length of the central portion 14, thus also that of the machine 10.
  • the machine 10 comprises propulsion means which preferably comprise the horizontally disposed cylinders 44, as well as the vertically arranged cylinders 52.
  • the rear part 12 of the machine 10 is preferably locked with respect to the trench 21 by actuating the rear brake device 30, so that the cylinders arranged horizontally or vertically 44, 52 can bear on the rear portion 12 of the machine 10 to move on the cutting module 18, this displacement may be horizontal and / or vertical.
  • the wall forming means comprises the concreting liquid injectors 22 , so that to advance the machine, the front brake device 36 is actuated, the rear brake device 30 is released and preferably, but not necessarily, the casting liquid is injected, which causes the rear part 12 to move towards the front part 14.
  • the means for forming a wall comprise a device 80 for inserting prefabricated wall elements 82 visible on the figure 12 .
  • the propulsion means comprise horizontally disposed cylinders 44 in the central portion 14. These are able to bear on a prefabricated wall element 80 so as to move the excavation means.
  • the front brake device 36 is actuated to block the front portion 18 of the machine 10, and then the horizontally disposed cylinders 44 are actuated , the latter bearing on the front part 16 to move the machine. rear portion 12 to the front portion 16. Finally, the excavation means is moved forward to advance the front portion 16 of the machine 10.
  • the thrust means preferably comprise at least the jacks of the propulsion means.
  • Land support in the trench area being excavated can be achieved by filling the trench with mud or equivalent material.
  • This support can also be achieved by the side walls of the machine itself, on the trench portion being excavated. Indeed, behind the excavating machine, the trench is filled by the wall that is put in place as and when the machine advance, as already explained.

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Description

  • La présente invention concerne les machines d'excavation destinées à former dans le sol des parois de grandes longueurs, pouvant être continues ou discontinues.
  • Plus précisément, elle concerne une machine pour creuser une tranchée et réaliser une paroi dans ladite tranchée selon la revendication 1.
  • On connaît déjà des machines de ce type, aptes à former des parois.
  • Par exemple, le document DE 730 768 décrit une machine pour excaver des tranchées et construire des parois dans le tranchées et divulgue l'objet du préambule de la revendication 1. Le document US 4 035 024 décrit aussi une machine pour excaver des tranchées. Le document US 3,893,302 décrit une machine et une méthode pour excaver des tranchées et construire des parois dans les tranchées excavées.
  • Cette machine comprend un outil de coupe, disposé dans la partie avant de la machine, ayant la forme d'une chaîne d'excavation sans fin munie de godets.
  • La partie arrière de la machine comprend un conduit vertical pour amener du béton depuis un conteneur situé à l'extérieur de la tranchée vers l'arrière de la machine afin de remplir la tranchée venant d'être creusée.
  • Le pompage du béton dans la tranchée crée une pression hydrostatique sur la partie arrière de la machine, exerçant une poussée motrice dans le sens de l'excavation.
  • Toutefois, cette machine subit la pression hydrostatique du béton et, en tout état de cause, il n'est prévu aucun moyen pour contrôler tant la force de poussée créée par la pression du béton sur les moyens d'excavation, que la vitesse d'avancement de la machine.
  • En effet, il est connu que cette force de poussée et la vitesse d'avancement de l'outil de coupe doivent être maîtrisées, quelle que soit la nature du terrain à excaver.
  • En particulier, l'effort crée par la pression hydraulique est le plus souvent supérieur à la force nécessaire à appliquer sur les outils de coupe.
  • On comprend donc qu'il est nécessaire de contrôler la vitesse d'avancement de la machine ainsi que l'effort de poussée sur les outils de coupe.
  • En outre, dans ce document, il n'est pas possible d'adapter les outils de coupe à la nature du terrain à excaver.
  • Dans le cas où l'on souhaite changer l'outil de coupe, il est nécessaire de changer la machine, ce qui entraîne une perte de temps pouvant paralyser l'avancement d'un chantier de construction.
  • Enfin, la machine décrite dans ce document peut uniquement former des parois de type moulées, alors que dans certaines situations, il peut être intéressant de disposer des éléments de parois préfabriqués dans la tranchée, et ce, sans devoir changer de machine d'excavation, ni d'outil de coupe.
  • La présente invention a pour but de remédier substantiellement aux inconvénients que l'on vient de mentionner.
  • Ce but est atteint grâce au fait que la machine comprend en outre une partie centrale, des moyens de freinage commandables pour ralentir l'avancement ou bloquer une partie au moins de la machine et des moyens commandables de solidarisation et de désolidarisation de la partie centrale respectivement avec les parties avant et arrière de la machine, par quoi on peut changer les types de moyens d'excavation et de moyens de formation d'une paroi.
  • On comprend que les moyens de freinage commandables permettent de contrôler l'avancement de la machine et la force appliquée sur les moyens d'excavation en freinant au moins une partie de la machine lorsque sa vitesse est supérieure à une valeur prédéterminée ou lorsque la force appliquée sur les moyens d'excavation est trop importante.
  • Ainsi, ce contrôle permet d'optimiser l'excavation.
  • En outre, les moyens commandables de solidarisation et de désolidarisation permettent de pouvoir démonter facilement les moyens d'excavation de la partie centrale de la machine. De même, ils permettent de pouvoir démonter facilement les moyens de formation d'une paroi de la partie centrale de la machine.
  • On comprend alors que les moyens d'excavation peuvent être démontés alors que la machine est disposée dans la tranchée, de telle sorte que les moyens d'excavation peuvent être facilement adaptées à la nature du terrain à excaver.
  • Ce démontage permet également de faciliter les opérations de maintenance et d'entretien.
  • En outre, les moyens de formation d'une paroi peuvent également être adaptés à la nature du terrain ou bien au type de paroi que l'on souhaite former. Cela permet en particulier de pouvoir localement modifier la structure de la paroi sans devoir changer de machine d'excavation.
  • On comprend donc que la modularité de la présente machine lui permet de s'adapter à tout type de terrain et à tout type d'exigences quant à la réalisation de parois.
