EP1878833A1

EP1878833A1 - Outil mélangeur pour le traitement d'une portion de sol

Info

Publication number: EP1878833A1
Application number: EP07111964A
Authority: EP
Inventors: Alain Marchand; Bruno Renoud-Lias; Philippe Chagnot; Daniel Perpezat
Original assignee: Compagnie du Sol SARL
Current assignee: Soletanche Freyssinet SA
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2027-07-06
Also published as: FR2903711A1; FR2903711B1; EP1878833B1; ES2438023T3; PL1878833T3

Abstract

Outil mélangeur (10) pour le traitement d'une portion de sol (16), ledit outil étant notamment destiné à être inséré dans une structure tubulaire (12) pour son introduction dans la portion de sol, ledit outil étant caractérisé en ce qu'il comprend : - un arbre rotatif (18) longitudinal présentant une extrémité inférieure ; - au moins un bras rétractable (20, 22) fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre rotatif, et s'étendant latéralement par rapport à la direction longitudinale de l'arbre, ledit bras présentant une position déployée et une position rétractée de telle sorte que, en position déployée, l'envergure de l'extrémité inférieure de l'outil est supérieure au diamètre de la structure tubulaire pour permettre le traitement de la portion de sol par rotation de l'arbre (18) ; - des moyens ressorts (26, 28) disposés entre l'arbre rotatif et le bras rétractable permettant au bras de venir en position rétractée lors de l'insertion de la partie inférieure de l'arbre dans la structure tubulaire (12).

Description

La présente invention se rapporte au domaine des outils destinés à traiter une portion de sol afin notamment d'en améliorer les caractéristiques mécaniques et/ou physiques.
La présente invention concerne plus particulièrement un outil mélangeur pour le traitement d'une portion de sol, ledit outil étant notamment destiné à être inséré dans une structure tubulaire pour son introduction dans la portion de sol.
Par structure tubulaire, on entend une structure présentant une cavité apte au passage de l'outil mélangeur, par exemple un tube, un forage ou toute autre structure convenant à cet effet.
Le document EP 1 630 299 décrit un outil mélangeur qui comprend un arbre dont l'extrémité inférieure est munie d'ailes latérales qui sont actionnées par un mécanisme relié à un double train de tiges s'étendant longitudinalement de manière à être relié en surface à des moyens moteurs.
On comprend que ce type de montage est complexe et onéreux car il nécessite un double train de tiges pour commander l'outil mélangeur.
Un but de l'invention est de fournir un outil mélangeur qui surmonte substantiellement les inconvénients mentionnés ci-dessus.
L'invention atteint son but par le fait que l'outil mélangeur comprend :

un arbre rotatif longitudinal présentant une extrémité inférieure ;
au moins un bras rétractable fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre rotatif, et s'étendant latéralement par rapport à la direction longitudinale de l'arbre, ledit bras présentant une position déployée et une position rétractée de telle sorte que, en position déployée, l'envergure de l'extrémité inférieure de l'outil est supérieure au diamètre de la structure tubulaire pour permettre le traitement de la portion de sol par rotation de l'arbre ;
des moyens ressorts disposés entre l'arbre rotatif et le bras rétractable permettant au bras de venir en position rétractée lors de l'insertion de la partie inférieure de l'arbre dans la structure tubulaire ; et
une conduite (32, 132) longitudinale pour l'injection d'un fluide à proximité de l'extrémité inférieure de l'arbre.

