EP1885973B1

EP1885973B1 - Pistolet d'injection d'un produit de colmatage forme par un melange d'au moins deux solutions

Info

Publication number: EP1885973B1
Application number: EP06764699.2A
Authority: EP
Inventors: Charline Lemaire
Original assignee: Individual
Current assignee: EBN
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: WO2006129008A3; US7942613B2; WO2006129008A2; EP1885973A2; FR2886325B1; US20090266009A1; FR2886325A1

Description

La présente invention concerne un pistolet d'injection contrôlée, de produits de colmatage, dans des zones locales d'ouvrages présentant des défauts d'étanchéité à l'eau, ou dans des milieux à stabiliser. Le produit injecté est généralement un mélange de plusieurs constituants chimiques, dans des volumes relatifs pouvant être différents. Ce mélange est injecté au moyen du pistolet et d'une pompe bi composants, selon le domaine d'utilisation, dans des joints de dilatation non étanches, dans des fissures d'ouvrages en béton, tels que tunnels, galeries souterraines, barrages, batardeaux.
Les ouvrages en béton, soumis à une pression d'eau ou enterrés, comportent souvent des défauts d'étanchéité tels que des fissures, des reprises de coulée, des joints de dilatation non étanches, des défauts d'enrobage d'éléments métalliques de construction, des porosités, des nids de gravier, au niveau desquels l'étanchéité n'est pas assurée et où se produisent des fuites d'eau.
Pour assurer l'étanchéité de ces zones locales défectueuses, particulièrement lorsque les fuites liquides sont soumises à une pression et/ou ont un débit élevé, il n'est pas possible d'utiliser du ciment ou du béton pour obturer les zones de fuite. Le temps de prise en masse du béton ou du ciment est trop long pour permettre l'obturation de telles fuites.
Dans le cas où malgré tout on obtiendrait un colmatage des fuites, avec ces matériaux, ce colmatage serait rigide et se casserait rapidement par suite des mouvements de sol, des dilatations ou contractions dues aux différences de température.
Il est connu d'employer deux produits chimiques mélangés avant l'injection dans le béton au moyen d'injecteurs, soit vissés dans le béton au droit du défaut, soit du type expansifs.
Ces injecteurs présentent les défauts importants suivants :

Ces injecteurs après perçage du béton doivent être vissés dans le support, et nécessitent l'utilisation d'outils, leur longueur et diamètre doivent être différents selon l'épaisseur du béton et la nature du problème à résoudre.

