EP3347526B1 - Machine de forage - Google Patents

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Publication number
EP3347526B1
EP3347526B1 EP16767341.7A EP16767341A EP3347526B1 EP 3347526 B1 EP3347526 B1 EP 3347526B1 EP 16767341 A EP16767341 A EP 16767341A EP 3347526 B1 EP3347526 B1 EP 3347526B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
module
anchor
drilling
drilling machine
machine according
Prior art date
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Active
Application number
EP16767341.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3347526A2 (fr
Inventor
Sara CASCARINO
Daniel Perpezat
Laurent Pivert
Régis Bernasinski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soletanche Freyssinet SA
Original Assignee
Soletanche Freyssinet SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soletanche Freyssinet SA filed Critical Soletanche Freyssinet SA
Publication of EP3347526A2 publication Critical patent/EP3347526A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3347526B1 publication Critical patent/EP3347526B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/08—Roller bits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/62—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling

Definitions

  • the present invention relates to the field of drilling in the ground, in particular to manufacture foundations, such as for example continuous screens consisting of juxtaposed concrete wall elements.
  • a drilling machine for making excavations in the ground in a substantially vertical direction of drilling, and more particularly in hard terrain.
  • This type of drilling machine is generally used for drilling in hard terrain, for example in granite.
  • the displacement device allows to exert a complementary thrust on the drilling tools, which aims to facilitate the excavation.
  • the anchoring module makes it possible to immobilize the drilling machine in the excavation.
  • this drilling machine does not effectively correct the drilling trajectory.
  • the correction of the drilling path of the drilling machine requires changing its position in the trench.
  • the Drilling machine is usually not centered in the excavation but is closer to one of the larger walls than the opposite wall.
  • the deployment of the anchor pads has the effect of refocusing the drilling machine in the excavation, which causes a change in the position of the machine and, as a result, again distorts the drilling path.
  • An object of the present invention is to provide a drilling machine for anchoring without changing the transverse position of the drilling machine in the excavation.
  • the assembly consisting of the front and rear anchor pads and the actuator device on the one hand and the frame carrying the drilling module, on the other hand, this sliding connection being oriented in the direction of displacement transverse to the longitudinal direction.
  • the assembly consisting of the front anchor pad, the rear anchor pad and the actuator device is freely movable relative to the frame and the drilling module in the direction of displacement. This is a montage called "floating".
  • the actuator device deploys to bring the front and rear anchor pads in the deployed position. If for example the front anchor pad abuts against one of the walls of the excavation before the rear anchor pad, the actuator device and the rear anchor pad move transversely in the direction of movement relative to the frame until the rear anchor pad comes into contact with with the opposite wall.
  • the deployment of the front and rear anchor pads and the displacement of the actuator device being performed relative to the frame and the drilling module, it is understood that the drilling module remains stationary during the anchoring phase. Also, thanks to the invention, the deployment of the front and rear anchor pads is performed without changing the transverse position, usually horizontal, the drilling module relative to the walls of the excavation.
  • the invention makes it possible to anchor the anchoring module in the ground without modifying the horizontal position of the drilling module. Thanks to the invention, the anchoring does not modify the drilling trajectory.
  • the invention thus makes it possible, among other things, to improve the precision of the drilling trajectory.
  • the actuator device comprises a body slidably fixed to the frame in a direction parallel to the direction of movement.
  • the actuator provides a dual function, namely to move the front and rear anchor pads, on the one hand, and to guide the displacement of the frame with the drilling module relative to the pads front and rear anchorage, on the other hand.
  • the actuator device is fixed to the frame so that the sliding connection between the front and rear anchor pads is provided by the actuator device.
  • the actuator device is a jack whose body is fixed to the frame slidably and to one of the front and rear anchor pads, while the rod of the jack is fixed to the other of the front anchor pads and back.
  • the actuator device is a jack whose body is slidably fixed to the frame, the jack comprising a first rod fixed to the front anchor pad and a second rod, coaxial with the first rod, fixed to the pad of rear anchorage.
  • the front and rear guide devices make it possible to guide the deployment of the front and rear anchor pads, as well as the relative displacement of the anchor pads and the actuator device with respect to the drilling module which remains stationary during the phase anchor.