La position déployée est la position naturelle du bras rétractable, c'est-à-dire qu'en l'absence de toute contrainte extérieure, le bras s'étend latéralement par rapport à la direction longitudinale de l'arbre en étant écarté de ce dernier grâce aux moyens ressorts.
Lorsque l'outil est inséré dans la structure tubulaire, on comprend que la paroi interne de la structure tubulaire agit sur le bras pour l'amener en position rétractée, c'est-à-dire vers l'arbre.
De manière préférentielle, dans la position rétractée, le bras s'étend le long de l'arbre rotatif.
On comprend que le bras est apte à passer de la position rétractée vers la position déployée uniquement grâce à l'action des moyens ressorts.
Enfin, on comprend que lorsque l'opération de traitement est terminée, on remonte l'arbre vers la surface, et le bras est amené en position rétractée lors du contact avec l'extrémité inférieure de la structure tubulaire.
Ainsi, le bras de l'outil mélangeur selon la présente invention est apte à se déployer de manière autonome sans être actionné depuis la surface.
Un intérêt de la présente invention est donc de proposer un outil mélangeur ne nécessitant pas de mouvement mécanique relatif de pièces du type tiges ou tubes coaxiaux, et ne nécessitant pas l'utilisation d'énergie du type énergie hydraulique.
Un autre intérêt de l'invention est de pouvoir effectuer une opération de mélange généralement appelée « soil mixing » qui consiste à mélanger le sol déstructuré par la rotation du bras avec un fluide afin de modifier les caractéristiques de la portion de sol traitée.
Au sens de l'invention, ce fluide peut être par exemple un liquide réactif, un coulis ou un gaz transportant des particules solides.
Un liquide réactif peut notamment être utilisé lors d'une opération de dépollution in situ où le sol déstructuré est mélangé avec ce réactif chimique par la rotation du bras rétractable.
Avantageusement, l'outil mélangeur comprend en outre une bague apte à maintenir ledit au moins un bras dans la position rétractée lorsque l'outil est hors de la structure tubulaire.
La bague est notamment utilisée avant d'insérer l'outil dans la structure tubulaire afin de maintenir le bras dans la position rétractée jusqu'à son insertion dans la structure tubulaire.
De manière préférentielle, la bague est ôtée dès que le bras est inséré dans la structure tubulaire.
Avantageusement, ledit au moins un bras s'étend dans un plan axial de l'arbre tout en s'écartant de celui-ci.
De manière préférentielle, ledit au moins un bras est apte à se déployer par rapport à l'axe de l'arbre en formant angle ouvert vers son extrémité inférieure.
Un intérêt est de pouvoir favoriser le déploiement du bras lors de la translation vers le bas de l'outil.
Avantageusement, l'outil selon l'invention comprend en outre des moyens de détection pour détecter lorsque ledit au moins un bras est en position déployée.
On comprend que la distance entre l'extrémité libre du bras et l'axe longitudinal de l'arbre définit sensiblement le rayon de la portion de sol traitée.
Ainsi, dès lors que le bras se trouve dans une position intermédiaire entre la position rétractée et la position déployée, le diamètre de la portion de sol traitée est inférieur au diamètre pour lequel l'outil est prévu, en conséquence de quoi il n'est pas possible de traiter la totalité de la portion de sol.
Les moyens de détection selon l'invention permettent de s'assurer que le bras est effectivement dans sa position déployée et non pas dans une position intermédiaire.
De manière particulièrement avantageuse, les moyens de détection selon l'invention sont notamment aptes à créer une perte de charge dans la conduite.
Un intérêt de la création d'une perte de charge réside dans le fait que l'on sait facilement détecter en surface la présence ou l'absence d'une telle perte de charge, notamment par une mesure de la pression du fluide circulant dans la conduite.
Ainsi, grâce à la présente invention, il n'est pas nécessaire de placer des capteurs à proximité de l'extrémité inférieure de l'outil pour détecter le correct déploiement du bras. De tels capteurs obligent en général de prévoir des passages dans l'arbre pour amener des câbles électriques depuis la surface jusqu'à l'extrémité inférieure de l'outil afin d'alimenter les capteurs en énergie. Cette dernière solution présente notamment l'inconvénient d'être coûteuse et complexe à mettre en oeuvre, contrairement à la solution technique proposée par la présente invention.
De manière préférentielle, une chute sensible de pression mesurée dans la conduite signifie que l'arbre est correctement déployé.
De manière préférentielle, les moyens de détection comportent un objet apte à être maintenu dans la conduite par ledit bras lorsqu'il est en position rétractée, et libéré dès lors que le bras est en position déployée.
De manière préférentielle, l'envergure de l'objet est légèrement inférieure au diamètre de la conduite de façon à ne pas l'obturer.
Au sens de l'invention, « l'objet est libéré » signifie que l'objet peut être entraîné hors de la conduite par l'écoulement du fluide.
On comprend que lorsque l'objet est dans la conduite, il s'oppose à l'écoulement, de sorte que la pression en amont de l'objet est sensiblement supérieure à la pression qui existerait en l'absence de cet objet.
Ainsi, la pression dans la conduite mesurée en surface lorsque le bras est en position rétractée est supérieure à la pression dans la conduite mesurée en surface lorsque le bras est en position déployée, par quoi on détecte facilement que le bras est en position déployée.
