EP3172383B1 - Dispositif d'ancrage dans un sol multicouches comprenant une bague de liaison - Google Patents

Dispositif d'ancrage dans un sol multicouches comprenant une bague de liaison Download PDF

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EP3172383B1
EP3172383B1 EP15741173.7A EP15741173A EP3172383B1 EP 3172383 B1 EP3172383 B1 EP 3172383B1 EP 15741173 A EP15741173 A EP 15741173A EP 3172383 B1 EP3172383 B1 EP 3172383B1
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EP
European Patent Office
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end portion
hollow rod
connecting ring
casing tube
upper layer
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EP15741173.7A
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German (de)
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EP3172383A1 (fr
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Christian Meline
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Industrielle de Produits Mecaniques Ancr'est Ste
Original Assignee
Industrielle de Produits Mecaniques Ancr'est Ste
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/80—Ground anchors
    • E02D5/801—Ground anchors driven by screwing
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/80—Ground anchors
    • E02D5/808—Ground anchors anchored by using exclusively a bonding material

Definitions

  • the present invention also relates to a method of setting up such an anchoring device.
  • a hollow rod provided with a cutter and extending into the lower layer, or second monolithic layer, and a casing tube extending around the hollow rod in the upper layer, or first layer of loose soil.
  • the casing tube comprises a plurality of force disks increasing the anchoring force of the device in the ground and positioned on the casing tube according to the ground breaking pressure limit to the right of each disk.
  • the hollow stem is first driven into the ground by means of its self-drilling cutting edge until it extends into the lower layer and then the casing tube is screwed into the upper layer around the hollow stem thanks to a penetration disc and the force discs, until the penetration disc bears on the lower layer.
  • each force disk is positioned and sized according to the ground breaking pressure limit to the right of each disk. It is therefore important that each disk is at the depth in the ground for which has been planned so as to fulfill its function optimally.
  • the precise positioning of the envelope tube can be made difficult. Indeed, the surface of the lower layer is often not perfectly flat and the depth of the lower layer can vary locally. Thus, even if depth measurements have been made, it may be that the position of the interface between the lower layer and the upper layer changes locally and varies in a range around the measurement made.
  • the anchoring device in the ground by injecting a sealing material, such as cement or resin into the hollow hollow rod, this material flowing into the ground from the ground. end of the hollow rod present in the lower layer and in the inner volume of the casing tube around the hollow rod.
  • a sealing material such as cement or resin
  • the injected material can leak in the upper layer between the internal volume of the envelope tube and the surface of the lower layer because the envelope tube does not take full support on the lower layer of the soil, which causes a loss of the injected material.
  • One of the aims of the invention is to overcome these disadvantages by proposing an anchoring device in the ground in which the exact positioning of the casing tube in the upper layer is guaranteed and to prevent leakage of sealing material.
  • the invention relates to an anchoring device of the aforementioned type, further comprising a connecting ring extending between the hollow rod and the second end portion of the casing tube, said ring providing a tight connection between said hollow rod. and said second end portion being intended to extend at the interface between the lower layer and the upper layer of the ground.
  • the connecting ring By positioning the connecting ring so that it extends at the interface between the upper layer and the lower layer of soil, it is possible to correctly position the jacket tube since it is put in place relative to at the position of the ring and not with respect to the exact position of the interface between the upper layer and the lower layer of soil.
  • the ring thus makes it possible to override the irregularity of the ground.
  • the ring ensures sealing between the hollow rod and the jacket tube at the interface between the upper layer and the lower layer. Thus, sealing material leaks can be avoided.
  • the terms “lower” and “upper” are defined relative to the direction of penetration of the anchoring device into the ground, i.e. the elements designated as lower extend to a depth larger than the elements designated as being higher.
  • the term “external” is defined by what is turned outward, that is, turned towards the ground when the anchoring device is fixed in the ground, and the term “internal” is defined by what is turned inwardly of the anchoring device, that is to say towards the axis A of the anchoring device.
  • the anchoring device 1 comprises a hollow rod 2 and a casing tube 4 forming two concentric cylindrical elements extending along an axis which is vertical when the anchoring device is installed in the ground.
  • Such an anchoring device is intended to be fixed in a multilayer floor formed of several layers of distinct compositions comprising at least one upper layer 6 and one lower layer 8 of different hardness.
  • the upper layer 6 is formed of a loose material, for example sediments, sand, chippings and more generally unconsolidated materials.
  • the upper layer 6 rests on the lower layer 8 which is formed for example of rocks, such as granite, limestone or hardened concrete and more generally monolithic or consolidated materials.
  • the lower layer 8 thus extends to a greater depth than the upper layer 6 and the surface of the lower layer forms the interface 10 between the upper layer 6 and the lower layer 8, as shown in particular on the Fig. 2 .
  • the hollow rod 2 comprises at least one metal section formed in one piece.
  • the hollow rod 2 is formed of several sections assembled to each other, for example by welding or otherwise.
  • the outer wall of the hollow rod 2 is for example threaded over its entire length.
  • the hollow rod 2 comprises a first end portion 12, or upper end portion with respect to the direction of penetration of the hollow rod 2 into the ground, and a second end portion 14 opposite, said lower end portion with respect to the direction of penetration of the stem in the soil.
  • the length of the hollow rod 2 measured along the axis A depends on the ground in which the anchoring device 1 is intended to be fixed, as will be described later.
  • the first end portion 12 is intended to receive attachment means, not shown, of a structure or a building to anchor in the ground.
  • the second end portion 14 is provided with a 16 self-drilling cutter welded or screwed on this end portion 14 and which has the rigidity characteristics necessary to be able to drill in a rock layer.
  • the diameter of the cutter 16 is greater than the outside diameter of the hollow rod 2.
  • the cutter 16 comprises for example at least one channel 18 placing the internal volume of the hollow rod 2 in fluid communication with the outside of the cutter 16.
  • the self-drilling cutter 16 is known per se and is for example a button cutter hardened steel or carbide or any other cut suitable for drilling in a rocky layer.
  • the casing tube 4 comprises at least one metal section formed in one piece.
  • the casing tube 4 is formed of several sections assembled to each other, for example by welding or otherwise.
  • the casing tube 4 comprises a first end portion 20, or upper end portion, and a second end portion 22, or lower end portion.
  • the casing tube 4 extends around the hollow rod 2 and has an inner diameter substantially equal to the diameter of the cutter and therefore greater than that of the hollow rod 2 so that a space 24 extends between the inner wall of the tube casing 4 and the outer wall of the hollow rod 2.
  • the diameter of the casing tube 4 is not constant and increases in the vicinity of the first end portion 20, the internal diameter of the second end portion 22 remaining substantially equal to the diameter of the cutter 16.
  • the first end portion 20 of the casing tube 4 extends in the vicinity of the first end portion 12 of the hollow rod 2 and the second end portion 22 of the casing tube 4 extends around a predetermined zone 25 of the hollow rod 2 located at a distance from the first end portion 12 of the hollow rod 2 substantially equal to the thickness of the upper layer 6 of the ground as will be described later.
  • the length of the casing tube 4 measured along the axis A depends on the floor in which the anchoring device is intended to be fixed, as will be described later.
  • the envelope tube 4 comprises, at its second end portion 22, a helical penetration disk 26 and, between its first end portion 20 and its second end portion 22, at least one helical stress disk 28.