  • Another advantage of adding the front and rear guide devices is to transfer the longitudinal forces to them, so to separate the deployment functions of the pads and recovery of the longitudinal forces (vertical). This also allows the frame to take up more longitudinal forces, for example related to the weight of the drilling module, which has the effect of improving the robustness of the drilling machine.
  • the actuator device as such is not directly related to the frame.
  • This mounting said "floating" has the effect that the frame can easily move relative to the assembly consisting of front and rear anchor pads and the actuator device.
  • the front guide device comprises at least a first front guide member which is fixed to the front anchor pad, the first front guide member being mounted to the frame slidably in a direction parallel to the deployment direction. .
  • the frame comprises for example a hole in which the first front guide member is slidably mounted.
  • the first front guide member comprises a stop for limiting the displacement amplitude of the first front guide member in the frame.
  • the stop is disposed at the end of the first front guide member which is opposite to the attachment portion of said first front guide member.
  • the front guide device further comprises a second front guide member, identical to the first front guide member, the first and second front guide members being arranged on each side. other of the actuator device.
  • the rear guide device is similar to the front guide device.
  • the rear guide device comprises at least a first rear guide member which is fixed to the rear anchor pad by a fixing portion, the first rear guide member being mounted to the frame slidably in a direction parallel to the deployment direction.
  • the rear guide device further comprises a second rear guide member, identical to the first rear guide member, the first and second rear guide members being arranged on each side. other of the actuator device.
  • the front and rear anchor pads are fixed to the actuator device in an articulated manner.
  • This articulation comprising at least one horizontal axis pivot connection, and preferably a ball joint, allows the front and rear anchor pads to be positioned parallel to the walls of the excavation. This has the effect of maximizing the contact area between the anchor pads and the walls of the excavation, which improves the anchoring of the anchor module in the excavation.
  • the front anchor pad is attached to the front guide device in an articulated manner
  • the rear anchor pad is attached to the rear guide device in an articulated manner
  • each of the front and rear anchor pads is hinged relative to the first and second front and rear guide members.
  • the assembly consisting of the front anchor pad, the rear anchor pad, the front guide device and the rear guide device forms a deformable trapezium, the frame of the anchoring module with the drilling module. being movable relative to said deformable trapezium in the direction of displacement.
  • the deformable trapezium constitutes a rigid one-piece structure for guiding the displacement of the drilling module relative to non-strictly vertical walls of the excavation, to ensure effective anchoring, while supporting the module of anchorage.
  • the actuator device comprises at least one jack. According to a variant, the actuator device comprises two parallel cylinders arranged side by side.
  • the drilling machine further comprises a displacement device disposed between the anchoring module and the drilling module to move the cutting members relative to the anchoring module in the longitudinal direction. of the drilling machine.
  • the longitudinal displacement of the cutting members is advantageously achieved once the anchor module is anchored in the ground, which allows in particular to exert a thrust directed downwards on the cutting members.
  • the displacement device acts on the drilling module to move it downwards in the longitudinal direction.
  • the drilling machine then has an extended position in which the cutting members are remote from the anchoring module, and a retracted position in which the cutting members are brought close to the anchoring module.
  • the drilling module has a lower section carrying the cutting members and an upper section extending in the longitudinal direction, the upper section of the drilling module being suspended at the lower end of a lift cable.
  • the lift cable is attached to the drilling module, unlike the document of the prior art EP 0 811 724 wherein the lift cable is attached to the anchor module.
  • the actuation of the lift cable can cause the displacement of the drilling module relative to the anchor module in the longitudinal direction, when said anchoring module is anchored in the ground.
  • the displacement device only carries the anchor module, which is lighter than the drilling module.
  • the displacement device comprises at least one thrust cylinder disposed between the frame of the anchoring device and the lower section of the drilling module, the upper section of the drilling module being movable relative to the frame of the device. anchoring in said longitudinal direction.
  • the actuation of the thrust cylinder has the effect of lowering the lower section of the drilling module carrying the cutting members, the cooperation between the upper section and the drilling module for guiding the displacement.
  • the upper section is a bar which extends longitudinally through the anchoring module. This bar is slidably mounted relative to the frame of the anchoring device.
  • the anchoring module comprises a plurality of anchoring elements, the frames of the anchoring elements being integral with each other, in order to form a framework.