Un autre intérêt de l'utilisation de l'objet est que la chute de pression mesurée lors de la libération de l'objet est brusque et, par voie de conséquence, aisément identifiable.
Un autre intérêt est que la position appliquée sur l'objet agit sur le bras de manière à favoriser son ouverture.
De manière préférentielle, l'objet est une bille ayant un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de la conduite.
On peut également prévoir, sans sortir du cadre de la présente invention, l'utilisation d'une pluralité de billes, où chacune est libérée pour informer d'un déploiement du bras.
Avantageusement, le bras comprend un ergot pour maintenir l'objet dans la conduite lorsque le bras est en position rétractée.
On comprend que l'objet est positionné en amont de l'ergot tout en étant retenu par celui-ci lorsque le bras est en position rétractée.
Selon un premier mode de réalisation avantageux de la présente invention, le bras est apte à pivoter selon un axe orthogonal à la direction longitudinale de l'arbre rotatif.
De manière préférentielle, l'axe de pivotement du bras est positionné à distance de l'axe de l'arbre.
Avantageusement, les moyens ressorts comprennent un ressort cylindrique à action angulaire.
Le ressort cylindrique comprend une portion formant cylindre dont l'axe correspond sensiblement à l'axe de pivotement du bras.
On comprend qu'un intérêt du ressort cylindrique à action angulaire est sa compacité.
De manière avantageuse, l'extrémité inférieure de l'arbre comprend en outre un trou débouchant transversal communiquant avec la conduite, et éventuellement un réceptacle pour recevoir l'objet disposé sous le trou débouchant.
On comprend que le réceptacle sert à récupérer l'objet lorsqu'il est libéré.
Dès lors qu'il se trouve dans le réceptacle, l'objet n'obture plus la conduite et le fluide peut s'écouler par le trou débouchant.
De manière préférentielle, le trou débouche du côté du bras de sorte que le fluide puisse être mis en contact avec la partie du sol qui vient d'être déstructurée.
Avantageusement, l'outil selon le premier mode de réalisation de l'invention comporte au moins deux bras rétractables similaires disposés de part et d'autre d'un diamètre de l'arbre rotatif.
Selon un second mode de réalisation avantageux de l'invention, ledit au moins un bras est une lame ressort s'ouvrant en s'étendant vers l'extrémité inférieure de l'outil.
De manière préférentielle, la lame ressort comprend une partie fixée à l'arbre et une partie libre s'étendant vers l'extrémité inférieure de l'outil tout en s'écartant de l'axe de l'arbre.
De manière avantageuse, les moyens ressorts sont constitués par la lame ressort.
On comprend donc que grâce à ce second mode de réalisation, il n'est pas nécessaire d'utiliser des moyens ressorts externes, ce qui simplifie encore la structure de l'outil mélangeur.
De manière préférentielle, l'outil selon l'invention comporte deux bras similaires disposés de part et d'autre d'un diamètre de l'arbre.
L'invention concerne également une installation comprenant un outil mélangeur selon l'invention, un tube apte à être disposé préalablement dans le sol et dans lequel peut être inséré l'outil mélangeur pour atteindre la portion de sol à traiter.
De manière préférentielle, l'extrémité inférieure de la structure tubulaire est chanfreinée ou biseautée de manière à permettre le déploiement progressif de l'outil, ainsi que sa réintroduction ultérieure dans la structure tubulaire.
Une application avantageuse de cette installation est par exemple d'améliorer une portion de sol située sous une voie ferrée, sans polluer le ballast.
Une autre application avantageuse de cette installation est par exemple le traitement d'une portion de sol située en dessous d'une plate-forme ou d'une couche de chaussée.
Une autre application avantageuse de cette installation est le traitement d'une portion de sol située sous un élément de maçonnerie ou en béton telle qu'une semelle, un radier ou un mur. Dans cette application, la structure tubulaire consistera en un forage réalisé dans l'élément que l'outil mélangeur doit traverser pour atteindre la couche à traiter.
En effet, on comprend que grâce à la présente invention, la couche de sol s'étendant le long de la structure tubulaire est avantageusement protégée.
L'invention concerne également un procédé de traitement d'une portion de sol dans lequel on fournit un tube, un outil mélangeur selon l'invention, procédé dans lequel on introduit tout d'abord la structure tubulaire dans le sol jusqu'à la portion de sol à traiter, on insère l'outil dans la structure tubulaire, on déplace l'outil dans la structure tubulaire jusqu'à l'introduction de l'extrémité inférieure de l'outil dans la portion de sol, on déploie le bras rétractable et on opère la rotation de l'arbre tout en injectant un fluide dans la portion de sol par l'extrémité inférieure de l'arbre, par quoi la zone traitée est circonscrite à ladite portion de sol.
L'invention concerne enfin un procédé de traitement d'une portion de sol dans lequel on fournit un tube, un outil mélangeur qui comprend un arbre rotatif ayant une extrémité inférieure munie de moyens mélangeurs déployables, procédé dans lequel on introduit la structure tubulaire dans le sol jusqu'à la portion de sol à traiter, on insère l'outil mélangeur dans la structure tubulaire jusqu'à ce que les moyens mélangeurs soient disposés dans la portion de sol à traiter, on déploie les moyens mélangeurs, on active les moyens mélangeurs tout en injectant un fluide dans la portion de sol à traiter, par quoi la couche de sol s'étendant sur la hauteur de la structure tubulaire n'est pas traitée.
L'invention sera mieux 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, sur lesquels :