  • the helical penetration disk 26 and the helical stress disk (s) 28 extend radially outwardly from the outer wall of the casing tube 4.
  • the number of helical stress disks 28 as well as their diameter depends on the ground in which the device anchoring is intended to be fixed, as will be described later.
  • the casing and the helicoidal disks 26 and 28 are for example made of reinforced steel and the disks are for example welded to the casing tube 4.
  • the envelope tube further comprises at its first end portion 20, a fixing plate 30 intended to rest on the ground, that is to say on the surface of the upper layer 6.
  • the first end portion 12 of the hollow rod 2 receives a complementary fixing plate 32 aimed on the hollow rod 2 so as to press the mounting plate 30 of the casing tube 4 against the ground.
  • the complementary mounting plate 32 is for example provided with at least one vent 34 placing the space 24, or internal volume of the casing tube 4, in fluid communication with the atmosphere.
  • the second end portion 22 is fixed to the predetermined zone 25 of the hollow rod 2 by means of a connecting ring 36 fixed on the one hand to the outer wall of the hollow rod 2 and on the other hand to the wall internal wall tube 4. Therefore, the connecting ring 36 comprises an inner wall 38 of a diameter substantially equal to the outer diameter of the hollow rod and an outer wall 40, at least a portion of which has a diameter substantially equal to internal diameter of the casing tube 4.
  • the connecting ring 36 is fixed permanently, for example by welding, on the predetermined zone 25 of the hollow rod 2, respectively in the second end portion 22 of the casing tube, and is received for example by plugging in the second end portion 22 of the casing tube, respectively on the predetermined zone 25 of the hollow rod 2.
  • the connecting ring 36 has a length, measured along the axis A, equal to at least twice have larger outer diameter, preferably at least four times are larger outer diameter.
  • the connecting ring 36 comprises a first zone 42, or upper zone, on which is fixed the second end portion 22 of the casing tube 4 and a second zone 44, or lower zone, extending the first zone 42 downwards and whose wall external 40 is left free, that is to say that the second zone 44 is not surrounded by the casing tube 4, as shown in the figures.
  • the connecting ring 36 is thus arranged to allow, in line with the first zone 42, a hermetic connection between the hollow rod 2 and the casing tube 4.
  • the connecting ring 36 comprises at least one channel 46 extending over the entire length of the connecting ring 36 in a direction parallel to the axis A between its inner wall 38 and its outer wall 40 of so as to place in fluid communication the space 24 with the volume surrounding the free portion of the hollow rod 2 extending from the second zone 44 of the connecting ring to the second end portion 14 of the hollow rod 2.
  • the connecting ring 36 comprises a plurality of channels 46 regularly distributed over the circumference of the connecting ring 36.
  • the connecting ring 36 has a constant outer diameter equal to the inner diameter of the second end portion 22 of the casing tube 4.
  • the first zone 42 and the second zone 44 has a constant diameter.
  • the second zone 44 has a diameter smaller than the diameter of the first zone 44, which is equal to the internal diameter of the second end portion 22 of the envelope tube 4.
  • the first zone 42 is connected to the second zone 44 by a junction zone 48 frustoconical and whose diameter decreases progressively from the diameter of the first zone 42 to the diameter of the second zone 44.
  • the connecting ring 36 comprises a radial shoulder 50 extending radially outwardly of the outer wall of the connecting ring 36 at the junction between the first zone 42 and the second zone 44 of the connecting ring. 36.
  • the shoulder 50 has an annular shape and comprises a first face 52, or upper face, on which rests the end of the second end portion 22 of the casing tube 4.
  • the shoulder 50 comprises a second face 54, or face lower, opposite the first face 52, and comprising drilling elements 56 for drilling the lower layer 8, as will be described later.
  • drilling elements 56 are for example formed by drilling plates.
  • the soil intended to receive the anchoring device comprises at least one upper layer 6 and one lower layer 8. It is however understood that the soil may comprise more than two layers of variable hardness and / or that the soil of the upper layer is not necessarily homogeneous.
  • the development and implementation of the anchoring device 1 begins with an analysis of the soil in which the anchoring device is to be fixed.
  • This analysis may be carried out by any appropriate means, such as coring or excavation, physical probing, by means of a pressuremeter or penetrometer, by electronic sounding using a multi-beam bathymetric sounder for upper layer 6 and by coring for the lower rock layer 8 for example.
  • This analysis aims at determining the thickness of the upper layer 6 and the depth of the interface 10 between the upper layer 6 and the lower layer 8, as well as the density of the upper layer 6 and the cohesion of the lower layer 8.
  • the length of the hollow rod 2 is determined to extend through the upper layer 6 and to penetrate into the lower layer 8 over a drilling depth determined by calculation according to the functions of the soil analysis including the cohesion of the lower layer.
  • the hollow rod 2 is provided to emerge from the ground over a predetermined length.
  • the diameter of the cutter 16 is also determined to form a cavity 58 in the lower layer 8 around the hollow rod 2, this cavity 58 being intended to be filled with sealing material as will be described later.
  • the diameter and the depth of the cavity 58 are chosen as a function of the coefficients of friction between the rock of the lower layer 8 and the sealing material which fills the cavity 58 and between the sealing material and the steel of the hollow rod 2 to provide an adequate sealing force depending on the nature of the soil and the structure to anchor in the ground.
  • the predetermined zone 25 of the hollow rod 2 is identified and selected to extend to the depth of the interface 10 between the lower layer 8 and the upper layer 6.
  • the connecting ring 36 is fixedly fixed to the hollow rod 2
  • the connecting ring 36 is fixed on the predetermined zone 25 and the length of the connecting ring 36 is chosen so that it extends with respect to the interface 10 and extends into the lower layer 8 and into the upper layer of the ground, as shown in FIGS. Fig. 2 , 3 , 5 and 7 .
  • the casing tube 4 is also made according to the soil analysis.
  • the casing tube 4 has a length substantially equal to the thickness of the upper layer 6 of the soil. More specifically, the length of the casing tube 4 is substantially equal to the depth, previously defined as mentioned above, to which the predetermined zone 25 of the hollow rod 2 must extend.
  • the number and dimensions of the helical force disks 28 are also determined. The number as well as the spacing of the helical stress disks 28 are chosen as a function of the thickness of the upper layer 6 as well as its density, the increase in the number of helical disks of effort 28 making it possible to increase the anchoring force of the anchoring device.
  • the diameter of the helical discs is chosen to prevent the recovery torques of forces are too important depending on the ground breaking pressure limit to the right of each disc.
  • the diameter of the discs is not necessarily constant.
  • the distance between two consecutive effort discs 28 is also determined as a function of the diameter of these discs. This distance is between two and five times the diameter of the disk and, advantageously, between three and four times this diameter.
  • the total or cumulative surface of the helical stress disks 28 determines the bearing capacity of the anchoring device 1 in the upper layer 6.
  • the diameter of the helical penetration disk 26 is, for its part, chosen to be equal to or less than the diameter of the helical stress disks 28 so that the helical stress disks can be in engagement with the corresponding layer of the ground.
  • the hollow rod 2 is put in place by screwing, for example using a roto-striker.
  • the hollow rod 2 passes through the upper layer 6 to the lower layer 8 which is pierced by the cutter 16 to the drilling depth determined by calculations. as previously described.
  • the cutter 16 forms a cavity 58 around the hollow rod 2, which has a diameter smaller than that of the cutter 16.