  • the upper section of the drilling module is preferably slidably mounted relative to this framework.
  • the frame may comprise guide members forming sleeves in which the upper section, and in particular the bar, is slidably mounted.
  • the drilling module further comprises trajectory correction means for pivoting the drilling module in a vertical plane.
  • the actuation of the path correction means makes it possible to correct the position of the cutting members by modifying the spatial position of the drilling module in the excavation. After which we deploy the anchor pads to immobilize the anchor module in the ground. The displacement of the front and rear anchor pads being effected without displacement of the drilling module, thanks to the fact that the front and rear anchor pads together with the actuator device are movable relative to the frame carrying the drilling module.
  • the actuation of the displacement device has the effect of exerting a thrust on the cutting members pointing downwards in the corrected drill direction, thus allowing drilling to continue in the desired direction.
  • the trajectory correction means comprise trajectory correction pads that are deployable in a direction transverse to the drilling module to bear against at least one of the walls of the excavation in order to rotate the module. drilling in the vertical plane.
  • trajectory correction pad When the trajectory correction pad abuts so as to exert a thrust against the excavation wall, this causes the displacement of the drilling module in a direction opposite to the direction of deployment of the trajectory correction pad.
  • the trajectory correction pads are arranged on the front face and on the rear face of the drilling module.
  • the trajectory correction pads are arranged in the upper section and / or in the lower section of the drilling module.
  • the trajectory correction pads are arranged on the front face and on the rear face of the upper and lower sections of the drilling module.
  • the figures 1 and 2 illustrate an example of a drilling machine 10 according to the present invention.
  • This drilling machine 10 is designed to perform an excavation E in soil S in a drilling direction F which is substantially vertical.
  • the drilling machine 10 according to the invention is designed to make vertical trenches in the ground.
  • the drilling machine 10 has a longitudinal direction L which extends between an upper portion 12 and a lower portion 14 of the drilling machine 10.
  • the lower portion 14 is provided with cutting members 16 which, in this non-limiting example, comprise two pairs of drums 18, 20 which are rotatably mounted about axes of rotation A, B parallel and distant from each other. 'other.
  • the axes of rotation A and B are orthogonal to the longitudinal direction L of the drilling machine 10.
  • the pairs of drums 18, 20 are provided at their periphery with cutting teeth 22, which are moreover known.
  • the drilling machine 10 is a cutter adapted to make the vertical trenches in the ground.
  • the drilling machine 10 also comprises an anchoring module 30 which has a front face 32 and a rear face 34, opposite to the front face 32.
  • an anchoring module 30 which has a front face 32 and a rear face 34, opposite to the front face 32.
  • the front faces 32 and rear 34 are vis-à-vis the largest walls P1, P2 of the excavation E.
  • the smaller excavation walls P3, P4 are perpendicular to the largest excavation walls P1, P2 E, and are visible in figure 2 .
  • the anchoring module 30 comprises a plurality of anchoring devices 40 which have the function, when they are actuated, of immobilizing the anchoring module in the ground. These anchors will be described in more detail below.
  • the drilling machine 10 further comprises a drilling module 50 which is disposed in the lower part 14 of the drilling machine, the drilling module 50 carrying the cutting members 16.
  • the drilling module 50 is movable in translation relative to the anchoring module in the longitudinal direction L.
  • the drilling machine 10 further comprises a displacement device 60 which is arranged between the anchoring module 30 and the drilling module 50.
  • the displacement device 60 consists of two thrust cylinders 62, 64 whose function is to exert a thrust on the cutting members 16 when the anchoring module is anchored in the ground, this thrust in the longitudinal direction directed downwards.
  • the drilling module 50 further comprises a lower section 52 which carries the cutting members and an upper section 54 which extends from an upper end 52a of the lower section of the drilling module 50 in the longitudinal direction L.
  • the upper section 54 of the drilling module 50 is a bar 56 which extends longitudinally through the anchoring module 30.
  • the upper section 54 of the drilling module 50 is suspended at the lower end 71a of a lifting cable 71.
  • the lifting cable is connected to the upper end of a support pole (not shown here), known elsewhere.
  • the displacement device 60 in particular the thrust cylinders 62, 64, is disposed between a lower end 30b of the anchoring module 30 and the upper end 52a of the lower section 50 of the lower section 52 of the module. drilling 50.