  • Dans un premier mode de réalisation de la machine selon l'invention, les moyens de formation d'une paroi comprennent au moins un injecteur de liquide de bétonnage destiné à remplir la portion de tranchée située derrière la machine, la machine comprend en outre des moyens de guidage situés dans la partie centrale et aptes à modifier la trajectoire en faisant pivoter le front de coupe dans un plan horizontal par rapport à la partie arrière de la machine et les moyens de propulsion comprennent ledit au moins un injecteur de liquide de bétonnage.
  • Par liquide de bétonnage, il faut entendre tout matériau de construction pouvant se trouver à l'état liquide avant durcissement, par exemple du ciment ou du béton.
  • Dans ce mode de réalisation, on utilise et contrôle la poussée exercée par la pression hydrostatique du liquide de bétonnage afin de faire avancer la machine.
  • On comprend que l'orientation du front de coupe influe sur la direction d'avancement de la machine et que la rotation du front de coupe provoque une courbure dans la trajectoire de la machine, de telle sorte qu' il est avantageusement possible de former des parois courbes.
  • Avantageusement, la partie avant de la machine peut pivoter par rapport à la partie arrière de la machine et les moyens de guidage comprennent au moins un vérin fixé entre les parties avant et arrière de la machine, de sorte que l'action dudit au moins un vérin provoque le pivotement de la partie avant par rapport à la partie arrière de la machine.
  • De préférence, les moyens d'excavation sont aptes à pivoter par rapport aux moyens de formation de la paroi selon un axe de rotation sensiblement vertical afin de faire pivoter le front de coupe dans un plan sensiblement horizontal.
  • Avantageusement, les moyens de guidage comprennent au moins deux rangées de vérins, lesdites rangées étant disposées verticalement de part et d'autre d'un axe médian horizontal de la machine.
  • Avantageusement, les moyens de formation d'une paroi comprennent au moins une rangée d'injecteurs disposés verticalement orientés dans la direction opposée au sens d'avancement de la machine, de manière à injecter du liquide de bétonnage sous pression dans la tranchée derrière la machine, par quoi l'injection de liquide sous pression contribue également à propulser la machine.
  • On comprend que l'injection de liquide de bétonnage sous pression permet le remplissage de la tranchée et crée une force de propulsion dirigée dans le sens opposé à ceux du liquide injecté.
  • En outre, lorsque la portion de tranchée qui se trouve en arrière de la machine est remplie de liquide, la pression hydrostatique dudit liquide de bétonnage exerce sur la machine une force de propulsion dirigée selon la direction d'avancement de la machine.
  • Ainsi, l'injection de liquide permet la propulsion de la machine. Selon l'invention, les moyens d'excavation sont mobiles par rapport aux moyens de formation d'une paroi et la machine comprend en outre des moyens de poussée, situés dans la partie centrale de la machine, aptes à exercer sur les moyens d'excavation une force orientée horizontalement et/ou verticalement.
  • De préférence, ces moyens de poussée sont aptes à produire et maîtriser aussi bien une force de poussée, qu'une vitesse de déplacement, quelle que soit la nature du sol à excaver.
  • En particulier, la force de poussée verticale des moyens d'excavation le long du front de coupe permet de « scier » la tranchée.
  • Une force de poussée horizontale des outils de coupe peut être avantageusement associée à la force verticale afin de combiner un effort horizontal et un effort vertical sur le front de coupe.
  • Ce mode d'excavation du type « scie-sauteuse » peut se révéler très efficace, en particulier lorsqu'on veut pouvoir adapter l'outil de coupe à la profondeur de la tranchée à réaliser.
  • Selon l'invention, les moyens d'excavation sont mobiles par rapport aux moyens de formation d'une paroi, et les moyens de propulsion sont situés au moins en partie dans la partie centrale de la machine et sont aptes à déplacer horizontalement et/ou verticalement les moyens d'excavation par rapport aux moyens de formation d'une paroi.
  • Avantageusement, les moyens de freinage comprennent un dispositif de frein arrière apte à bloquer la partie arrière de la machine par rapport à la tranchée et les moyens de propulsion sont aptes à déplacer les moyens d'excavation vers l'avant lorsque la partie arrière de la machine est bloquée par ledit dispositif de frein arrière.
  • On comprend que lorsque le dispositif de frein arrière est actionné, les moyens d'excavation sont mobiles par rapport à la tranchée.
  • De cette façon, il est possible d'exercer une poussée sur les moyens d'excavation en prenant avantageusement appui sur la tranchée grâce au dispositif de frein arrière.
  • Avantageusement, les moyens de formation d'une paroi comprennent un dispositif d'insertion d'éléments de parois préfabriqués à l'arrière de la machine et les moyens de propulsion sont aptes à prendre appui sur un élément de paroi préfabriqué inséré, pour permettre le déplacement horizontal et/ou vertical des moyens d'excavation.
  • Les éléments de parois préfabriqués sont des parois qui ont été moulées préalablement à leur introduction dans la tranchée.
  • Par exemple, certains types de chantiers nécessitent l'emploi de parois comprenant des câbles de précontrainte.
  • De telles parois ne pouvant être formées par moulage in situ, elles sont fabriquées avant leur insertion dans une tranchée.
  • On comprend qu'il peut être intéressant d'insérer localement de telles parois sans avoir à changer de machine, ce que permet la présente invention.
  • De préférence, les moyens de propulsion prennent appui sur le dernier élément de paroi préfabriqué qui a été inséré dans la tranchée et se trouvant immédiatement derrière la machine.
  • Avantageusement, selon un autre mode de réalisation, les moyens de formation d'une paroi comprennent au moins un injecteur de liquide de bétonnage destiné à remplir la portion de tranchée située derrière la machine et les moyens de propulsion comprennent en outre ledit au moins un injecteur de liquide de bétonnage. Selon l'invention, les moyens de freinage comprennent en outre un dispositif de frein avant monté sur l'extrémité avant de la partie centrale et apte à bloquer la partie avant de la machine par rapport à la tranchée, les moyens de propulsion comprennent un dispositif pour déplacer la partie arrière de la machine vers la partie avant lorsque celle-ci est bloquée par ledit dispositif de frein avant.