  • the dimensioning of the connecting ring 36 as well as its positioning in the predetermined zone 25 of the hollow rod 2 make the connecting ring closes the cavity 58 when the hollow rod 2 reaches the desired depth in the lower layer 8, as shown in FIGS. Fig. 2 and 3 . In this position, the first zone 42 of the connecting ring 36 extends in the upper layer 6 and the second zone 44 of the connecting ring 36 extends in the lower layer 8.
  • the casing tube 4 is then also put in place by screwing, for example using a roto-striker.
  • the casing tube 4 is screwed into the upper layer 6 by its helical penetration disc 26 and by its helicoidal stress disc (s) 28 around the hollow rod 2 until its second end portion 22 engages on the first region 42 of the connecting ring 36, as shown in FIGS. Fig. 2 and 3 .
  • the connecting ring 36 thus serves as a stop for fixing the casing tube 4 which is positioned in the upper layer 6 referenced with respect to the connecting ring 36. In this position, the casing tube 4 rests on the interface 10 between the upper layer 6 and the lower layer 8 and its fixing plate 30 rests on the surface of the upper layer 6. It should be noted that the locking of the casing tube 4 in this position can be improved thanks to the fixing plate supplementary 32 ( Fig. 6 ) which is screwed on the hollow rod 2 until it bears against the fixing plate 30.
  • a sealing material is injected into the hollow rod 2 by its first end portion 12.
  • a sealing material is for example cement or resin.
  • the sealing material flows in the hollow rod 2 to its second end portion 14 and is injected into the cavity 58 via the channel 18 provided in the cutting edge 16. It should be noted that instead of or in addition to a channel in the cutter, the flow could be through orifices provided in the second end portion 14 of the hollow rod.
  • the sealing material fills the cavity 58 and passes into the space 24 inside the casing tube 4 through the channel (s) 46 provided in the connecting ring 36.
  • the connecting ring 36 prevents leakage of sealing material.
  • the sealing material fills the casing tube 4 and exits outwards through the first end portion 20 of the casing tube 4 or through the vent 34 of the complementary fixing plate 32.
  • the anchoring device 1 is thus perfectly fixed in the ground and positioned optimally.
  • the method of setting up the anchoring device 1 is the same as that described above, by lowering the ring connection 36 along the hollow rod 2 during screwing of the casing tube 4 until the connecting ring enters the cavity 58 and that its second zone 42 extends into the cavity 58.
  • This step can be accompanied of an injection of pressurized water into the casing tube 4 so that this water under pressure is injected along the hollow rod 2 by the channel or channels 46 of the connecting ring 36 to release from this rod 2 the sediments which could have been deposited during the screwing of the hollow rod 2.
  • the connecting ring 36 When the connecting ring 36 is in accordance with the second embodiment shown on the Fig. 4 and 5 , the closing of the cavity 58 and the positioning of the connecting ring 36 is facilitated by the frustoconical shape of the junction zone 48 which abuts against the edge of the cavity 58, as shown in FIG. Fig. 5 .
  • This embodiment is particularly advantageous when the interface 10 between the upper layer 6 and the lower layer 8 has irregularities along the edge of the cavity 58, as shown in FIG. Fig. 5 . Indeed, in this case, it is ensured that the junction zone 48 is in contact with the entire edge of the cavity, even if this edge does not extend to a constant level, as shown in FIG. Fig. 5 .
  • the connecting ring 36 When the connecting ring 36 is in accordance with the third embodiment shown on the Fig. 6 and 7 the positioning of the casing tube 4 is even more precise since its end abuts against the shoulder 50 of the connecting ring 36 and not against the interface 10 between the upper layer 6 and the lower layer 8, as shown in FIG. Fig. 7 . Thus, the possible irregularities of this interface 10 are completely overcome.
  • the depth of the connecting ring 36 can moreover be perfectly adjusted since the connecting ring 36 is able to drill the layer. lower 8 by its drilling elements 56. This improves the anchoring of the connecting ring 36 in the ground and makes the positioning of the reinforcing tube 4 independent of the exact position of the interface 10.
  • the anchoring device combining the anchoring characteristics by drilling and screwing, makes it possible to take into account, in a single device, all the anchoring forces, namely the extraction forces. and attachment on the one hand, and compression and buckling on the other.
  • This anchoring device is suitable for soils having a rocky layer of hardness varying from friable to very hard, located one or more meters deep.
  • the anchoring device described above is particularly advantageous when it is used in a soil comprising as bottom layer 8 a layer of rock of magmatic or sedimentary origin and as upper layer 6 a sedimentary layer of variable hardness.
  • the anchoring force of the anchoring device results from the addition of the sealing forces of the hollow rod 2 in the lower layer 8 by means of the sealing material and the lift forces due to the helical disks. 28 in the upper layer 6.
  • the connecting ring ensures a certain sealing of the anchoring device by avoiding leakage of the sealing material in the upper layer, as described above. This certain seal can be identified when the pressure of the sealing material injected at the end of the injection operation of the sealing material is equal to the pressure at which this material has been injected. Such verification makes it possible to ensure the proper installation of the anchoring device in the ground.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'ancrage dans un sol multicouches du type comprenant au moins une couche supérieure et une couche inférieure, lesdites couches étant de duretés différentes, ledit dispositif comprenant au moins deux éléments cylindriques et concentriques :
    • une tige creuse comprenant au moins un tronçon destiné à s'étendre dans la couche supérieure et dans une partie de la couche inférieure, ladite tige creuse comprenant une première partie extrême munie de moyens d'attache et une seconde partie extrême, opposée à la première partie extrême, munie d'un taillant,
    • un tube enveloppe comprenant au moins un tronçon s'étendant autour d'une partie de la tige creuse et destiné à s'étendre dans la couche supérieure, comprenant une première partie extrême s'étendant au voisinage de la première partie extrême de la tige creuse et une seconde partie extrême, opposée à la première partie extrême, munie d'un disque hélicoïdal de pénétration, le tube enveloppe comprenant, entre la première et la seconde parties extrêmes, au moins un disque hélicoïdal d'effort.
  • La présente invention concerne également un procédé de mise en place d'un tel dispositif d'ancrage.
  • Il est connu des dispositifs d'ancrage dans des sols multicouches permettant l'ancrage de d'édifices ou de structures dans un sol de dureté variable, composé depuis la surface d'une première couche de sol meuble, puis d'une deuxième couche monolithique. Le document WO-2012/123576 décrit par exemple un tel dispositif d'ancrage.
  • Dans un tel dispositif, il est prévu une tige creuse pourvue d'un taillant et s'étendant jusque dans la couche inférieure, ou deuxième couche monolithique, et un tube enveloppe s'étendant autour de la tige creuse dans la couche supérieure, ou première couche de sol meuble. Le tube enveloppe comprend une pluralité de disques d'efforts augmentant l'effort d'ancrage du dispositif dans le sol et positionnés sur le tube enveloppe en fonction de la pression limite de rupture du sol au droit de chaque disque.
  • La tige creuse est d'abord enfoncée dans le sol au moyen de son taillant auto-forant jusqu'à s'étendre dans la couche inférieure puis le tube enveloppe est vissée dans la couche supérieure autour de la tige creuse grâce à un disque de pénétration et aux disques d'effort, jusqu'à ce que le disque de pénétration prenne appui sur la couche inférieure.