  • Each anchoring element 40 comprises a front anchor pad 42 disposed on the front face 32 of the anchoring module 30 and a rear anchor pad 44 disposed on the rear face 34 of the anchoring module 30.
  • the front and rear anchor pads are deployable in a deployment direction D which is transverse to the longitudinal direction L of the drilling machine 10.
  • the front anchor pads 42 and rear 44 have a retracted position and a deployed position, illustrated in figure 3 in which the anchor pads abut against the largest walls P1, P2 of the excavation E to immobilize the anchoring module 30 in the ground S.
  • brackets 46 are arranged on the outer faces of the anchor pads which are facing the walls.
  • the anchoring device 40 further comprises a frame 70 which carries the front and rear 32 and 34 anchor pads .
  • the frame 70 is fixed to the displacement means 60 so that the frame 70 supports the drilling module 50 ; more precisely in the non-limiting example of the figure 2 , the anchoring module 30 comprises a plurality of anchoring devices 40 whose frames 70 are integral with each other in order to form a framework which supports the drilling module 50 via the displacement device 60, in species through the thrust cylinders 62, 64. It is therefore understood that when the drilling machine is suspended in the air at the end of the lift cable 71, the thrust cylinders 62, 64 only support the weight of the module anchor.
  • the anchoring device 40 further includes an actuator device 72 to which are fixed the anchor shoes front 32 and rear 34.
  • the actuator device 72 is a hydraulic jack 74 which comprises a body 76 fixed to the front anchor pad 42, and a rod 78 fixed to the rear anchor pad 44.
  • the body 76 of the jack 74 is fixed to the frame 70 slidably in a direction transverse to the longitudinal direction the drilling machine; in In this case, it is the direction of deployment.
  • the hydraulic cylinder 74 forms a slide connection with the frame 70 oriented in the direction of deployment.
  • the body 76 has a lumen 78 which cooperates with a guide pin 79 of the frame 70.
  • the actuator device 72 has a retracted state in which the front 42 and rear 44 anchor pads are retracted and an expanded state, illustrated in FIG. figure 3 , in which the front 42 and rear 44 anchor pads are deployed.
  • the actuator device 72 is therefore adapted to act on the front 42 and rear anchor pads 44 while being movable relative to the frame 70 in a direction of displacement D2 which is transverse to the longitudinal direction of the drilling machine.
  • the displacement direction D2 corresponding to the deployment direction D1.
  • the assembly consisting of the front anchor pad 42, the rear anchor pad 44 and the actuator device 72 (the jack 74 ) is movable relative to the frame 70 and the drilling module in the direction of displacement D2 .
  • each of the front 42 and rear anchor pads 44 is attached to the actuator device 72 in an articulated manner. More specifically, the front anchor pad 42 is pivotally mounted about an axis X substantially horizontal relative to the actuator device 72. Similarly, the rear anchor pad 44 is also pivotally mounted about a Y axis by relative to the actuator device 72.
  • the anchoring device 40 ' illustrated in figure 4 is a variant of the anchoring device 40 illustrated in FIG. figure 3 .
  • the variant of the figure 4 differs from the device of the figure 3 in that the actuator device 72 ' is a jack 74' provided with a body 76 ' movably connected to the frame 70' and two coaxial rods 78'a and 78'b.
  • the first rod 78'a is fixed to front anchor pad 42 ' in an articulated manner, while the second rod 78'b is hingedly attached to the rear anchor pad 44'.
  • the first and second rods 78'a and 78'b unfold in an opposite manner to bring the front and rear anchor pads against the walls P1, P2 of the excavation .
  • the anchoring device 140 comprises a front anchor pad 142 which is disposed on the front face 32 of the drilling module 30 of the drilling machine 10 of the figure 1 , and a rear anchor pad 144 which is disposed on the rear face 34 of the drilling module 30 of the drilling machine 10 of the figure 1 .
  • the front and rear anchor pads are deployable in a deployment direction D1 which is transverse to the longitudinal direction L of the drilling machine 10, so as to bear against the walls P1, P2 of the excavation E to immobilize the anchoring module in the ground.
  • the anchoring device 140 further comprises a frame 170 which supports the drilling module 50 via the displacement device 60 previously described.