Si l'injecteur est trop court ou positionné trop près de la surface du béton, le risque d'arrachage et/ou d'éclatement du support est grand lors de la mise en pression.
Après perçage dans les plans horizontaux ou verticaux, il est nécessaire d'éliminer la poussière de perçage par soufflage ou lavage faute de quoi l'injecteur ne pourra pas remplir son rôle, les fissures ou joints étant remplis de poussière de forage.
Après injection, le plus souvent les injecteurs sont collés par le produit d'injection et ne peuvent être récupérés, ils sont alors laissés en place ou coupés à ras de la surface du support où il s'oxyderont, provoquant ainsi des taches d'oxydation difficiles à supprimer.
Le remplacement quasi systématique des ces injecteurs a une incidence importante sur le poste financier fourniture et main d'oeuvre.
L'injecteur resté en place, bouché par le produit d'injection, ne peut être réinjecté ; une nouvelle perforation est nécessaire.
Si les injecteurs doivent être ôtés du support avec un outil du type « arrache moyeu », l'opération a toutes les chances de provoquer des dommages à la surface du support : celui-ci devra être réparé.
Le pistolet branché sur l'injecteur doit être connecté et déconnecté à chaque injection, ce qui favorise les écoulements de résine sur l'environnement, l'outillage, l'opérateur.
Les ensembles injecteur-pistolet du marché autorisent le contact des différents composants de la résine injectée et nécessitent un nettoyage et une attention constants, les produits chimiques étant polymérisés dans les ensembles injecteurs-pistolets.
Les injecteurs du marché doivent être connectés à un pistolet d'injection, relais obligatoire vers la pompe, compliquant ainsi la procédure d'injection, maintenance, fiabilité avec augmentation des coûts.
Le but de la présente invention est de proposer un pistolet d'injection qui pallie tout ou partie des inconvénients précités.
Il s'agit d'un pistolet d'injection, à travers un trou d'injection, d'un produit de colmatage formé par un mélange d'au moins deux solutions, ledit pistolet d'injection comprenant de manière connue par le document FR.2.553.304 ou US 3 828 980 , qui divulgue le préambule de la revendication 1, un système tubulaire d'injection qui est alimenté, notamment sous pression, en chacune desdites solutions et qui est terminé par une tête d'injection apte à pénétrer dans le trou d'injection.
De manière caractéristique, selon la présente invention, le système tubulaire comporte, pour chaque solution, un conduit de transfert indépendant débouchant de l'extrémité de la tête d'injection, de sorte que le mélange des solutions se fait en dehors de la tête d'injection.
Selon cette disposition particulière, le mélange des solutions chimiques permettant de former le produit de colmatage se fait non pas dans le dispositif d'injection mais à la sortie de celui-ci, dans le défaut d'étanchéité à colmater. Il n'y a donc plus de risque d'encrassement de la tête d'injection par le produit de colmatage polymérisé.
Selon l'invention, un premier conduit de transfert d'une solution donnée est un tube de section transversale circulaire et au moins un autre conduit de transfert d'au moins une autre solution a une section transversale annulaire, qui est délimitée par au moins un tube disposé de manière concentrique autour du premier conduit de transfert. Ainsi, à la sortie de la tête d'injection, la solution véhiculée par le premier conduit de transfert est obligatoirement en contact avec la solution véhiculée par le conduit de transfert qui l'entoure de manière annulaire.
Selon l'invention, la tête d'injection comporte, vers son extrémité, un manchon qui est traversé par les conduits de transfert et qui est expansible, grâce à des moyens d'expansion, entre une position de repos dans laquelle la tête d'injection peut être introduite dans le trou d'injection et une position expansée dans laquelle le manchon s'applique sur les parois du trou d'injection de manière étanche. Grâce à cette disposition, le produit de colmatage ne peut pas refluer vers l'extérieur dans le trou d'injection mais reste obligatoirement localisé dans le défaut à colmater.
Selon l'invention, le manchon expansible est un tube souple à déformation radiale élastique. De plus les moyens d'expansion comportent une pièce de forme tronconique qui est traversée par les conduits de transfert. Enfin la pièce tronconique et le manchon expansible sont déplaçables l'un par rapport à l'autre entre une position de repos dans laquelle la petite base de la pièce tronconique est à proximité d'une ouverture du manchon et une position active dans laquelle la pièce tronconique a pénétré à force à partir de ladite petite base dans ladite ouverture, ce qui entraîne l'augmentation du diamètre extérieur du manchon.
On comprend que la tête d'injection doit pouvoir pénétrer à l'intérieur du trou d'injection jusqu'au placement du manchon expansible au niveau des parois dudit trou injection. Ainsi dans sa position au repos, le manchon doit avoir un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur du trou d'injection. La déformation radiale du tube souple constituant le manchon expansible permet à celui-ci de venir en appui sur les parois du trou d'injection jusqu'à former un joint étanche empêchant le mélange des solutions, en cours de polymérisation, de refluer vers l'extérieur autour de la tête d'injection.
Selon l'invention, le système tubulaire comprend un tube protecteur contenant les conduits de transfert et à l'extrémité duquel est fixé le manchon expansible, notamment par l'intermédiaire d'une bague réceptrice. Le tube protecteur constitue en quelque sorte un étui de protection pour les conduites de transfert. Il permet également la fixation du manchon expansible. La présence de la bague réceptrice permet de former un point de fixation rigide pour le manchon lors de son expansion.
Selon l'invention, le pistolet d'injection de la présente invention comprend un vérin à double action dont l'actionnement commande le double déplacement relatif de la pièce tronconique et du manchon. L'opérateur peut donc tout simplement, après avoir introduit la tête d'injection dans le trou d'injection, commander l'expansion du manchon en actionnant le vérin, puis, après injection du mélange des solutions, le passage du manchon en position de repos de manière à pouvoir retirer la tête d'injection du trou d'injection.
Selon l'invention, le corps du vérin double action est relié à la pièce tronconique par l'intermédiaire des conduits de transfert.
Selon la présente invention, le pistolet d'injection comporte une alimentation en air comprimé. Dans le cas où le vérin double action est du type pneumatique, cette alimentation en air comprimé peut être connectée sur le cylindre du vérin.
De plus, il peut être prévu que l'air comprimé puisse être envoyé dans l'espace entre le tube protecteur et les conduits de transfert jusqu'à l'extrémité de la tête d'injection. L'opérateur peut donc, en actionnant l'alimentation d'air comprimé, réaliser par soufflage l'élimination des poussières de perçage du trou d'injection. Il peut également, en fin d'opération et après retrait de la tête d'injection du trou, éliminer par soufflage le produit de colmatage qui pourrait se trouver sur la surface de la pièce tronconique.
Dans un mode préféré de réalisation, le pistolet d'injection de la présente invention comporte deux sous-ensembles articulés l'un avec l'autre, à savoir :