  • Comme indiqué précédemment, chaque disque d'effort est positionné et dimensionné en fonction de la pression limite de rupture du sol au droit de chaque disque. Il est donc important que chaque disque se trouve à la profondeur dans le sol pour laquelle il a été prévu de sorte à remplir sa fonction de façon optimal. Cependant, compte-tenu de l'irrégularité des sols, le positionnement précis du tube enveloppe peut être rendu difficile. En effet, la surface de la couche inférieure n'est souvent pas parfaitement plane et la profondeur de la couche inférieure peut donc varier localement. Ainsi, même si des mesures de profondeur ont été effectuées, il se peut que la position de l'interface entre la couche inférieure et la couche supérieure change localement et varie dans une plage autour de la mesure effectuée.
  • En outre, il est connu de sceller le dispositif d'ancrage dans le sol en injectant un matériau de scellement, tel que du ciment ou de la résine dans la tige creuse creuse, ce matériau s'écoulant dans le sol à partir de l'extrémité de la tige creuse présente dans la couche inférieure puis dans le volume interne du tube enveloppe autour de la tige creuse. Cependant, compte-tenu à nouveau de l'irrégularité des sols, le matériau injecté peut fuir dans la couche supérieure entre le volume interne du tube enveloppe et la surface de la couche inférieure car le tube enveloppe ne prend pas complètement appui sur la couche inférieure du sol, ce qui provoque une perte du matériau injecté.
  • L'un des buts de l'invention est de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif d'ancrage dans le sol dans lequel le positionnement exact du tube enveloppe dans la couche supérieure est garanti et permettant d'éviter les fuites de matériau de scellement.
  • A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'ancrage du type précité, comprenant en outre une bague de liaison s'étendant entre la tige creuse et la seconde partie extrême du tube enveloppe, ladite bague assurant une liaison étanche entre ladite tige creuse et ladite seconde partie extrême et étant destinée à s'étendre à l'interface entre la couche inférieure et la couche supérieure du sol.
  • En positionnant la bague de liaison de sorte qu'elle s'étende au niveau de l'interface entre la couche supérieure et la couche inférieure du sol, il est possible de positionner correctement le tube enveloppe puisque celui-ci se met en place par rapport à la position de la bague et non par rapport à la position exacte de l'interface entre la couche supérieure et la couche inférieure du sol. La bague permet donc de passer outre l'irrégularité du sol. En outre, la bague permet d'assurer l'étanchéité entre la tige creuse et le tube enveloppe au niveau de l'interface entre la couche supérieure et la couche inférieure. Ainsi, les fuites de matériau de scellement peuvent être évitées.
  • Selon d'autres caractéristiques du dispositif d'ancrage selon l'invention :
    • la bague de liaison est fixée sur la tige creuse, la seconde partie extrême du tube enveloppe étant emmanchée sur ladite bague de façon hermétique ;
    • la bague de liaison est fixée dans la seconde partie extrême du tube enveloppe, ladite bague de liaison étant emmanchée sur la tige creuse de façon hermétique ;
    • la bague de liaison comprend au moins un canal traversant la bague de liaison selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de la tige creuse et du tube enveloppe, ledit canal plaçant en communication fluidique le volume intérieur du tube enveloppe et le volume s'étendant autour de la deuxième partie extrême de la tige creuse ;
    • la bague de liaison comprend une première zone de premier diamètre externe destinée à s'étendre dans la couche supérieure et une deuxième zone de deuxième diamètre externe destinée à s'étendre dans la couche inférieure, le premier diamètre externe étant supérieur au deuxième diamètre externe, la deuxième partie extrême du tube enveloppe s'étendant sur la première zone de la bague de liaison ;
    • la bague de liaison comprend une zone de jonction s'étendant entre la première zone et la deuxième zone, ladite zone de jonction présentant un diamètre décroissant du premier diamètre au deuxième diamètre, ladite zone de jonction étant destinée à s'étendre à l'interface entre la couche inférieure et la couche supérieure du sol ;
    • la bague de liaison comprend un épaulement radial s'étendant autour de ladite bague, l'extrémité de la deuxième partie extrême du tube enveloppe reposant sur ledit épaulement ;
    • l'épaulement comprend une première face, sur laquelle repose l'extrémité de la deuxième partie extrême du tube enveloppe, et une deuxième face, opposée à la première face, ladite deuxième face étant pourvue d'éléments de forage.
  • Selon un autre aspect, l'invention concerne également un procédé de mise en place d'un dispositif d'ancrage tel que décrit ci-dessus, dans un sol mutlicouches comprenant au moins une couche supérieure et une couche inférieure, lesdites couches étant de duretés différentes, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
    • déterminer l'épaisseur de la couche supérieure et la profondeur de la couche inférieure ;
    • prévoir une tige creuse d'une longueur supérieure à l'épaisseur de la couche supérieure et enfoncer la tige creuse dans le sol à l'aide du taillant de sorte qu'elle traverse la couche supérieure et que sa première partie extrême pénètre dans la couche inférieure,
    • prévoir un tube enveloppe d'une longueur sensiblement égale à l'épaisseur de la couche supérieure et enfoncer le tube enveloppe dans le sol l'aide du disque hélicoïdal de pénétration jusqu'à l'interface entre la couche supérieure et la couche inférieure,
    la bague de liaison étant positionnée sur la tige creuse à une longueur telle que la bague de liaison s'étende à l'interface entre la couche supérieure et la couche inférieure.
  • Selon d'autres caractéristiques du procédé selon l'invention :
    • le procédé comprend une étape de scellement dans laquelle un matériau de scellement est injecté dans la tige creuse par sa première partie extrême, ledit matériau s'écoulant par la deuxième partie extrême de la tige creuse dans le volume autour de la deuxième partie extrême de la tige creuse et dans le volume interne du tube enveloppe en passant par le canal de la bague de liaison de sorte à assurer un scellement du dispositif d'ancrage dans le sol,
    • la couche inférieure est une couche de roche d'origine magmatique ou sédimentaire et en ce que la couche supérieure est une couche sédimentaire de sorte que l'effort d'ancrage du dispositif d'ancrage résulte de la somme des efforts de scellement de la tige creuse dans la couche de roche et des efforts de portance des disques hélicoïdaux du tube enveloppe dans la couche sédimentaire, la bague de liaison garantissant un scellement certain dans la couche de roche.
  • D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la Fig. 1 est une représentation schématique en coupe partielle d'un dispositif d'ancrage selon un premier mode de réalisation de l'invention,
    • la Fig. 2 est une représentation schématique en coupe du dispositif d'ancrage de la Fig. 1 dans un sol mutlicouches,
    • la Fig. 3 est une représentation schématique en coupe de la bague de liaison du dispositif d'ancrage de la Fig. 1,
    • la Fig. 4 est une représentation schématique en coupe partielle d'un dispositif d'ancrage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
    • la Fig. 5 est une représentation schématique en coupe de la bague de liaison du dispositif d'ancrage de la Fig. 4 dans un sol multicouches,
    • la Fig. 6 est une représentation schématique en coupe partielle d'un dispositif d'ancrage selon un troisième mode de réalisation de l'invention, et
    • la Fig. 7 est une représentation schématique en coupe de la bague de liaison du dispositif d'ancrage de la Fig. 6 dans un sol multicouches.