la figure 1 est une vue en coupe schématisant l'insertion de l'outil selon le premier mode de réalisation de l'invention dans un tube préalablement introduit dans le sol ;
la figure 2 montre l'outil mélangeur selon le premier mode de réalisation de l'invention dans la phase du déploiement des deux bras ;
la figure 3 est une vue longitudinale en coupe de l'outil mélangeur selon le premier mode de réalisation de l'invention, montrant l'injection de fluide après le déploiement des bras ;
la figure 4 est une vue de l'outil mélangeur selon le second mode de réalisation de l'invention où les deux bras sont en position rétractée tout en étant maintenus par une bague ;
la figure 5 est une vue de l'outil mélangeur selon le second mode de réalisation de l'invention dans laquelle l'outil est inséré dans la structure tubulaire, les bras étant en position rétractée ; et
la figure 6 est une vue de l'outil mélangeur selon le second mode de réalisation de l'invention où les bras sont en position déployée.

L'outil mélangeur selon la présente invention est notamment mais non nécessairement utilisé dans la mise en oeuvre d'un procédé de soil mixing.
Le soil mixing est un procédé qui consiste à traiter une portion de sol en mélangeant le sol déstructuré avec un fluide, tel un coulis ou un réactif, afin d'en changer les propriétés mécaniques, physiques et/ou chimiques.
A l'aide des figures 1 à 3, on va maintenant décrire plus en détail l'outil mélangeur 10 selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
La figure 1 est une vue en coupe prise dans un plan vertical montrant l'insertion de l'outil mélangeur 10 dans une structure tubulaire constituée ici par un tube 12 qui a été préalablement introduit dans le sol 14.
Toutefois, il existe des situations dans lesquelles il n'est pas nécessaire d'utiliser un tube : par exemple lorsqu'il est nécessaire de traverser une couche solide pour atteindre la portion de sol à traiter, on réalise préalablement un forage dans la couche solide, ce forage constituant la structure tubulaire au sens de la présente invention. On comprend donc que dans cette dernière situation, le tubage du forage est optionnel.
Dans la suite de la description détaillée, on décrit le cas particulier dans lequel la structure tubulaire est un tube.
Pour introduire le tube 12 dans le sol 14, il est notamment possible de réaliser un premier forage dans lequel on descend le tube 12.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le tube 12 est disposé sensiblement horizontalement mais on pourrait également décider de le disposer de façon inclinée.
L'outil mélangeur 10 est destiné à traiter une portion de sol 16 située à l'extrémité inférieure du tube 12, celle-ci ayant été matérialisée par les traits en pointillés sur la figure 1.
Comme on le constate sur la figure 1, l'outil mélangeur comprend un arbre rotatif longitudinal 18 fixé à des moyens de rotation non représentés ici mais connus par ailleurs.
Dans cet exemple, l'extrémité inférieure de l'arbre rotatif 18 est pourvue, de manière préférentielle de deux bras rétractables 20,22 similaires qui sont disposés de part et d'autre d'un diamètre de l'arbre. On comprend que les bras 20,22 permettent de déstructurer le sol lors de la rotation de l'arbre.
Dans leur position rétractée représentée sur la figure 1, les deux bras 20,22 s'étendent le long de l'extrémité inférieure de l'arbre 18 en étant maintenus dans cette position par une bague 24.
Conformément à l'invention, la bague 24 sert à maintenir les deux bras 20,22 en position rétractée avant l'insertion de l'outil mélangeur 10 dans le tube 12.
Comme on le voit sur les figures 1 à 3, les deux bras 20,22 sont montés pivotants sur l'extrémité inférieure de l'arbre 18, autour d'axes orthogonaux à la direction longitudinale de l'arbre 18, de telle sorte que les bras 20,22 peuvent s'étendre latéralement par rapport à la direction longitudinale de l'arbre 18.
Des moyens ressorts comprenant des ressorts cylindriques à action angulaire 26,28 sont disposés entre l'arbre rotatif 18 et chacun des deux bras rétractables 20,22, de telle sorte que ces bras ont une tendance naturelle à se déployer par rapport à l'axe de l'arbre 18 grâce à l'action des ressorts 26,28.