a) un premier sous-ensemble comprenant les canalisations d'amenée des solutions, les conduits de transfert, la pièce tronconique et le corps du vérin double action et
b) un second sous-ensemble comprenant une poignée de portage, le tube protecteur, le manchon et le cylindre du vérin double action.

Ces deux sous-ensembles sont reliés entre eux par une liaison à charnière permettant le déplacement longitudinal relatif, sans rotation, des deux sous-ensembles l'un par rapport à l'autre lors de l'actionnement du vérin.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'un exemple préféré de réalisation d'un pistolet d'injection perfectionné, illustré par le dessin annexé dans lequel :

La figure 1 est une représentation très schématique des différents constituants du pistolet,
La figure 2 est une vue de côté du pistolet de la figure 1,
La figure 3 est une vue de dessous du pistolet de la figure 1 et
La figure 4 illustre les deux positions, au repos et expansée, du manchon équipant la tête d'injection du pistolet de la figure 1.

Dans le pistolet 30 d'injection qui va être décrit ci-après, le produit colmatant est réalisé à partir d'un mélange de deux solutions chimiques. Ceci n'est pas exclusif de la présente invention, le nombre de solutions chimiques à mélanger pourrait être supérieur à deux.
Dans le cas présent, il peut s'agir notamment d'un mélange d'une solution aqueuse acrylique et d'une solution aqueuse contenant un amorceur de polymérisation, du type de celle décrite dans le document FR.2.630.743 .
En référence à la figure 1, le pistolet d'injection 30 comporte une tête d'injection 31 qui est alimentée par chacune des deux solutions chimiques depuis une première admission 8 pour la solution correspondant à la résine et une seconde admission 11 s'agissant de la solution contenant l'amorceur de polymérisation. Au moins la première admission 8 est équipée d'une valve anti-retour et d'un coupleur rapide 9. Chacune de ces admissions débouche sur le conduit de transfert qui lui est propre. Sur la figure 1, au niveau de la tête d'injection 31, on peut voir les conduits de transfert 3, 4 qui sont disposés de manière concentrique selon l'axe longitudinal de la tête d'injection. Le conduit de transfert 4 est un tube de section circulaire. Il est destiné à véhiculer la solution contenant l'amorceur de polymérisation, alimentée depuis l'admission 11. Le conduit de transfert de la résine, depuis l'admission 8, est véhiculé dans un conduit de transfert annulaire, délimité intérieurement par le premier tube 4 et délimité extérieurement par le second tube 3.
Le pistolet 30 comporte un vérin double action 15 qui peut être pneumatique, électrique, électromécanique ou hydraulique. Sa connexion 2 est adaptée à son mode de fonctionnement. En l'occurrence, il peut s'agir d'une alimentation en air comprimé 1.
Les deux tubes 3, 4, fabriqués notamment en acier inox 316L, sont contenus dans un tube protecteur 20 qui peut être également en acier inox 316L ou en aluminium. Les deux tubes 3, 4 sont solidaires du vérin 15 et à leur autre extrémité d'une pièce tronconique 7, à travers laquelle passent les tubes 3, 4. Sur la figure 1, l'extrémité 17 du premier tube 4 alimentant la solution contenant l'amorceur de polymérisation débouche au-delà du second tube 3.
A l'extrémité distale du tube protecteur 20 est prévue une bague réceptrice 5 permettant la fixation d'un manchon expansible 6. En l'occurrence il s'agit d'un tube souple, déformable radialement de manière élastique.
L'extrémité proximale du tube protecteur 20 est solidaire du cylindre du vérin double action 15.
Globalement, le pistolet d'injection 30 est composé de deux sous-ensembles qui sont articulés l'un à l'autre par une liaison à charnière 19 de manière à permettre le déplacement relatif, l'un par rapport à l'autre, du manchon expansible 6 et de la pièce tronconique 7.
Le premier sous-ensemble comprend les canalisations d'amenée des solutions, les conduites de transfert c'est-à-dire les deux tubes 3, 4, la pièce tronconique 7 et le corps du vérin double action. Le second sous-ensemble comprend le tube protecteur 20, le manchon 6 et le cylindre du vérin double action. Ce second sous-ensemble comprend également un élément de structure sur lequel est fixée une poignée de portage 23.
Sur la figure 4 sont représentées schématiquement les deux positions d'une part au repos (figure 4A) et d'autre part en position expansée (figure 4B).