  • Dans la description, les termes « inférieur » et « supérieur » sont définis par rapport au sens de pénétration du dispositif d'ancrage dans le sol, c'est-à-dire que les éléments désignés comme étant inférieurs s'étendent à une profondeur plus grande que les éléments désignés comme étant supérieurs. Le terme « externe » est défini par ce qui est tourné vers l'extérieur, c'est-à-dire tourné vers le sol lorsque le dispositif d'ancrage est fixé dans le sol, et le terme « interne » est défini par ce qui est tourné vers l'intérieur du dispositif d'ancrage, c'est-à-dire vers l'axe A du dispositif d'ancrage.
  • Le dispositif d'ancrage 1 selon l'invention comprend une tige creuse 2 et un tube enveloppe 4 formant deux éléments cylindriques concentriques s'étendant selon un axe À qui est vertical lorsque le dispositif d'ancrage est installé dans le sol.
  • Un tel dispositif d'ancrage est destiné à être fixé dans un sol multicouches formé de plusieurs couches de compositions distinctes comprenant au moins une couche supérieure 6 et d'une couche inférieure 8 de dureté différentes. La couche supérieure 6 est formée d'un matériau meuble, par exemple des sédiments, du sable, des gravillons et de manière plus générale de matériaux non consolidés. La couche supérieure 6 repose sur la couche inférieure 8 qui est formée par exemple de roches, telles que du granite, de calcaires ou bétons endurcis et de manière plus générale de matériaux monolithiques ou consolidés. La couche inférieure 8 s'étend donc à une profondeur plus grande que la couche supérieure 6 et la surface de la couche inférieure forme l'interface 10 entre la couche supérieure 6 et la couche inférieure 8, comme représenté notamment sur la Fig. 2.
  • Comme représenté sur les Fig. 1, 2, 4 et 6, la tige creuse 2 comprend au moins un tronçon métallique formé d'une seule pièce. Alternativement la tige creuse 2 est formée de plusieurs tronçons assemblés les uns aux autres, par exemple par soudage ou autre. La paroi externe de la tige creuse 2 est par exemple filetée sur toute sa longueur. La tige creuse 2 comprend une première partie extrême 12, ou partie extrême supérieure par rapport au sens de pénétration de la tige creuse 2 dans le sol, et une deuxième partie extrême 14 opposée, dite partie extrême inférieure par rapport au sens de pénétration de la tige dans le sol. La longueur de la tige creuse 2 mesurée selon l'axe A dépend du sol dans lequel le dispositif d'ancrage 1 est destiné à être fixé, comme cela sera décrit ultérieurement.
  • La première partie extrême 12 est destinée à recevoir des moyens d'attache, non représentés, d'une structure ou d'un édifice à ancrer dans le sol.
  • La deuxième partie extrême 14 est pourvue d'un taillant 16 auto-foreur soudé ou vissé sur cette partie extrême 14 et qui présente les caractéristiques de rigidité nécessaires pour pouvoir forer dans une couche rocheuse. Le diamètre du taillant 16 est supérieur au diamètre extérieur de la tige creuse 2. Comme représenté sur la Fig. 2, le taillant 16 comprend par exemple au moins un canal 18 plaçant le volume interne de la tige creuse 2 en communication fluidique avec l'extérieur du taillant 16. Le taillant auto-forant16 est connu en soi et est par exemple un taillant à boutons en acier trempé ou en carbure ou tout autre taillant adapté pour forer dans une couche rocheuse.
  • Comme représenté sur les Fig. 1, 2, 4 et 6, le tube enveloppe 4 comprend au moins un tronçon métallique formé d'une seule pièce. Alternativement le tube enveloppe 4 est formée de plusieurs tronçons assemblés les uns aux autres, par exemple par soudage ou autre. Le tube enveloppe 4 comprend une première partie extrême 20, ou partie extrême supérieure, et une deuxième partie extrême 22, ou partie extrême inférieure. Le tube enveloppe 4 s'étend autour de la tige creuse 2 et présente un diamètre interne sensiblement égal au diamètre du taillant et donc supérieur à celui de la tige creuse 2 de sorte qu'un espace 24 s'étend entre la paroi interne du tube enveloppe 4 et la paroi externe de la tige creuse 2. Selon un mode de réalisation, le diamètre du tube enveloppe 4 n'est pas constant et augmente au voisinage de la première partie extrême 20, le diamètre interne de la deuxième partie extrême 22 restant sensiblement égal au diamètre du taillant 16. La première partie extrême 20 du tube enveloppe 4 s'étend au voisinage de la première partie extrême 12 de la tige creuse 2 et la deuxième partie extrême 22 du tube enveloppe 4 s'étend autour d'une zone prédéterminée 25 de la tige creuse 2 située à une distance de la première partie extrême 12 de la tige creuse 2 sensiblement égale à l'épaisseur de la couche supérieure 6 du sol comme cela sera décrit ultérieurement. Ainsi, la longueur du tube enveloppe 4 mesurée selon l'axe A dépend du sol dans lequel le dispositif d'ancrage est destiné à être fixé, comme cela sera décrit ultérieurement.
  • Le tube enveloppe 4 comprend, à sa deuxième partie extrême 22, un disque hélicoïdal de pénétration 26 et, entre sa première partie extrême 20 et sa deuxième partie extrême 22, au moins un disque hélicoïdal d'effort 28. Le disque hélicoïdal de pénétration 26 et le ou les disques hélicoïdaux d'effort 28 s'étendent radialement vers l'extérieur à partir de la paroi externe du tube enveloppe 4. Le nombre de disques hélicoïdaux d'effort 28 ainsi que leur diamètre dépend du sol dans lequel le dispositif d'ancrage est destiné à être fixé, comme cela sera décrit ultérieurement. Le tube enveloppe ainsi que les disques hélicoïdaux 26 et 28 sont par exemple réalisés en acier renforcé et les disques sont par exemple soudés sur le tube enveloppe 4.
  • Selon un mode de réalisation, le tube enveloppe comprend en outre à sa première partie extrême 20, une platine de fixation 30 destinée à reposer sur le sol, c'est-à-dire sur la surface de la couche supérieure 6. Selon un mode de réalisation représenté sur la Fig. 6, la première partie extrême 12 de la tige creuse 2 reçoit une platine de fixation complémentaire 32 visée sur la tige creuse 2 de sorte à plaquer la platine de fixation 30 du tube enveloppe 4 contre le sol. La platine de fixation complémentaire 32 est par exemple pourvue d'au moins un évent 34 plaçant l'espace 24, ou volume interne du tube enveloppe 4, en communication fluidique avec l'atmosphère.