De préférence, dans leur position déployée, les bras 20,22 forment un angle ouvert vers l'extrémité inférieure de l'arbre, comme cela est représenté sur la figure 3.
On comprend que lorsque l'extrémité inférieure de l'outil mélangeur 10 est insérée dans le tube 12, les parois internes de celui-ci maintiennent les bras 20, 22 dans une position intermédiaire entre la position rétractée et la position déployée.
Pour ce faire, le diamètre intérieur du tube 12 est légèrement supérieur à l'envergure de l'outil lorsque les bras 20,22 sont en position rétractée.
Lorsque l'extrémité inférieure de l'outil mélangeur 10 commence à sortir de l'extrémité inférieure du tube 12, tout en étant animée d'un mouvement de rotation autour de l'axe de l'arbre 18, les bras 20,22 commencent à se déployer sous l'action des ressorts 26,28, pour ensuite parvenir à leur position déployée représentée sur la figure 3.
De manière préférentielle, l'extrémité inférieure de l'arbre 18 comprend en outre une dent de forage 30 formant pointe pour faciliter la pénétration de l'outil mélangeur 10 dans la portion de sol à traiter.
En position déployée, telle que représentée sur la figure 3, l'envergure e de l'extrémité inférieure de l'outil 10 est supérieure au diamètre extérieur d du tube 12, pour permettre le traitement de la portion de sol 16.
De manière particulièrement avantageuse, l'arbre 18 comprend en outre une conduite longitudinale 32 pour l'injection d'un fluide à proximité de l'extrémité inférieure de l'arbre 18.
Comme on le voit plus particulièrement sur les figures 2 et 3, l'extrémité inférieure de l'arbre 18 comprend en outre un trou débouchant 34 transversal communiquant avec la conduite 32, ce trou étant disposé au-dessus de la dent de forage 30 lorsque cette dernière est présente.
Ce trou débouchant 34 permet de diriger l'écoulement du fluide vers l'intérieur de la portion de sol à traiter.
Le fluide qui est injecté par la conduite 32 dans la portion de sol 16 à traiter peut être un liquide, un réactif, un coulis, un gaz transportant des particules solides ou tout autre type de fluide pour traiter un sol.
L'outil mélangeur selon l'invention peut notamment être utilisé pour réaliser une dépollution in situ du sol en mélangeant le sol déstructuré de la portion de sol par exemple avec un liquide de traitement chimique.
De manière particulièrement avantageuse, l'outil mélangeur conforme à l'invention comprend en outre des moyens de détection 36 pour détecter lorsque les bras 20,22 se trouvent en position déployée.
Pour ce faire, les moyens de détection 36 sont aptes à créer une perte de charge dans la conduite, cette perte de charge étant détectable en surface par la mesure de la pression du fluide s'écoulant dans la conduite 32.
On comprend que lorsque l'on crée localement dans la conduite 32 une perte de charge, la pression du fluide en amont de la perte de charge devient supérieure à celle existant en l'absence de la perte de charge.
En d'autre termes, la création (ou la disparition) d'une perte de charge est détectable en surface par une simple mesure de pression du fluide.
Conformément à l'invention, on s'arrange pour qu'en position rétractée, une perte de charge soit créée dans la conduite 32, tandis qu'en position déployée, cette perte de charge est supprimée.
Dès lors, on comprend que grâce à la présente invention, une simple mesure d'une chute significative de pression du fluide permet de détecter le déploiement des bras 20, 22.
De manière préférentielle, les moyens de détection 36 comportent un objet, par exemple une bille 38, apte à être maintenu dans la conduite 32 par les bras 20,22, lorsqu'ils sont en position rétractée, et libéré dès lors que les bras 20,22 sont en position déployée.
Il n'est pas indispensable que l'objet obture complètement la conduite 32, le but étant ici de créer une perte de charge significative. D'ailleurs, il est avantageux de permettre d'injecter du fluide avant le déploiement des bras 20,22.
Pour créer la perte de charge, la bille 38 présente préférentiellement un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de la conduite 32.