  • On comprend que lorsque la partie avant de la machine est bloquée par rapport à la tranchée, la partie arrière est mobile par rapport à la tranchée.
  • Ainsi, lorsque la partie avant de la machine est bloquée, la partie arrière est déplaçable vers la partie avant, ce qui permet de faire avancer la partie arrière de la machine dans le sens de l'excavation.
  • Dans un second temps, il est possible de bloquer le dispositif de frein arrière ou de prendre appui sur un élément de paroi préfabriquée ou bien de prendre appui directement sur un volume de liquide injecté afin de déplacer les moyens d'excavation vers l'avant, de manière à faire avancer l'ensemble de la machine.
  • Comme on le comprend, la succession de ces deux mouvements permet l'avancement de la machine, qui peut être préférentiellement mais non nécessairement accompagné d'injection de liquide de bétonnage à l'arrière de la machine.
  • Avantageusement, la machine comprend en outre des moyens de poussée aptes à exercer une poussée horizontale et/ou verticale sur les moyens d'excavation.
  • De préférence, les moyens de poussée sont aptes à produire et maîtriser une force de poussée et/ou une vitesse de déplacement, en fonction de la nature du sol à excaver.
  • En particulier, la poussée verticale des moyens d'excavation le long du front de coupe permet de « scier » la tranchée.
  • Dans cette situation, une poussée horizontale des outils de coupe peut être avantageusement associée à la poussée verticale afin de combiner un effort horizontal et un effort vertical sur le front de coupe.
  • Selon la nature du sol, il peut être intéressant de bloquer la partie arrière de la machine par rapport à la tranchée afin d'assurer un appui stable pour reprendre la réaction due aux mouvements des moyens d'excavation.
  • Avantageusement, les moyens de poussée comprennent au moins un vérin fixé entre la partie avant et la partie arrière, disposé selon une direction substantiellement horizontale et apte à exercer une poussée horizontale sur les moyens d'excavation.
  • De préférence, les vérins sont répartis selon au moins deux rangées de vérins horizontaux, lesdites rangées étant disposées verticalement.
  • Avantageusement, les moyens de poussée comprennent au moins un vérin fixé entre la partie centrale et la partie avant de la machine, disposé selon une direction substantiellement verticale et apte à exercer une poussée verticale sur les moyens d'excavation.
  • De préférence, les moyens de poussée comprennent au moins deux rangées de vérins verticaux, lesdites rangées étant disposées verticalement. Les moyens de freinage commandables comprennent un dispositif de frein avant, de préférence comportant au moins un vérin orienté transversalement par rapport à la trajectoire de la machine et fixé à la partie avant de la machine, ledit au moins un vérin étant muni à son extrémité libre d'une plaque de friction apte à être mise en contact avec une face de la tranchée lorsque ledit vérin est actionné.
  • De préférence, les moyens de freinage commandables comprennent un dispositif de frein arrière comportant au moins un vérin orienté transversalement par rapport à la trajectoire de la machine et fixé à la partie arrière de la machine, ledit au moins un vérin étant muni à son extrémité libre d'une plaque de friction apte à être mise en contact avec une face de la tranchée lorsque ledit vérin est actionné.
  • L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue du dessus de la machine selon l'invention, en cours d'excavation et de formation d'une paroi continue ;
    • la figure 2 est une vue latérale de la machine selon l'invention, représentant une première variante du module de coupe ;
    • la figure 3 est une vue de face de la machine selon l'invention, représentant une première variante du module de coupe ;
    • la figure 4 est une vue latérale de la machine selon l'invention, représentant une deuxième variante du module de coupe ;
    • la figure 5 est une vue de face de la deuxième variante du module de coupe de la machine selon l'invention ;
    • la figure 6 est un détail de la deuxième variante du module de coupe en vue de dessus ;
    • la figure 7 une vue latérale de la machine selon l'invention, représentant une troisième variante du module de coupe ;
    • la figure 8 est une vue de face de la troisième variante du module de coupe de la machine selon l'invention ;
    • la figure 9 est une vue de dessus du premier mode de réalisation de la machine selon l'invention, en cours d'excavation et de formation d'une paroi continue ;
    • la figure 10 est une vue de dessus du deuxième mode de réalisation de la machine selon l'invention, dans lequel la partie arrière est bloquée et les moyens de poussée exercent une poussée sur les moyens d'excavation ;
    • la figure 11 est une vue de dessus du deuxième mode de réalisation de la machine selon l'invention, dans lequel la partie avant est bloquée et les moyens de propulsion déplacent la partie arrière vers la partie avant de la machine ;
    • la figure 12 est une vue de dessus du deuxième mode de réalisation de la machine, dans lequel les moyens de propulsion s'appuient sur un élément de paroi préfabriqué pour déplacer le module d'excavation.
  • Une machine 10 selon l'invention est destinée à la réalisation de parois dans le sol, telles des parois en béton.
  • Elle permet en particulier de réaliser des parois moulées continues rectilignes curvilignes, c'est-à-dire présentant un rayon de courbure, ainsi que des parois discontinues formées par une juxtaposition d'éléments de parois préfabriqués.
  • La machine 10 permet tout d'abord d'excaver une tranchée dans le sol, puis de former une paroi dans la tranchée excavée.
  • En se référant à la figure 1 , on va décrire la structure générale de la machine 10 selon l'invention.
  • Comme on le voit sur la figure 1 , considérée dans le sens de son avancement, la machine 10 comporte une partie arrière 12, une partie centrale 14 et une partie avant 16.
  • Les dimensions de la machine 10 sont telles que sa largeur est sensiblement égale ou légèrement inférieure à la largeur de la paroi à former, sa hauteur vue selon une direction verticale est sensiblement égale ou légèrement inférieure à la profondeur de la paroi à former et sa longueur mesure quelques mètres.
  • La partie arrière 12 de la machine selon l'invention comprend des moyens de formation 18 d'une paroi 20 dans une tranchée 21.
  • En particulier, ces moyens de formation d'une paroi peuvent comporter un module de bétonnage 19, comme représenté sur la figure 1 .