L'opérateur a tout d'abord procédé au forage d'un trou d'injection 32 ayant un diamètre déterminé D0. Il positionne la tête d'injection 31 de manière à faire pénétrer dans le trou d'injection 32 la pièce tronconique 7 et le manchon expansible 6 en position de repos, ayant dans cet état un diamètre extérieur D1, qui correspond sensiblement au diamètre extérieur du tube protecteur 20. Il actionne ensuite, à partir de la manette 16 le vérin double effet 15 de manière à déplacer le cylindre par rapport au corps du vérin dans le sens de la flèche F (figure 4B). Ce déplacement vers l'arrière par rapport à la poignée de portage 23 va entraîner corrélativement le recul de la pièce tronconique 7 à l'intérieur du trou d'injection 32. Lors de ce déplacement, la petite base 7a de la pièce tronconique 7 qui se trouvait à proximité de l'ouverture distale du manchon 6 pénètre à l'intérieur de ladite ouverture. En fin de déplacement, dans l'exemple qui est représenté à la figure 4B, la pièce tronconique 7 a pénétré totalement à l'intérieur du manchon 6, qui s'est donc déformé radialement, augmentant de manière conséquente le diamètre D1. Cette déformation radiale est prévue pour que le manchon 6, en position expansée, vienne se plaquer fortement contre les parois intérieures du trou d'injection 32, formant une barrière étanche.
C'est dans cette position déployée du manchon 6 que l'opérateur peut en conséquence commander l'arrivée des deux solutions chimiques qui débouchent l'une et l'autre, à travers les conduits de transfert jusqu'à l'extrémité de la tête d'injection, directement dans le trou d'injection 32 et dans la cavité à obturer, sans reflux possible vers l'arrière autour de la tête d'injection 31.
L'actionnement du vérin à double effet 15 entraîne, comme décrit ci-dessus, le recul, par rapport à la poignée 23 du premier sous-ensemble. Pour que ce recul puisse se faire, le pistolet d'injection 30 est équipé d'une charnière d'articulation 19, qui est apte à relier les deux sous-ensembles et encaisser, par un pivotement angulaire, le déplacement relatif de ces deux sous-ensembles.
Cette charnière 19 est constituée de deux plaques 33, 34, reliées l'une à l'autre par un axe transversal de pivotement 35. Chaque plaque 33, 34 est elle-même reliée à un sous-ensemble par un axe de pivotement transversal 36, 37. Dans la position au repos du pistolet d'injection (figure 4A), les deux plaques 33, 34 font entre elles un angle α. A l'issue du recul, manchon 6 en position expansée (figure 4B), les deux plaques 33, 34 font entre elles un angle β supérieur à l'angle α.
Cette charnière montée sur trois axes transversaux parallèles 35, 36, 37, permet un déplacement sans rotation des deux sous-ensembles.
Lorsque l'opération de colmatage est terminée, il suffit à l'opérateur d'actionner la manette 16 de manière à effectuer le déplacement des deux sous-ensembles en sens inverse, pour remettre le manchon 6 dans sa position au repos et réaliser l'extraction de la tête d'injection du trou 32.
Il suffit ensuite à l'opérateur de boucher la portion du trou 32 occupée par le manchon 6 avec un mortier sans retrait. Ainsi, il sera possible ultérieurement de réutiliser le même trou d'injection si nécessaire.
Notamment dans le cas où le pistolet d'injection comporte une alimentation en air comprimé, pour actionner le vérin pneumatique, cette alimentation en air comprimé peut également être utilisée pour d'une part éliminer les poussières provoquées par le forage du trou d'injection et d'autre part nettoyer la pièce tronconique 7 des éventuels dépôts de produit de colmatage qui auraient pu se produire. Dans ce cas, l'alimentation en air comprimé est dirigée dans l'espace entre le tube protecteur 20 et le second tube 3 jusqu'à l'extrémité de la tête d'injection 31. Cet air comprimé débouche par la tête d'injection au niveau de l'ouverture distale du manchon et arrive directement sur la surface externe de la pièce tronconique 7.
Cette pièce tronconique 7 peut être en acier inox ou en matière synthétique. Le tube souple faisant office de manchon peut également être dans une matière synthétique mais qui est souple et suffisamment déformable pour conduire au résultat décrit précédemment.
Les admissions 8, 11 de solutions chimiques sont reliées à une pompe reliée d'une part à un groupe hydraulique et d'autre part aux récipients contenant lesdites solutions. C'est cette pompe qui assure l'alimentation en solution chimique. Elle est connectée au pistolet d'injection 30 en début d'opération et déconnectée en fin d'opération. Il n'y a donc pas de perte de produit ni de nettoyage fastidieux. La connexion et la déconnexion sont réalisées de manière très simple et rapide.
Il peut également être prévu une manette de décharge 10.