Comme on le voit sur les figures 1 et 3, chacun des deux bras 20,22 comprend un ergot 40,42 pour maintenir la bille 38 dans la conduite lorsque les bras sont en position rétractée.
Comme on le constate sur la figure 3, l'arbre 18 comprend en outre deux fentes longitudinales 43,43' diamétralement opposées, débouchant dans la conduite 32 d'une part, et sur la paroi extérieure de l'arbre 18 d'autre part, de manière à définir un passage pour les ergots 40,42.
L'intérêt d'avoir deux ergots se comprend par le fait que la bille 38 est libérée uniquement lorsque les deux bras 20,22 sont en position déployée. Ainsi, si un seul des deux bras est en position déployée, la bille 38 sera encore maintenue dans la conduite par l'autre bras.
Autrement dit, les moyens de détection permettent de détecter que ces deux bras sont effectivement en position déployée.
De manière préférentielle, les ergots 40,42 sont réalisés de telle façon qu'ils libèrent la bille 38 uniquement lorsque les deux bras sont en position déployée et non pas dans une position intermédiaire.
Au surplus, on comprend que la pression du fluide s'appliquant sur la surface de la bille 38 génère un effort qui est transmis aux ergots 40,42 puis aux bras 20,22 favorisant ainsi leur déploiement.
De manière préférentielle, l'extrémité inférieure de l'arbre 18 comporte en outre un réceptacle 44, qui peut être ménagé dans la dent de forage 30, afin de récupérer la bille 38 lorsque celle-ci a été libérée.
Selon une variante, l'outil 10 ne comporte pas de réceptacle et la bille 38 est perdue dans le sol.
A l'aide des figures 4 à 6, on va maintenant décrire un second mode de réalisation de l'outil mélangeur 100 selon la présente invention.
L'outil mélangeur 100, représenté sur la figure 4, comprend un arbre rotatif 118 ayant une extrémité inférieure qui est munie d'une paire de bras rétractable 120,122, la finalité de ces bras étant la même que celle des bras du premier mode de réalisation de l'outil mélangeur décrit ci-dessus.
Par ailleurs, l'arbre rotatif 118 est fixé à des moyens d'entraînement en rotation non représentés ici.
Chacun des bras 120,122 se présente sous la forme d'une lame ressort s'ouvrant en s'étendant vers l'extrémité inférieure de l'outil 100, la lame ressort étant fixée à l'arbre 118 par l'une de ses deux extrémités, l'autre étant libre et servant à déstructurer le sol.
Conformément à l'invention, la lame ressort constitue les moyens ressorts qui permettent à chacun des deux bras 120,122 de se trouver en position déployée en l'absence de contraintes extérieures. Autrement dit, la position déployée, telle que représentée sur la figure 6, est la position naturelle des bras 120,122, tandis que les figures 4 et 5 montrent les bras 120,122 en position rétractée dans laquelle les extrémités libres des lames ressorts 120,122 sont amenées contre l'arbre 118.
Tout comme dans le premier mode de réalisation, une bague 124 est utilisée pour maintenir les bras en position rétractée avant l'insertion de l'outil dans un tube 112.
Lorsque l'outil est inséré dans le tube 112, les parois internes de celui-ci maintiennent les bras en position rétractée.
L'arbre 118 comporte préférentiellement une conduite longitudinale 132 similaire à la conduite 32 du premier mode de réalisation décrit ci-dessus.
L'outil 100 comprend également, de manière particulièrement avantageuse, des moyens de détection 136, similaires à ceux du premier mode de réalisation de l'invention, comprenant un objet telle une bille 138 permettant de créer une perte de charge dans la conduite 132.
La bille 138 est maintenue dans la conduite par des ergots 140,142 formés sur les bras 120,122 et pouvant s'étendre dans la conduite 132 à travers des fentes 144,146 formées dans la paroi de l'arbre 118.
Comme on le voit sur la figure 6, les bras 120,122 se déploient lorsque l'outil 100 émerge de l'extrémité inférieure du tube 112, libérant ainsi la bille 138, en conséquence de quoi le fluide est injecté dans la portion de sol à traiter 116.