  • Le module de bétonnage 19 comprend de préférence une pluralité d'injecteurs 22 de liquide de bétonnage (par exemple du béton liquide) disposés verticalement sur toute la hauteur de la machine 10.
  • Les injecteurs 22 sont disposés de telle sorte que leurs sorties sont orientées sensiblement selon la direction longitudinale de la tranchée, dans le sens opposé de l'excavation.
  • De préférence, les injecteurs 22 sont disposés selon une rangée verticale.
  • Ces injecteurs 22 sont alimentés par une conduite d'amenée, elle-même reliée à un conteneur de liquide de bétonnage situé en surface (non représentés ici).
  • De préférence, chaque injecteur 22 est alimenté séparément, de telle sorte que le débit et/ou la pression du liquide sortant d'un injecteur 22 est commandable indépendamment des autres.
  • Comme on le voit sur la figure 1 , les moyens de formation 18 d'une paroi comportent de préférence, mais de façon non limitative, deux éléments verticaux 24, 26 de section triangulaire disposés de part et d'autre de la rangée d'injecteurs de manière à former un coffrage 27.
  • Préférentiellement, chaque élément vertical 24, 26 comprend une face parallèle 24a, 26a à la face de la tranchée, vue dans un plan vertical, une face orthogonale 24b, 26b à ladite face de la tranchée et une face inclinée 24c, 26c par rapport à ladite face de la tranchée.
  • Chaque élément vertical 24, 26 comprend à son extrémité, vue dans le sens opposé à celui de l'avancement de la machine, un patin 28 prolongeant l'extrémité dudit élément vertical de manière à empêcher que du béton ne s'insère entre un élément vertical et ladite face de la tranchée 21.
  • Le module de bétonnage 19, et de manière générale, les moyens de formation d'une paroi 18, sont reliés à la partie centrale 14 à l'aide de moyens commandables de solidarisation et de désolidarisation de la partie arrière 12 avec la partie centrale 14 de la machine 10.
  • Ces moyens commandables de solidarisation et de désolidarisation permettent avantageusement de pouvoir changer le type des moyens de formation 18 d'une paroi, tout en laissant dans la tranchée 21 les autres éléments de la machine 10.
  • En se référant aux figures 1 et 2 , on va maintenant décrire la partie centrale 14 de la machine 10.
  • Vue dans le sens d'avancement de la machine 10, ladite partie centrale 14 comprend une extrémité arrière 29 fixée à la partie arrière par les moyens de solidarisation et de désolidarisation de la partie centrale 14 et de la partie arrière, et une extrémité avant 31 fixée à la partie avant 16 par des moyens de solidarisation et de désolidarisation de la partie centrale avec la partie avant 16.
  • La partie centrale 14 comprend en outre des moyens de freinage commandables qui sont aptes à bloquer ou freiner l'avancement de la machine 10 par rapport à la tranchée.
  • Vue dans le sens d'avancement de la machine, les moyens de freinage commandables comprennent un dispositif de frein arrière 30, situé sur l'extrémité arrière 29 de la partie centrale, qui comporte de préférence deux rangées verticales de vérins hydrauliques 32, 34, chaque rangée étant fixée solidairement à l'un des deux côtés latéraux de l'extrémité arrière 29 de la partie centrale 14.
  • De manière préférentielle, chaque vérin 32, 34 est orienté transversalement par rapport à la trajectoire de la machine 10.
  • En outre, chaque vérin hydraulique 32, 34 est muni, à une de ses extrémités, d'une plaque de friction 35 apte à être mise en contact avec la face de la tranchée lorsque le vérin correspondant est actionné.
  • Les plaques de friction 35 sont formées d'un matériau présentant un coefficient de frottement élevé, de telle sorte que, lorsque une plaque est mise en contact avec une face de la tranchée, cela contribue à créer une force de frottement entre la partie centrale 14 et la tranchée 21 de façon à bloquer ou freiner l'avancement d'au moins une partie de la machine 10, en l'espèce la partie arrière 12, qui est fixée à l'extrémité arrière 29 de la partie centrale 14 de la machine 10.
  • Le dispositif de frein arrière 30 est conçu de telle manière que chaque vérin hydraulique 32, 34 est commandable indépendamment des autres. De manière préférentielle, les vérins sont commandables par paire de vérins situés à une même hauteur, chaque paire étant donc commandable indépendamment des autres paires de vérins.
  • D'une manière similaire, les moyens de freinage commandables comprennent en outre un dispositif de frein avant 36 monté sur l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14.
  • Le dispositif de frein avant 36 comprend de préférence deux rangées verticales de vérins hydrauliques 40, 42, chaque rangée étant fixée solidairement à l'un des deux côtés latéraux de l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14.
  • De manière préférentielle, chaque vérin 40, 42 est orienté transversalement par rapport à la trajectoire de la machine 10.
  • En outre, chaque vérin hydraulique 40, 42 est également muni, à une de ses extrémités, d'une plaque de friction 35 apte à être mise en contact avec un bord de la tranchée lorsque le vérin correspondant est actionné.
  • Les plaques de friction 35 sont formées d'un matériau présentant un coefficient de frottement élevé, de telle sorte que, lorsque une plaque 35 est mise en contact avec un bord de la tranchée 21, cela contribue à créer une force de frottement entre la partie centrale 14 et la tranchée 21 de façon à bloquer ou freiner l'avancement d'au moins une partie de la machine 10, en l'espèce la partie avant 16, qui est fixée à l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14 de la machine 10.
  • Le dispositif de frein avant est conçu de telle manière que chaque vérin hydraulique 40, 42 est commandable indépendamment des autres. De manière préférentielle, les vérins sont commandables par paire. En l'espèce, chaque paire de vérins situés à une même hauteur, vue dans une direction verticale, est commandable indépendamment des autres paires de vérins.