Claims

Pistolet d'injection (30), à travers un trou d'injection (32), d'un produit de colmatage formé par un mélange d'au moins deux solutions, comprenant un système tubulaire d'injection qui est alimentéen chacune desdites solutions sous pression et qui est terminé par une tête d'injection apte à pénétrer dans le trou d'injection, le système tubulaire comportant pour chaque solution un conduit de transfert indépendant débouchant de l'extrémité de la tête d'injection (31), de sorte que le mélange des solutions se fait en dehors de la tête d'injection, un premier conduit de transfert étant un tube de section transversale circulaire (4), caractérisé en ce que le ou les autres conduits de transfert ont une section transversale annulaire, étant délimités par un (3) ou des tubes disposés de manière concentrique autour du premier conduit de transfert (4), en ce que la tête d'injection (31) comporte, vers son extrémité, un manchon (6) traversé par les conduits de transfert et qui est expansible, grâce à des moyens d'expansion, entre une position de repos dans laquelle la tête d'injection (31) peut être introduite dans le trou d'injection (32) et une position expansée dans laquelle le manchon s'applique sur les parois du trou d'injection (32) de manière étanche, en ce que le manchon expansible (6) est un tube souple à déformation radiale élastique, en ce que les moyens d'expansion comporte une pièce de forme tronconique (7), traversée par les conduits de transfert, en ce que la pièce tronconique (7) et le manchon expansible (6) sont déplaçables l'un par rapport à l'autre entre une position de repos dans laquelle la petite base du tronc de cône est à proximité d'une ouverture du manchon (6) et une position active dans laquelle la pièce tronconique (7) a pénétré à force dans ladite ouverture, augmentant le diamètre extérieur dudit manchon (6), en ce que le système tubulaire comprend un tube protecteur (20) contenant les conduites de transfert et à l'extrémité duquel est fixé le manchon (6) expansible, en ce qu'il comprend un vérin double action (15), dont l'actionnement commande le double déplacement relatif de la pièce tronconique (7) et du manchon (6), en ce que le corps du vérin double action (15) est relié à la pièce tronconique (7) par l'intermédiaire des conduits de transfert, en ce qu'il comporte une alimentation en air comprimé, connectée sur le cylindre du vérin, et en ce que l'alimentation en air comprimé est agencée de sorte que l'air comprimé est envoyé dans l'espace entre le tube protecteur (20) et les conduits de transfert (3) jusqu'à l'extrémité de la tête d'injection (31), notamment pour le nettoyage de la pièce tronconique.
Pistolet d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte
a. un premier sous-ensemble comprenant les canalisations d'amenée (9,11) des solutions, les conduits de transfert (3,4), la pièce tronconique (7) et le corps du vérin double action (15),

b. et un second sous-ensemble comprenant une poignée de portage (23), le tube protecteur (20), le manchon (6) et le cylindre du vérin double action (15),
et en ce que les deux sous-ensemble sont reliés entre eux par une liaison à charnière (19) permettant le déplacement longitudinal relatif, sans rotation, des deux sous-ensemble lors de l'actionnement du vérin (15).