En outre, les deux bras 120,122 sont maintenus en position déployée grâce à un câble 148 reliant les deux bras 120,122. Ce câble 148 permet notamment d'empêcher que les bras 120,22 ne soient trop écartés l'un de l'autre lors de l'opération de traitement du sol, car cela pourrait les endommager.
En position déployée, telle que représentée sur la figure 6, l'envergure e de l'extrémité inférieure de l'outil 100 est supérieure au diamètre extérieur d du tube 112, pour permettre le traitement de la portion de sol 116.
L'invention concerne également une installation pour le traitement d'une portion de sol comprenant un outil mélangeur 10 ou 100 selon l'invention, et une structure tubulaire 12 ou 112 apte à être disposée préalablement dans le sol et dans laquelle peut être inséré l'outil mélangeur 10 ou 100 pour atteindre la portion de sol 16 ou 116 à traiter.
Conformément à l'invention, l'extrémité inférieure de la paroi interne de la structure tubulaire 12 ou 112 est biseautée de manière à permettre le déploiement progressif des bras de l'outil mélangeur selon le premier ou second mode de réalisation, ainsi que la rétractation progressive des bras lors de la remontée de l'outil.
L'invention concerne également un procédé de traitement d'une portion de sol dans lequel on fournit une structure tubulaire, tel par exemple un tube 12 ou 112 et un outil mélangeur selon l'invention, par exemple mais non nécessairement un outil 10, 100 selon le premier ou le second mode de réalisation de l'invention.
Conformément à l'invention, on introduit tout d'abord le tube 12 ou 112 dans le sol jusqu'à la portion de sol 14 à traiter, on insère l'outil 10, 100 dans le tube 12, 112, on déplace l'outil dans le tube jusqu'à l'introduction de l'extrémité inférieure de l'outil 10, 100 dans la portion de sol, on déploie les bras rétractables 20, 22 ou 120, 122 et on opère la rotation de l'arbre 18 ou 118 tout en injectant un fluide dans la portion de sol par l'extrémité inférieure de l'arbre 18 ou 118, par quoi la zone traitée est circonscrite à ladite portion de sol.
Autrement dit, la couche de sol située au dessus de la portion de sol 16 ou 116 est avantageusement protégée.
Un exemple d'application est le traitement d'une portion de sol située sous une voie ferrée.
Grâce à la présente invention, il est en effet possible de traiter la portion de sol en protégeant le ballast soutenant la voie ferrée, grâce à un tubage s'étendant selon la hauteur du ballast.
Il est également possible de traiter une portion de sol se trouvant sous une plate-forme ou sous une couche de chaussée.
Aussi, la présente installation permet de traiter une portion de sol à travers un élément en maçonnerie ou en béton, telle une semelle, un radier ou un mur.
Dans les cas où une couche solide doit être traversée pour atteindre la portion de sol à traiter, on réalise un forage dans cette couche solide, ledit forage constituant la structure tubulaire au sens de l'invention.
On comprend alors que dans ce dernier cas, le tubage du forage est optionnel.
L'installation selon l'invention permet également une dépollution in situ en injectant un liquide de traitement chimique lors de la déstructuration du sol par les bras déployés.
L'invention concerne également un procédé de traitement d'une portion de sol dans lequel on fournit une structure tubulaire, tel par exemple un tube 12 ou 112, un outil mélangeur 10 ou 100 qui comprend un arbre rotatif 18 ou 118 ayant une extrémité inférieure munie de moyens mélangeurs déployables 20,22 ou 120,122, procédé dans lequel on introduit le tube 12 ou 112 dans le sol jusqu'à la portion de sol à traiter, on insère l'outil mélangeur 10 ou 100 dans le tube jusqu'à ce que les moyens mélangeurs soient disposés dans la portion de sol à traiter, on déploie les moyens mélangeurs 20,22 ou 120,122, on active les moyens mélangeurs tout en injectant un fluide dans la portion de sol à traiter, par quoi la couche de sol s'étendant sur la hauteur du tube n'est pas traitée.
Dans ce procédé, il est notamment avantageux d'utiliser un outil mélangeur tel que ceux décrits ci-dessus.
Ce procédé permet notamment de traiter la pollution d'une portion de sol avec un remaniement minimum du sol situé au dessus de la portion de sol à traiter.