  • Evidemment, les dispositifs de frein avant et arrière 30, 36 peuvent être actionnés simultanément ou bien séparément selon le type de freinage ou de blocage recherché. Selon l'invention, les extrémités avant et arrière 29, 31 de la partie centrale 14 sont mobiles l'une par rapport à l'autre, en translation selon la direction longitudinale de la machine 10. Elles sont également mobiles l'une par rapport à l'autre en rotation autour d'un axe horizontal selon la direction verticale et en rotation autour d'un axe vertical selon la direction horizontale.
  • Pour assurer la mobilité en translation longitudinale entre les deux extrémités 29, 31, au moins un vérin 44 est disposé longitudinalement entre les extrémités avant et arrière 29, 31 de la partie centrale 14.
  • Plus précisément, les deux extrémités du vérin 44 sont fixées solidairement aux extrémités avant et arrière 29, 31 de la partie centrale 14, de telle sorte que l'actionnement du vérin 44 provoque le déplacement de l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14 par rapport à l'extrémité arrière 29, et, par suite, le déplacement de la partie avant 16 de la machine 10 par rapport à la partie arrière 12, dans une direction sensiblement parallèle à la trajectoire de la machine 10.
  • De préférence, deux rangées 46, 48 verticales de vérins 44 sont disposées longitudinalement entre lesdites extrémités 29, 31, sur toute la hauteur de la machine de telle sorte que la force de poussée des vérins 44 est sensiblement uniformément répartie sur toute la hauteur de la machine 10.
  • Par poussée, on entend ici tant la force de poussée que la vitesse de déplacement appliqués sur les moyens d'excavation.
  • Toutefois, les vérins 44 peuvent être commandables séparément de telle sorte que la poussée des vérins 44 sur l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14 peut être fonction de la position en hauteur de ce vérin 44.
  • Les rangées sont de préférence disposées de part et d'autre d'un plan médian vertical M de la machine 10.
  • On comprend que de cette manière, on peut également faire pivoter, dans un plan sensiblement horizontal, l'extrémité avant 29 par rapport à l'extrémité arrière 31 dès lors que la course des pistons 50 des vérins 44 d'une des deux rangées 46 est supérieure à celle des pistons des vérins de l'autre rangée 48.
  • Pour assurer la mobilité en translation verticale entre les deux extrémités, au moins un vérin hydraulique 52 est disposé verticalement entre la partie centrale 14 et la partie avant 16 de la machine 10, comme le montre la figure 2 .
  • Plus précisément, une première extrémité du vérin hydraulique 52 est fixée à l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14, tandis qu'une seconde extrémité du vérin 52 est fixée à la partie avant 16 de la machine, de telle sorte que l'actionnement du vérin 52 provoque le déplacement de la partie avant 16 rapport à l'extrémité avant 29 de la partie centrale 14 et, par suite, le déplacement selon une direction sensiblement verticale de la partie avant 16 par rapport à la partie arrière 12 de la machine 10.
  • De préférence, au moins une rangée verticale de vérins 52 est disposée selon la hauteur de la machine 10, de manière à cumuler la puissance des vérins 52 disposés verticalement.
  • Toujours à l'aide des figures, on va maintenant décrire la partie avant 16 de la machine 10 selon l'invention.
  • La partie avant 16 de la machine 10 selon l'invention comprend des moyens d'excavation destinés à creuser la tranchée 12 dans le sens d'avancement de la machine 10.
  • Les moyens d'excavation, appelés également « module de coupe », comprennent des outils de coupe 54 qui sont aptes à excaver la tranchée sur toute sa profondeur. On appelle alors « front de coupe 55», la surface de coupe définie par les outils de coupe 54 des moyens d'excavation.
  • Selon une première variante du module de coupe, représenté sur les figures 1 à 3 , les outils de coupe 54 sont répartis sur toute la hauteur de la machine, chaque outil de coupe 54 étant apte à excaver une portion du front de coupe 55.
  • Dans cette première variante, les outils de coupe 54 comprennent des cylindres rotatifs 56 montés sur des moteurs hydrauliques 58 et s'étendant sensiblement selon la trajectoire de la machine, c'est-à-dire orthogonalement par rapport au front de coupe.
  • De préférence, les cylindres comprennent une pluralité d'éléments de taille 59 disposés sur leur extrémité en vis-à-vis du front de coupe 55 et des éléments de taille 59' disposés sur leur face latérale cylindrique.
  • Comme on le voit sur la figure 3 , selon la première variante, les cylindres 56 sont disposés par paires, réparties de préférence sur toute la hauteur de la machine.
  • En outre, les deux cylindres rotatifs 56, 56' d'une paire présentent un mouvement contrarotatif qui tend à compenser les efforts engendrés.
  • Lorsque la tranchée à réaliser a une largeur réduite, l'outil de coupe peut comporter seulement des cylindres dont les axes sont disposés sur un même segment vertical.
  • De préférence, les cylindres rotatifs 56, 56' sont de telle sorte que la distance minimale entre les deux périphéries des cylindres est de l'ordre de quelques centimètres.
  • Toujours en se référant à la figure 3 , on constate que, pour une paire de cylindres donnée, l'axe de rotation de l'un des deux cylindres est situé en dessous de l'axe de rotation de l'autre cylindre, de telle sorte que l'on définit, pour une paire de cylindres donnée, un cylindre supérieur 56 et un cylindre inférieur 56'.
  • On nomme « d », la distance entre le cylindre inférieur d'une première paire et le cylindre inférieur de la paire située immédiatement sous la première paire.
  • Dans cette première variante, le dispositif de frein arrière 30 est actionné de telle sorte que la partie arrière 12 de la machine 10 est bloquée par rapport à la tranchée 21. Selon l'invention, la machine comprend des moyens de poussée permettent d'exercer une force de poussée horizontale et/ou verticale sur les moyens d'excavation.
  • Les moyens de poussée permettent également de fournir aux moyens d'excavation la vitesse d'avancement nécessaire pour optimiser l'excavation.
  • De préférence, les moyens de poussée comportent les vérins disposés horizontalement 44 ainsi que les vérins disposés verticalement 52.