  • the anchoring device 140 further comprises an actuator device 172 to which the front and rear anchor pads 142 and 144 are attached .
  • the actuator device 172 comprises a first cylinder 1741 and a second cylinder 1742, each of the first and second cylinders 1741, 1742 comprises a rod 1781, 1782 hingedly attached to the rear anchor pad 144, via pivot links of axes Y1, Y2 substantially horizontal.
  • the first and second cylinders 1741, 1742 each comprise a body 1761, 1762 which is hingedly attached to the front anchor pad 142 via pivot links of axes X1, X2 which are substantially horizontal.
  • the actuator device 172 has a retracted state, illustrated in FIG. figure 5 , wherein the front and back 142 and back 144 sliders are retracted, and an expanded state, illustrated in FIG. figure 6 .
  • the actuator device 172 is movable relative to the frame 170 in the direction of displacement D2, which is in this example coincides with the deployment direction D1.
  • the actuator device 172 is not directly connected to the frame 170.
  • the actuator device 172 could comprise only one cylinder.
  • the anchoring device further comprises a front guide device 180 for guiding the displacement of the front anchor pad 142 relative to the frame 170 in the deployment direction D1.
  • the forward guide device 180 includes a first front guide member 182 which is attached to the front anchor pad 142 by a fastener portion 184.
  • the first front guide member 182 is slidably mounted to the frame 170 in the direction of D1 deployment .
  • the first front guide member 182 is slidably mounted in an orifice 186 formed in the frame 170.
  • the first front guide member 182 also has a stop 187 which is disposed at the end of the first front guide member. 182 opposite the fixing portion 184.
  • this stop is to prevent the first front guide member from disengaging the frame.
  • the first front guide member 182 is fixed to the front anchor pad 142 in an articulated manner, via a rotational axis pivot connection X3 parallel to the axes X1 and X2 described above.
  • the front guide device 180 further comprises a second front guide member 188, identical to the first front guide member 182, the first and second front guide members 180, 188 being disposed on either side of the actuator device 172. It is specified that the second front guide member 188 is also fixed to the front anchor pad 142 in an articulated manner.
  • the articulation between the second front guide member 188 and the front anchor pad 142 is adapted to allow a slight translation in the longitudinal direction. L to allow the anchor pad before tilting relative to the rear anchor pad.
  • the anchoring device 140 further comprises a rear guide device 190 for guiding the displacement of the rear anchor pad 144 with respect to the frame 170 in the deployment direction D1.
  • the rear guide device 190 is very similar to the front guide device 180, so that it will be described more succinctly.
  • the rear guide device comprises a first rear guide member 192 which is fixed to the rear anchor pad 144 hinged about an axis of rotation Y3 parallel to the axes Y1 and Y2, the first rear guide member 192 also being mounted to frame 170 slidably in the deployment direction D1.
  • the rear guide device 190 further comprises a second rear guide member 198 identical to the first rear guide member 192, the first and second rear guide members being disposed on either side of the actuator device 172.
  • the first and second front guide members 182, 188 are disposed on either side of the first and second rear guide members 192, 198.
  • FIG. 7 There is illustrated the situation in which the walls of the excavation P1, P2 are not strictly vertical or exactly parallel to one another.
  • the front and rear anchor pads 142, 144 are positioned flat against the walls P1, P2 of the excavation; insofar as the wall P1 is not parallel to the wall P2, it is understood that the front anchor pads 142 and 144 are inclined relative to each other.
  • the assembly consisting of the front anchor pad 142, the rear anchor pad 144 of the front guide device 180, and in particular the first and second front guide members and the guide device 190, and in particular the first and second rear guide members forms a trapezium.
  • the frame 170 is slidably mounted in the deployment direction D1 relative to the first and second front and rear guide members 182, 188, 192, 198, it is understood that the frame 170 can move in the direction of deployment. D1 which then constitutes the direction of displacement D2 even though the anchor module is anchored in the ground. As a result, the building 170 of anchoring module 30 with the drilling module 50 are movable relative to the trapezium in the direction of displacement D2.
  • FIG 8 is schematically illustrated a drilling machine 10 according to the invention which comprises two anchoring devices 140 such as those illustrated in FIG. Figures 5 to 7 , except that the actuating device of each of the anchoring devices comprises only one cylinder referenced 174.