Claims

Outil mélangeur (10,100) pour le traitement d'une portion de sol (16,116), ledit outil étant notamment destiné à être inséré dans une structure tubulaire (12,112) pour son introduction dans la portion de sol, ledit outil étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- un arbre rotatif (18, 118) longitudinal présentant une extrémité inférieure ;

- au moins un bras rétractable (20, 22, 120, 122) fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre rotatif, et s'étendant latéralement par rapport à la direction longitudinale de l'arbre, ledit bras (20, 22, 120, 122) présentant une position déployée et une position rétractée de telle sorte que, en position déployée, l'envergure de l'extrémité inférieure de l'outil est supérieure au diamètre de la structure tubulaire pour permettre le traitement de la portion de sol par rotation de l'arbre (18, 118) ;

- des moyens ressorts (26, 28, 120, 122) disposés entre l'arbre rotatif et le bras rétractable permettant au bras de venir en position rétractée lors de l'insertion de la partie inférieure de l'arbre dans la structure tubulaire ; et

- une conduite (32, 132) longitudinale pour l'injection d'un fluide à proximité de l'extrémité inférieure de l'arbre.
Outil mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une bague (24, 124) apte à maintenir ledit au moins un bras (20, 22, 120, 122) dans la position rétractée lorsque l'outil est hors de la structure tubulaire (12, 112)
Outil mélangeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit au moins un bras (20, 22, 120, 122) s'étend dans un plan axial de l'arbre tout en s'écartant de celui-ci.
Outil mélangeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit au moins un bras (20, 22, 120, 122) est apte à se déployer par rapport à l'axe de l'arbre (18, 118) en formant angle ouvert vers son extrémité inférieure.
Outil mélangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de détection (36, 136) pour détecter lorsque ledit au moins un bras (20, 22, 120, 122) est en position déployée.
Outil mélangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de détection (36, 136) sont notamment aptes à créer une perte de charge dans la conduite (32, 132)
Outil mélangeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de détection comportent un objet (38, 138) apte à être maintenu dans la conduite par ledit bras (20, 22, 120, 122) lorsqu'il est en position rétractée, et libéré dès lors que le bras (20, 22, 120, 122) est en position déployée.
Outil mélangeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'objet est une bille (38, 138) ayant un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de la conduite (32, 132).
Outil mélangeur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le bras (20, 22, 120, 122) comprend un ergot (40, 42, 140, 142) pour maintenir l'objet (38, 138) dans la conduite lorsque le bras (20, 22, 120, 122) est en position rétractée.
Outil mélangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le bras (20, 22) est apte à pivoter selon un axe orthogonal à la direction longitudinale de l'arbre (18) rotatif.
Outil mélangeur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens ressorts (26, 28) comprennent un ressort cylindrique à action angulaire (26, 28).
Outil mélangeur selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de l'arbre (18) est munie en outre d'une dent de forage (30) en forme de pointe.
Outil mélangeur selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de l'arbre comprend en outre un trou débouchant (34) transversal communiquant avec la conduite (32), et un réceptacle (44) pour recevoir l'objet disposé sous le trou débouchant.
Outil mélangeur selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux bras rétractables similaires (20, 22) disposés de part et d'autre d'un diamètre de l'arbre rotatif (18).
Outil mélangeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit au moins un bras (120, 122) est une lame ressort s'ouvrant en s'étendant vers l'extrémité inférieure de l'outil (100).
Outil mélangeur selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens ressorts sont constitués par la lame ressort (120, 122).
Outil mélangeur selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il comporte deux bras similaires (120, 122) disposés de part et d'autre d'un diamètre de l'arbre (118).
Outil mélangeur selon la revendication 17, caractérisé en ce que les deux bras (120, 122) sont maintenus en position déployée par un câble (148).
Installation pour le traitement d'une portion de sol comprenant un outil mélangeur (10,100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, et une structure tubulaire (12,112) apte à être disposée préalablement dans le sol et dans laquelle peut être inséré l'outil mélangeur pour atteindre la portion de sol (16,116) à traiter.
Procédé de traitement d'une portion de sol (16, 116) dans lequel on fournit une structure tubulaire(12, 112), un outil mélangeur (10, 100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, procédé dans lequel on introduit tout d'abord la structure tubulaire dans le sol jusqu'à la portion de sol à traiter, on insère l'outil dans la structure tubulaire, on déplace l'outil dans la structure tubulaire jusqu'à l'introduction de l'extrémité inférieure de l'outil dans la portion de sol, on déploie le bras rétractable (20, 22, 120, 122) et on opère la rotation de l'arbre (18, 118) tout en injectant un fluide dans la portion de sol par l'extrémité inférieure de l'arbre, par quoi la zone traitée est circonscrite à ladite portion de sol.
Procédé de traitement d'une portion de sol (16, 116) dans lequel on fournit une structure tubulaire (12, 112), un outil mélangeur (10, 100) qui comprend un arbre rotatif (18, 118) ayant une extrémité inférieure munie de moyens mélangeurs déployables, procédé dans lequel on introduit la structure tubulaire dans le sol jusqu'à la portion de sol à traiter, on insère l'outil mélangeur dans la structure tubulaire jusqu'à ce que les moyens mélangeurs (20, 22, 120, 122) soient disposés dans la portion de sol à traiter, on déploie les moyens mélangeurs, on active les moyens mélangeurs tout en injectant un fluide dans la portion de sol à traiter, par quoi la couche de sol s'étendant sur la hauteur de la structure tubulaire (12, 112) n'est pas traitée.