  • La deuxième partie extrême 22 est fixée à la zone prédéterminée 25 de la tige creuse 2 par l'intermédiaire d'une bague de liaison 36 fixée d'une part à la paroi externe de la tige creuse 2 et d'autre part à la paroi interne du tube enveloppe 4. Par conséquent, la bague de liaison 36 comprend une paroi interne 38 d'un diamètre sensiblement égal au diamètre externe celui de la tige creuse et une paroi externe 40, dont au moins une partie présente un diamètre sensiblement égal au diamètre interne du tube enveloppe 4. La bague de liaison 36 est fixée à demeure, par exemple par soudage, sur la zone prédéterminée 25 de la tige creuse 2, respectivement dans la deuxième partie extrême 22 du tube enveloppe, et est reçue par exemple par emmanchage dans la deuxième partie extrême 22 du tube enveloppe, respectivement sur la zone prédéterminée 25 de la tige creuse 2. La bague de liaison 36 présente une longueur, mesurée selon l'axe A, égale à au moins deux fois sont plus grand diamètre extérieur, de préférence à au moins quatre fois sont plus grand diamètre extérieur. La bague de liaison 36 comprend une première zone 42, ou zone supérieure, sur laquelle est fixée la deuxième partie extrême 22 du tube enveloppe 4 et une deuxième zone 44, ou zone inférieure, prolongeant la première zone 42 vers le bas et dont la paroi externe 40 est laissée libre, c'est-à-dire que la deuxième zone 44 n'est pas entourée par le tube enveloppe 4, comme représenté sur les figures. La bague de liaison 36 est ainsi agencée pour permettre, au droit de la première zone 42, une liaison hermétique entre la tige creuse 2 et le tube enveloppe 4.
  • Selon un mode de réalisation, la bague de liaison 36 comprend au moins un canal 46 s'étendant sur toute la longueur de la bague de liaison 36 selon une direction parallèle à l'axe A entre sa paroi interne 38 et sa paroi externe 40 de sorte à placer en communication fluidique l'espace 24 avec le volume entourant la partie libre de la tige creuse 2 s'étendant de la deuxième zone 44 de la bague de liaison jusqu'à la deuxième partie extrême 14 de la tige creuse 2. Selon un mode de réalisation, la bague de liaison 36 comprend une pluralité de canaux 46 régulièrement répartis sur la circonférence de la bague de liaison 36.
  • Selon un premier mode de réalisation représenté sur les Fig. 1 à 3, la bague de liaison 36 présente un diamètre externe constant égal au diamètre interne de la deuxième partie extrême 22 du tube enveloppe 4. Ainsi, selon ce premier mode de réalisation la première zone 42 et la deuxième zone 44 présente un diamètre constant.
  • Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur les Fig. 4 et 5, la deuxième zone 44 présente un diamètre inférieur au diamètre de la première zone 44, qui est égal au diamètre interne de la deuxième partie extrême 22 du tube enveloppe 4. La première zone 42 est liée à la deuxième zone 44 par une zone de jonction 48 de forme tronconique et dont le diamètre décroit progressivement du diamètre de la première zone 42 au diamètre de la deuxième zone 44.
  • Selon un troisième mode de réalisation représenté sur les Fig. 6 et 7, la bague de liaison 36 comprend un épaulement radial 50 s'étendant radialement vers l'extérieur de la paroi externe de la bague de liaison 36 au niveau de la jonction entre la première zone 42 et de la deuxième zone 44 de la bague de liaison 36. L'épaulement 50 présente une forme annulaire et comprend une première face 52, ou face supérieure, sur laquelle repose l'extrémité de la deuxième partie extrême 22 du tube enveloppe 4. L'épaulement 50 comprend une deuxième face 54, ou face inférieure, opposée à la première face 52, et comprenant des éléments de forage 56 permettant de forer la couche inférieure 8, comme cela sera décrit ultérieurement. De tels éléments de forage 56 sont par exemple formés par des plaquettes de forage.
  • L'élaboration et la mise en place d'un dispositif d'ancrage 1 tel que décrit ci-dessus en fonction du sol dans lequel ce dispositif d'ancrage doit être fixé va à présent être décrit.
  • Comme mentionné précédemment, le sol destiné à recevoir le dispositif d'ancrage comprend au moins une couche supérieure 6 et une couche inférieure 8. Il est cependant entendu que le sol peut comprendre plus de deux couches de dureté variable et/ou que le sol de la couche supérieure n'est pas nécessairement homogène.
  • L'élaboration et la mise en place du dispositif d'ancrage 1 commence par une analyse du sol dans lequel le dispositif d'ancrage doit être fixé. Cette analyse peut être effectuée par tous les moyens appropriés, tels que le carottage ou l'excavation, le sondage physique, au moyen d'un pressiomètre ou d'un pénétromètre, par sondage électronique au moyen d'un sondeur bathymétrique multi faisceaux pour la couche supérieure 6 et par carottage pour la couche rocheuse inférieure 8 par exemple. Cette analyse vise à déterminer l'épaisseur de la couche supérieure 6 et la profondeur de l'interface 10 entre la couche supérieure 6 et la couche inférieure 8, ainsi que la densité de la couche supérieure 6 et la cohésion de la couche inférieure 8.
  • En fonction de l'analyse du sol, la longueur de la tige creuse 2 est déterminée pour s'étendre au travers de la couche supérieure 6 et pour pénétrer dans la couche inférieure 8 sur une profondeur de forage déterminée par calcul en fonctions de l'analyse du sol et notamment de la cohésion de la couche inférieure. En outre, la tige creuse 2 est prévue pour émerger du sol sur une longueur prédéterminée.
  • Le diamètre du taillant 16 est également déterminé pour former une cavité 58 dans la couche inférieure 8 autour de la tige creuse 2, cette cavité 58 étant destinée à être remplie de matériau de scellement comme cela sera décrit ultérieurement. Le diamètre et la profondeur de la cavité 58 sont choisis en fonction des coefficients de frottement entre la roche de la couche inférieure 8 et le matériau de scellement qui remplit la cavité 58 et entre le matériau de scellement et l'acier de la tige creuse 2 pour offrir un effort de scellement adéquat en fonction de la nature du sol et de la structure à ancrer dans le sol.
  • De même, en fonction de l'analyse du sol, la zone prédéterminée 25 de la tige creuse 2 est identifiée et choisie pour s'étendre à la profondeur de l'interface 10 entre la couche inférieure 8 et la couche supérieure 6. Dans le cas où la bague de liaison 36 est fixée à demeure à la tige creuse 2, la bague de liaison 36 est fixée sur la zone prédéterminée 25 et la longueur de la bague de liaison 36 est choisie pour qu'elle s'étende en regard de l'interface 10 et se prolonge dans la couche inférieure 8 et dans la couche supérieure du sol, comme représenté sur les Fig. 2, 3, 5 et 7.
  • Le tube enveloppe 4 est également réalisé en fonction de l'analyse du sol. Ainsi, le tube enveloppe 4 présente une longueur sensiblement égale à l'épaisseur de la couche supérieure 6 du sol. Plus précisément, la longueur du tube enveloppe 4 est sensiblement égale à la profondeur, préalablement définie comme mentionnée précédemment, à laquelle la zone prédéterminée 25 de la tige creuse 2 doit s'étendre. Le nombre et les dimensions des disques hélicoïdaux d'effort 28 sont également déterminées. Le nombre ainsi que l'espacement des disques hélicoïdaux d'effort 28 sont choisis en fonction de l'épaisseur de la couche supérieure 6 ainsi que de sa densité, l'augmentation du nombre de disques hélicoïdaux d'effort 28 permettant d'augmenter l'effort d'ancrage du dispositif d'ancrage. Le diamètre des disques hélicoïdaux est choisi pour éviter que les couples de reprise des efforts soient trop importants en fonction de la pression limite de rupture du sol au droit de chaque disque. Le diamètre des disques n'est donc pas nécessairement constant. La distance entre deux disques d'effort 28 consécutifs est également déterminée en fonction du diamètre de ces disques. Cette distance est comprise entre deux et cinq fois le diamètre du disque et, avantageusement, entre trois et quatre fois ce diamètre. La surface totale ou cumulée des disques hélicoïdaux d'effort 28 détermine la portance du dispositif d'ancrage 1 dans la couche supérieure 6.