  • En actionnant les vérins disposés horizontalement 44, on exerce une poussée horizontale sur le module de coupe, ce qui permet aux éléments de taille 59 situés sur l'extrémité des cylindres 56, 56' de venir en contact avec le front de coupe et, par suite, d'excaver la tranchée 21, cette excavation étant complétée par l'action des éléments de taille 59' agissant sous l'effet du mouvement alternatif vertical de l'outil de coupe.
  • En outre, en actionnant les vérins disposés verticalement 52, on provoque un déplacement vertical alternatif des outils de coupe vers le haut puis vers le bas, de préférence d'amplitude au moins égale à d, de manière à scier verticalement la tranchée 21 sur toute la surface du front de coupe.
  • Les éléments coupants 59 situés en périphérie des cylindres 56, 56' contribuent à l'effet de sciage.
  • On comprend que l'association de la poussée verticale et de la poussée horizontale permet le mode de coupe « scie-sauteuse ».
  • En outre, il peut être avantageux de disposer à des hauteurs différentes des outils de coupe de types différents afin d'adapter le module de coupe à la nature du sol à excaver.
  • Dans une deuxième variante 58 du module de coupe, représenté figures 4 et 5 , celui-ci comporte des outils de coupe 60, 62 aptes à excaver la tranchée 21 tout en se déplaçant verticalement, par exemple depuis le fond vers le haut de la tranchée 21.
  • Ces outils de coupe 60, 62 se présentent par exemple sous la forme de deux tarières horizontales 63, chacune étant montée rotative sur un moteur hydraulique 64 dont l'axe de rotation s'étend selon la trajectoire de la machine 10.
  • Le module de coupe 58 peut comprendre également une chaîne sans fin 66 s'étendant verticalement sur toute la hauteur de la machine et sur laquelle sont montés les outils de coupe 60, 62. On pourrait utiliser d'autres moyens pour déplacer les outils de coupe sur la hauteur de la tranchée.
  • On comprend que la chaîne sans fin 66 permet de déplacer verticalement les outils de coupe 60, 62 et que l'excavation de la tranchée 21 a lieu de préférence lors de la remontée des outils de coupe 60, 62, comme on l'a représenté sur les figures 4 et 5 .
  • Dans une troisième variante du module de coupe, représentée sur les figures 7 et 8 , ce module de coupe comporte une pluralité d'outils de coupe 68 répartis verticalement selon une rangée s'étendant selon la hauteur de la machine 10.
  • On nomme « h » la distance séparant deux outils de coupe 68 voisins.
  • Chaque outil de coupe 68 comprend une source 70 de jet de liquide à haute pression apte à déstructurer le sol à excaver.
  • Afin que la source de jet ne soit pas en contact avec le sol à excaver, un dispositif d'appui formant grille 72 est disposé en avant du jet et permet de placer le jet à une distance optimale du sol.
  • Pour excaver la tranchée, on actionne d'une part les sources de jet 70 et d'autre part les vérins disposés verticalement de manière à déplacer alternativement vers le haut puis vers le bas le module de coupe, d'une amplitude au moins égale à h.
  • On comprend que de cette manière, les jets sont aptes à agir sur sensiblement la totalité de la profondeur de la tranchée 21.
  • Avantageusement, cette grille 72 comprend une série de dents 74 disposées le long du bord inférieur de ladite grille 72, afin de faciliter le déplacement de la grille 72 lors de l'avancement du module de coupe et également de « raboter » la partie du sol ayant subie l'action du jet pour favoriser l'excavation.
  • D'une façon générale et quelle que soit la variante considérée, les moyens d'excavation comprennent de préférence des moyens d'évacuation (non représentés ici) pour évacuer les particules provenant de l'excavation, situés sur une zone arrière du module de coupe.
  • Ces moyens d'évacuation peuvent comprendre des buses pour injecter du liquide sous pression à proximité des outils et une conduite 76 pour aspirer le liquide contenant les particules excavées vers la surface, en dehors de la tranchée 21.
  • A l'aide des figures et de la description qui précède, on va maintenant décrire plus en détail deux modes de réalisation de la machine 10 selon l'invention, et plus particulièrement les modes de déplacement.
  • Selon le premier mode de réalisation représenté sur la figure 9 , la machine 10 selon l'invention comporte des moyens de coupe comprenant un module de coupe, de préférence, celui défini dans la première variante détaillée précédemment.
  • La machine 10 comporte en outre des moyens de formation d'une paroi 18 se présentant sous la forme d'un module de bétonnage 19 tel décrit précédemment, ainsi que des moyens de propulsion aptes à faire avancer la machine selon une trajectoire.
  • Ces moyens de propulsions comprennent les injecteurs 22 des moyens de bétonnage 19 ainsi que le coffrage 27.
  • Dans ce premier mode de réalisation, appelé « mode de déplacement continu », la machine selon l'invention forme la paroi moulée au fur et à mesure de l'avancement de la machine.
  • En effet, l'injection de ciment depuis la machine et vers l'arrière de celle-ci dans la direction longitudinale de la machine provoque, par contre réaction, une force de propulsion dirigée vers l'avant de la machine.
  • A cette force de propulsion, s'ajoute la pression hydrostatique du béton liquide qui remplit la partie de la tranchée qui se trouve à l'arrière de la machine.
  • Cette pression hydrostatique crée une force appliquée sur les éléments inclinés 24c, 26c de la tuyère divergente, dont la résultante également dirigée vers l'avant de la machine.
  • On comprend que cette force permet la propulsion de la machine et fournit également une poussée horizontale sur les moyens d'excavation.
  • De manière connue, on sait que la distribution surfacique de pression hydrostatique sur les éléments inclinés du coffrage est telle que la pression augmente avec la profondeur, ce qui implique que la force de propulsion est plus importante en bas de la tranchée 21 qu'en haut.
  • Par conséquent, il est nécessaire de maîtriser ce gradient de pression afin de contrôler de manière active la propulsion de la machine 10.
  • Comme on l'a représenté sur la figure 9 , grâce aux dispositifs de frein avant et arrière 30, 36, il est avantageusement possible de freiner la machine 10 selon l'invention.
  • De surcroît, comme les vérins 32, 34, 40, 42 des dispositifs de frein 30, 36 sont commandables séparément, il est possible d'adapter localement la force de freinage à la force de propulsion s'exerçant sur la machine 10 à une hauteur donnée.