  • Le diamètre du disque hélicoïdal de pénétration 26 est, quant à lui, choisi pour être égal ou inférieur au diamètre des disques hélicoïdaux d'effort 28 afin que les disques hélicoïdaux d'effort puissent être en prise avec la couche correspondant du sol.
  • La mise en place du dispositif d'ancrage 1 lorsque la bague de liaison 36 est réalisée selon le premier mode de réalisation et lorsqu'elle est fixée à demeure sur la tige creuse 2 va à présent être décrite.
  • La tige creuse 2 est mise en place par vissage, par exemple à l'aide d'un roto-percuteur. La tige creuse 2 traverse la couche supérieure 6 jusqu'à la couche inférieure 8 qui est percée par le taillant 16 jusqu'à la profondeur de forage déterminée par calculs comme décrit précédemment. Comme représenté sur la Fig. 2, le taillant 16 forme une cavité 58 autour de la tige creuse 2, qui présente un diamètre inférieur à celui du taillant 16. Le dimensionnement de la bague de liaison 36 ainsi que son positionnement dans la zone prédéterminée 25 de la tige creuse 2 font que la bague de liaison ferme la cavité 58 lorsque la tige creuse 2 atteint la profondeur souhaitée dans la couche inférieure 8, comme représenté sur les Fig. 2 et 3. Dans cette position, la première zone 42 de la bague de liaison 36 s'étend dans la couche supérieure 6 et la deuxième zone 44 de la bague de liaison 36 s'étend dans la couche inférieure 8.
  • Le tube enveloppe 4 est ensuite mis en place également par vissage, par exemple à l'aide d'un roto-percuteur. Le tube enveloppe 4 se visse dans la couche supérieure 6 par son disque hélicoïdal de pénétration 26 et par son ou ses disques hélicoïdaux d'effort 28 autour de la tige creuse 2 jusqu'à ce que sa deuxième partie extrême 22 s'emmanche sur la première zone 42 de la bague de liaison 36, comme représenté sur les Fig. 2 et 3. La bague de liaison 36 fait ainsi office de butée pour la fixation du tube enveloppe 4 qui se positionne dans la couche supérieure 6 de façon référencée par rapport à la bague de liaison 36. Dans cette position, le tube enveloppe 4 repose sur l'interface 10 entre la couche supérieure 6 et la couche inférieure 8 et sa platine de fixation 30 repose sur la surface de la couche supérieure 6. Il convient de noter que le blocage du tube enveloppe 4 dans cette position peut être amélioré grâce à la platine de fixation complémentaire 32 (Fig. 6) qui est vissée sur la tige creuse 2 jusqu'à venir en appui contre la platine de fixation 30.
  • Dans cette position, il existe une communication fluidique entre la cavité 58 de la couche inférieure 8 et l'espace 24 entre le tube enveloppe 4 et la tige creuse 2 grâce au canal ou canaux 46 de la bague de liaison 36. Cette communication fluidique est étanche, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de communication fluidique entre la cavité 58 et la couche supérieure 6 du fait de la bague de liaison 36, comme visible sur la Fig. 3.
  • Au cours d'une dernière étape, un matériau de scellement est injecté dans la tige creuse 2 par sa première partie extrême 12. Un tel matériau de scellement est par exemple du ciment ou de la résine. Le matériau de scellement s'écoule dans la tige creuse 2 jusqu'à sa deuxième partie extrême 14 et est injecté dans la cavité 58 par le canal 18 prévu dans le taillant 16. Il convient de noter qu'au lieu ou en plus d'un canal dans le taillant, l'écoulement pourrait se faire par des orifices prévus dans la deuxième partie extrême 14 de la tige creuse. Le matériau de scellement rempli la cavité 58 et passe dans l'espace 24 à l'intérieur du tube enveloppe 4 par l'intermédiaire du ou des canaux 46 prévus dans la bague de liaison 36.
  • Grâce à la bague de liaison 36, le matériau de scellement ne peut pas s'échapper dans la couche supérieure 6, qui est poreuse, en passant entre l'interface 10 entre la couche supérieure 6 et la couche inférieure 8 et l'extrémité du tube enveloppe 4 même lorsque le sol présente une irrégularité et que l'extrémité du tube enveloppe n'est pas complètement en appui contre l'interface 10, comme représenté sur la Fig. 5. Par conséquent, la bague de liaison 36 permet d'éviter les fuites de matériau de scellement.
  • Le matériau de scellement remplit le tube enveloppe 4 et ressort vers l'extérieur par la première partie extrême 20 du tube enveloppe 4 ou par l'évent 34 de la platine de fixation complémentaire 32.
  • Le dispositif d'ancrage 1 est ainsi parfaitement fixé dans le sol et positionné de façon optimale.
  • Lorsque la bague de liaison 36 est fixée à demeure dans la deuxième partie extrême 22 du tube enveloppe 4, le procédé de mise en place du dispositif d'ancrage 1 est le même que celui qui est décrit ci-dessus, en faisant descendre la bague de liaison 36 le long de la tige creuse 2 lors du vissage du tube enveloppe 4 jusqu'à ce que la bague de liaison pénètre dans la cavité 58 et que sa deuxième zone 42 s'étende dans la cavité 58. Cette étape peut être accompagnée d'une injection d'eau sous pression dans le tube enveloppe 4 afin que cette eau sous pression soit injectée le long de la tige creuse 2 par le ou les canaux 46 de la bague de liaison 36 pour dégager de cette tige 2 les sédiments qui auraient pu s'y déposer lors du vissage de la tige creuse 2.
  • Lorsque la bague de liaison 36 est conforme au deuxième mode de réalisation représenté sur les Fig. 4 et 5, la fermeture de la cavité 58 et le positionnement de la bague de liaison 36 est facilité par la forme tronconique de la zone de jonction 48 qui vient en butée contre le bord de la cavité 58, comme représenté sur la Fig. 5. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque l'interface 10 entre la couche supérieure 6 et la couche inférieure 8 présente des irrégularités le long du bord de la cavité 58, comme représenté sur la Fig. 5. En effet, dans ce cas, on assure que la zone de jonction 48 est en contact avec l'ensemble du bord de la cavité, même si ce bord ne s'étend pas à un niveau constant, comme représenté sur la Fig. 5.
  • Lorsque la bague de liaison 36 est conforme au troisième mode de réalisation représenté sur les Fig. 6 et 7, le positionnement du tube enveloppe 4 est encore plus précis puisque son extrémité vient en butée contre l'épaulement 50 de la bague de liaison 36 et non contre l'interface 10 entre la couche supérieure 6 et la couche inférieure 8, comme représenté sur la Fig. 7. Ainsi, on s'affranchit complètement des éventuelles irrégularités de cette interface 10. La profondeur de la bague de liaison 36 peut en outre être parfaitement réglée puisque la bague de liaison 36 est apte à forer la couche inférieure 8 grâce à ses éléments de forage 56. Ceci améliore l'ancrage de la bague de liaison 36 dans le sol et rend le positionnement du tube de renfort 4 indépendant de la position exacte de l'interface 10.
  • Le dispositif d'ancrage selon l'invention, combinant les caractéristiques d'ancrage par forage et par vissage, permet la prise en compte, en un dispositif unique, de l'ensemble des efforts d'ancrage, à savoir les efforts d'extraction et de fixation d'une part, et de compression et de flambage d'autre part.
  • Ce dispositif d'ancrage est adapté aux sols comportant une couche rocheuse de dureté variant, de friable jusqu'à très dure, située à un ou plusieurs mètres de profondeur.
  • Le dispositif d'ancrage décrit ci-dessus est particulièrement avantageux lorsqu'il est utilisé dans un sol comprenant comme couche inférieure 8 une couche de roche d'origine magmatique ou sédimentaire et comme couche supérieure 6 une couche sédimentaire de dureté variable. Dans ce cas, l'effort d'ancrage du dispositif d'ancrage résulte de l'addition des efforts de scellement de la tige creuse 2 dans la couche inférieure 8 au moyen du matériau de scellement et des efforts de portance dus aux disques hélicoïdaux d'effort 28 dans la couche supérieure 6. Dans ce cas, la bague de liaison permet de garantir un scellement certain du dispositif d'ancrage en évitant toute fuite du matériau de scellement dans la couche supérieure, comme décrit précédemment. Ce scellement certain peut être identifié lorsque la pression du matériau de scellement injecté à la fin de l'opération d'injection du matériau de scellement est égale à la pression à laquelle ce matériau a été injecté. Une telle vérification permet d'assurer la bonne mise en place du dispositif d'ancrage dans le sol.

Claims (11)

  1. Dispositif d'ancrage (1) dans un sol multicouches comprenant au moins une couche supérieure (6) et une couche inférieure (8), lesdites couches (6, 8) étant de duretés différentes, ledit dispositif comprenant au moins deux éléments cylindriques et concentriques :
    - une tige creuse (2) comprenant au moins un tronçon destiné à s'étendre dans la couche supérieure (6) et dans une partie de la couche inférieure (8), ladite tige creuse (2) comprenant une première partie extrême (12) munie de moyens d'attache et une seconde partie extrême (14), opposée à la première partie extrême (12), munie d'un taillant (16),
    - un tube enveloppe (4) comprenant au moins un tronçon s'étendant autour d'une partie de la tige creuse (2) et destiné à s'étendre dans la couche supérieure (6), comprenant une première partie extrême (20) s'étendant au voisinage de la première partie extrême (12) de la tige creuse (2) et une seconde partie extrême (22), opposée à la première partie extrême (20), munie d'un disque hélicoïdal de pénétration (26), le tube enveloppe (4) comprenant, entre la première et la seconde parties extrêmes (20, 22), au moins un disque hélicoïdal d'effort (28),
    ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une bague de liaison (36) s'étendant entre la tige creuse (2) et la seconde partie extrême (22) du tube enveloppe (4), ladite bague (36) assurant une liaison étanche entre ladite tige creuse (2) et ladite seconde partie extrême (22) et étant destinée à s'étendre à l'interface (10) entre la couche inférieure (8) et la couche supérieure (6) du sol.
  2. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de liaison (36) est fixée sur la tige creuse (2), la seconde partie extrême (22) du tube enveloppe (4) étant emmanchée sur ladite bague (36) de façon hermétique.
  3. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de liaison (36) est fixée dans la seconde partie extrême (22) du tube enveloppe (4), ladite bague de liaison (36) étant emmanchée sur la tige creuse (2) de façon hermétique.
  4. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bague de liaison (36) comprend au moins un canal (46) traversant la bague de liaison (36) selon une direction sensiblement parallèle à l'axe (A) de la tige creuse (2) et du tube enveloppe (4), ledit canal (46) plaçant en communication fluidique le volume intérieur du tube enveloppe (4) et le volume s'étendant autour de la deuxième partie extrême (14) de la tige creuse (2).
  5. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague de liaison (36) comprend une première zone (42) de premier diamètre externe destinée à s'étendre dans la couche supérieure (6) et une deuxième zone (44) de deuxième diamètre externe destinée à s'étendre dans la couche inférieure (8), le premier diamètre externe étant supérieur au deuxième diamètre externe, la deuxième partie extrême (22) du tube enveloppe (4) s'étendant sur la première zone (42) de la bague de liaison (36).
  6. Dispositif d'ancrage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bague de liaison (36) comprend une zone de jonction (48) s'étendant entre la première zone (42) et la deuxième zone (44), ladite zone de jonction (48) présentant un diamètre décroissant du premier diamètre au deuxième diamètre, ladite zone de jonction (48) étant destinée à s'étendre à l'interface (10) entre la couche inférieure (8) et la couche supérieure (6) du sol.
  7. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bague de liaison (36) comprend un épaulement radial (50) s'étendant autour de ladite bague (36), l'extrémité de la deuxième partie extrême (22) du tube enveloppe (4) reposant sur ledit épaulement (50).
  8. Dispositif d'ancrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'épaulement (50) comprend une première face (52), sur laquelle repose l'extrémité de la deuxième partie extrême (22) du tube enveloppe (4), et une deuxième face (54), opposée à la première face (52), ladite deuxième face étant pourvue d'éléments de forage (56).
  9. Procédé de mise en place d'un dispositif d'ancrage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans un sol mutlicouches comprenant au moins une couche supérieure (6) et une couche inférieure (8), lesdites couches (6, 8) étant de duretés différentes, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
    - déterminer l'épaisseur de la couche supérieure (6) et la profondeur de la couche inférieure (8) ;
    - prévoir une tige creuse (2) d'une longueur supérieure à l'épaisseur de la couche supérieure (6) et enfoncer la tige creuse (2) dans le sol à l'aide du taillant (16) de sorte qu'elle traverse la couche supérieure (6) et que sa première partie extrême (14) pénètre dans la couche inférieure (8),
    - prévoir un tube enveloppe (4) d'une longueur sensiblement égale à l'épaisseur de la couche supérieure (6) et enfoncer le tube enveloppe (4) dans le sol l'aide du disque hélicoïdal de pénétration (26) jusqu'à l'interface (10) entre la couche supérieure (6) et la couche inférieure (8),
    caractérisé en ce que la bague de liaison (36) est positionnée sur la tige creuse (2) à une longueur telle que la bague de liaison (36) s'étende à l'interface (10) entre la couche supérieure (6) et la couche inférieure (8).
  10. Procédé de mise en place selon la revendication 9 utilisant un dispositif d'ancrage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de scellement dans laquelle un matériau de scellement est injecté dans la tige creuse (2) par sa première partie extrême (12), ledit matériau s'écoulant par la deuxième partie extrême (14) de la tige creuse (2) dans le volume autour de la deuxième partie extrême (14) de la tige creuse (2) et dans le volume interne du tube enveloppe (4) en passant par le canal (46) de la bague de liaison (36) de sorte à assurer un scellement du dispositif d'ancrage dans le sol.
  11. Procédé de mise en place selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche inférieure (8) est une couche de roche d'origine magmatique ou sédimentaire et en ce que la couche supérieure (6) est une couche sédimentaire de sorte que l'effort d'ancrage du dispositif d'ancrage (1) résulte de la somme des efforts de scellement de la tige creuse (2) dans la couche de roche et des efforts de portance des disques hélicoïdaux du tube enveloppe (4) dans la couche sédimentaire, la bague de liaison (16) garantissant un scellement certain dans la couche de roche.
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