  • En outre, la force exercée par le béton sur la machine 10 est en générale supérieure à la force horizontale qui est nécessaire aux moyens d'excavation.
  • Les dispositifs de frein avant 30 et arrière 36 permettent avantageusement de contrôler de façon active l'avancement de la machine en la freinant dès lors que la force de propulsion est supérieure à la force nécessaire aux moyens d'excavation, ou bien lorsque la vitesse de déplacement des moyens d'excavation est trop importante.
  • La machine selon le premier mode de réalisation de l'invention permet donc de contrôler activement la force exercée par le béton sur elle, ce qui n'était pas prévu dans l'art antérieur décrit précédemment.
  • La machine 10 selon le premier mode de réalisation de l'invention comporte également des moyens de guidage qui comprennent essentiellement les vérins disposés horizontalement 44. Comme on l'a indiqué précédemment, lesdits vérins 44 sont agencés selon deux rangées verticales 46, 48 disposées de part et d'autre d'un plan médian M de la machine 10.
  • Vue de dessus, on peut définir que la machine 10 comporte dans la partie centrale 14, une rangée droite 46 et une rangée gauche 48 de vérins 44 disposés horizontalement.
  • On comprend, à l'aide de la figure 9 , que dès lors que l'on actionne uniquement la rangée droite 46 de vérins 44, en faisant sortir les tiges, le module de coupe pivote, dans un plan sensiblement horizontal, vers la gauche, ce qui a pour conséquence de courber la trajectoire de déplacement de la machine 10.
  • De la même manière que lorsqu'on actionne uniquement la rangée gauche 48 de vérins 44, la trajectoire de déplacement de la machine est courbée vers la droite.
  • Il est donc possible de réaliser des parois moulées continues présentant une courbure non nulle.
  • En outre, grâce aux moyens de solidarisation et de désolidarisation décrits précédemment, il est aisément possible de changer le module de coupe 18 par un autre, pendant la réalisation de la paroi moulée 20 et cela, sans qu'il soit nécessaire d'extraire de la tranchée 21 les parties arrière 12 et centrale 14 de la machine.
  • De surcroît, les vérins disposés horizontalement facilitent l'extraction de la machine 10 de la tranchée 21, ce qui facilite en particulier les opérations de maintenance.
  • Pour cela, on actionne les vérins disposés horizontalement de sorte que le piston rentre dans le corps du vérin 44, ce qui permet de réduire la longueur de la partie centrale 14, donc également celle de la machine 10.
  • Dans ce premier mode de réalisation, on peut avantageusement utiliser la première variante du module de coupe (« scie-sauteuse ») qui est décrite ci-dessus.
  • A l'aide des figures 10 à 12 , on va maintenant décrire le second mode de réalisation de la machine 10 selon l'invention.
  • Dans le second mode de réalisation, la machine 10 selon l'invention comprend des moyens de propulsion qui comportent de manière préférentielle les vérins disposés horizontalement 44, ainsi que les vérins disposés verticalement 52.
  • Pour déplacer la partie arrière de la machine selon le second mode de réalisation de la machine, on bloque de préférence la partie arrière 12 de la machine 10 par rapport à la tranchée 21 en actionnant le dispositif de frein arrière 30, de telle sorte que les vérins disposés horizontalement ou verticalement 44, 52 peuvent prendre appui sur la partie arrière 12 de la machine 10 pour pouvoir déplacer sur le module de coupe 18, ce déplacement pouvant être horizontal et/ou vertical.
  • Selon l'invention, les moyens de formation d'une paroi comprend les injecteurs 22 de liquide de bétonnage, de telle sorte que pour faire avancer la machine, on actionne le dispositif de frein avant 36, on relâche le dispositif de frein arrière 30 et, de préférence mais non nécessairement, on injecte le liquide de bétonnage, ce qui provoque le déplacement de la partie arrière 12 vers la partie avant 14.
  • Ensuite, on stoppe l'injection de liquide de bétonnage, on bloque à nouveau le dispositif de frein arrière 30, on relâche le dispositif de frein avant 36 et on actionne à nouveau les vérins disposés horizontalement 44 et/ou verticalement 52 pour faire avancer la partie avant 16 de la machine 10.
  • On comprend que la succession de ces mouvements permet de faire avancer la machine 10 en mode de déplacement « ver de terre » dans lequel on avance alternativement la partie avant puis la partie arrière de la machine.
  • Selon une deuxième variante, les moyens de formation d'une paroi comprennent un dispositif 80 d'insertion d'éléments de parois préfabriqués 82 visible sur la figure 12 .
  • Selon cette variante, représentée sur la figure 12 , les moyens de propulsion comprennent les vérins disposés horizontalement 44 dans la partie centrale 14. Ces derniers sont aptes à prendre appui sur un élément de paroi préfabriqué 80 de manière à déplacer les moyens d'excavation.
  • Pour faire avancer la machine 10 selon l'invention, on actionne le dispositif de frein avant 36 pour bloquer la partie avant 18 de la machine 10 puis on actionne les vérins disposés horizontalement 44, ces derniers prenant appui sur la partie avant 16 pour déplacer la partie arrière 12 vers la partie avant 16. Enfin, on déplace vers l'avant les moyens d'excavation afin de faire avancer la partie avant 16 de la machine 10.
  • Là encore, on comprend que la succession de ces mouvements permet l'avancement de la machine selon l'invention.
  • Dans ce deuxième mode de réalisation de la machine, il est également possible d'utiliser avantageusement la première variante du module de coupe qui permet le mode « scie-sauteuse ».
  • Dans ce cas, les moyens de poussée comprennent de préférence au moins les vérins des moyens de propulsion.
  • Le soutènement des terres dans la zone de la tranchée en cours d'excavation peut être réalisé en remplissant la tranchée à l'aide d'une boue ou d'un matériau équivalent.
  • Ce soutènement peut également être réalisé par les parois latérales de la machine elle-même, sur la portion de tranchée en cours d'excavation. En effet, derrière la machine d'excavation, la tranchée est remplie par la paroi qui est mise en place au fur et à mesure de l'avance de la machine, ainsi qu'on l'a déjà expliqué.

Claims (14)

  1. Machine (10) pour creuser une tranchée (21) et réaliser une paroi dans ladite tranchée (21), apte à avancer selon une trajectoire, ladite machine comprenant des parties arrière (12) et avant (16), considérées dans le sens d'avancement de la machine (10), et
    • des moyens d'excavation (54, 56, 56', 58, 59, 60, 62, 63, 66, 68) disposés dans la partie avant (16) de la machine et définissant un front de coupe sensiblement vertical (55),
    • des moyens de formation (18, 19, 22, 80) d'une paroi situés dans la partie arrière (12) de la machine,
    • des moyens de propulsion (22, 44, 52) aptes à faire avancer la machine selon ladite trajectoire, où la machine comprend en outre une partie centrale (14), comprenant une extrémité avant (31) et une extrémité arrière (29) mobiles l'une par rapport à l'autre, disposée entre les parties arrière (12) et avant (16), des moyens commandables de solidarisation et de désolidarisation de la partie centrale (14) respectivement avec les parties avant (16) et arrière (12) de la machine (10), par quoi on peut changer les types de moyens d'excavation (54, 56, 56', 58, 59, 60, 62, 63, 66, 68) et de moyens de formation (18, 19, 22, 80) d'une paroi, en ce que les parties avant (16), centrale (14) et arrière (12) sont essentiellement logées dans la tranchée (21) lors du fonctionnement de la machine, en ce que les moyens d'excavation sont mobiles par rapport aux moyens de formation d'une paroi, en ce que les moyens de propulsion (22, 44, 52) sont situés au moins en partie dans la partie centrale (14) de la machine et sont aptes à déplacer horizontalement et/ou verticalement les moyens d'excavation (54, 56, 56', 58, 59, 60, 62, 63, 66, 68) par rapport aux moyens de formation (18, 19, 22, 80) d'une paroi, caractérisée en ce que la machine (10) comprend en outre des moyens de freinage commandables (30, 36) pour ralentir l'avancement ou bloquer au moins l'une des parties (12, 14, 16) de la machine (10), en ce que les moyens de freinage (30, 36) comprennent en outre un dispositif de frein avant (36) monté sur l'extrémité avant de la partie centrale et apte à bloquer la partie avant (16) de la machine par rapport à la tranchée et en ce que lesdits moyens de propulsion (22, 44, 52) sont aptes à déplacer la partie arrière de la machine vers la partie avant lorsque celle-ci est bloquée par ledit dispositif de frein (30, 36) avant.
  2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de formation d'une paroi (18, 19, 22, 80) comprennent au moins une rangée d'injecteurs (22) disposés verticalement orientés dans la direction opposée au sens d'avancement de la machine (10), de manière à injecter du liquide de bétonnage sous pression dans la tranchée derrière la machine (10), par quoi l'injection de liquide sous pression contribue également à propulser la machine.
  3. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de freinage (30, 36) comprennent un dispositif de frein arrière (36) apte à bloquer la partie arrière de la machine par rapport à la tranchée et en ce que les moyens de propulsion sont aptes à déplacer les moyens d'excavation vers l'avant lorsque la partie arrière de la machine est bloquée par ledit dispositif de frein arrière (36).
  4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de formation d'une paroi comprennent un dispositif (80) d'insertion d'éléments de parois préfabriqués (82) à l'arrière de la machine, et en ce que les moyens de propulsion (22, 44, 52) sont aptes à prendre appui sur un élément de paroi préfabriquée (82) insérée, pour permettre le déplacement horizontal et/ou vertical des moyens d'excavation.
  5. Machine selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens de formation d'une paroi comprennent au moins un injecteur (22) de liquide de bétonnage destiné à remplir la portion de tranchée située derrière la machine et en ce que les moyens de propulsion (22, 44, 52) comprennent en outre ledit au moins un injecteur de liquide de bétonnage.
  6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la machine comprend en outre des moyens de poussée (22, 44, 52) aptes à exercer une poussée horizontale et/ou verticale sur les moyens d'excavation (54, 56, 56', 58, 59, 60, 62, 63, 66, 68).
  7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de poussée comprennent au moins un vérin (44) fixé entre la partie avant (16) et la partie arrière (12), disposé selon une direction substantiellement horizontale et apte à exercer une poussée horizontale sur les moyens d'excavation.
  8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de poussée (22, 44, 52) comprennent au moins deux rangées (46, 48) de vérins horizontaux, lesdites rangées étant disposées verticalement.
  9. Machine selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que les moyens de poussée (22, 44, 52) comprennent au moins un vérin (52) fixé entre la partie centrale (14) et la partie avant de la machine (10), disposé selon une direction substantiellement verticale et apte à exercer une poussée verticale sur les moyens d'excavation.
  10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de poussée (22, 44, 52) comprennent au moins deux rangées de vérins verticaux, lesdites rangées étant disposées verticalement.
  11. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le dispositif de frein avant (30) comporte au moins un vérin (40, 42) orienté transversalement par rapport à la trajectoire de la machine et fixé à la partie centrale de la machine, ledit au moins un vérin (40, 42) étant muni à son extrémité libre d'une plaque de friction (35) apte à être mise en contact avec une face de la tranchée lorsque ledit vérin est actionné.
  12. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les moyens de freinage commandables comprennent un dispositif de frein arrière (36) comportant au moins un vérin (32, 34) orienté transversalement par rapport à la trajectoire de la machine et fixé à la partie centrale de la machine, ledit au moins un vérin (32, 34) étant muni à son extrémité libre d'une plaque de friction (35) apte à être mise en contact avec une face de la tranchée lorsque ledit vérin est actionné.
  13. Machine selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les moyens d'excavation (54, 56, 56', 58, 59, 60, 62, 63, 66, 68) peuvent être déplacés horizontalement et/ou verticalement par rapport à la partie arrière (12) de la machine.
  14. Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce que le débit et/ou la pression du liquide sortant d'un injecteur (22) est commandable.
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