  • the frames 170 of the anchoring devices 140 carry the drilling module 50, and in particular the lower section 52. It is also understood that the drilling module 50 is slidably mounted relative to the anchoring module 30. understands it using the figure 8 , the frames 170 anchoring devices are preferably secured to each other by means of connecting members 73 which improves the rigidity of the anchoring module.
  • the drilling module 50 further comprises trajectory correction means 90 for pivoting the drilling module in a vertical plane Q1 which is parallel to the axes of rotation A, B of the drums 18, 20.
  • trajectory correction means 90 comprise first trajectory correction pads 92 arranged on the front face of the lower section which are deployable in a direction T, parallel to the axes of rotation A, B of the drums, to bear against at least one of the walls P1, P2 of the excavation E in order to rotate the drilling module in the vertical plane Q1 .
  • the trajectory correction means 90 further comprise second trajectory correction pads 94 arranged on the rear face of the lower section 52 of the drilling module 50.
  • the deployable pads 92, 94 are arranged in this example in section. bottom of the drilling module. It could also be provided other deployable pads disposed in the upper section of the drilling module, to facilitate the pivoting of the drilling module in the vertical plane Q1 .
  • the drilling path F of the drilling machine 10 has deviated by an angle ⁇ with respect to the direction vertical V.
  • the anchoring devices being in the retracted position, is actuated the path correction means, and more particularly the rear pad 94 , which bears on the wall P2 of the excavation E, which causes the tilting of the drilling machine, suspended from the cable 71, in the vertical plane Q1 .
  • the anchoring devices 140 are actuated , as illustrated in FIG. Figure 9C , so as to immobilize the anchoring module 30 in the excavation E.
  • the actuation of the anchoring devices 140 which causes the deployment of the deployable anchor pads 142, 144, and the possible displacement the actuator device, is made without modification of the position of the frame 170 and the drilling module 50 relative to the walls of the excavation.
  • the displacement device is actuated so as to exert a thrust directed downwards on the cutting members 16 in order to continue drilling in a corrected drill direction F which is now vertical.
  • FIG. 10A, 10D illustrate in detail the drilling device 140 of the anchoring module 30, corresponding to the positions of the drilling machine illustrated in FIG. Figures 9A to 9D .

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Description

    Arrière-plan de l'invention
  • La présente invention a trait au domaine du forage dans le sol, notamment en vue de fabriquer des fondations, comme par exemple des écrans continus constitués d'éléments de paroi de béton juxtaposés.
  • Elle concerne plus précisément une machine de forage pour réaliser des excavations dans le sol selon une direction de forage sensiblement verticale, et plus particulièrement dans des terrains durs.
  • L'invention concerne plus particulièrement une machine ayant une partie inférieure munie d'organes de coupe et une partie supérieure, la machine de forage présentant une direction longitudinale s'étendant entre la partie supérieure et la partie inférieure de la machine de forage, la machine de forage comportant :
    • un module d'ancrage ayant une face avant et une face arrière, le module d'ancrage comportant au moins un dispositif d'ancrage qui comprend au moins un patin d'ancrage avant disposé en face avant et au moins un patin d'ancrage arrière disposé en face arrière, les patins d'ancrage avant et arrière étant déployables selon une direction de déploiement qui est transversale à la direction longitudinale de la machine de forage, de façon à prendre appui contre des parois de l'excavation pour immobiliser le module d'ancrage dans le sol ;
    • un module de forage portant les organes de coupe, le module de forage coopérant avec le module d'ancrage.
  • Ce type de machine de forage est généralement utilisé pour forer dans des terrains durs, par exemple dans du granite. Le dispositif de déplacement permet d'exercer une poussée complémentaire sur les outils de forage, qui a pour but de faciliter l'excavation.
  • Une telle machine est notamment décrite dans DE 103 36 315 A1 . On comprend que le module d'ancrage permet d'immobiliser la machine de forage dans l'excavation. Toutefois, cette machine de forage ne permet pas de corriger efficacement la trajectoire de forage. La correction de la trajectoire de forage de la machine de forage nécessite de modifier sa position dans la tranchée. A l'issue de la modification de position, la machine de forage n'est généralement pas centrée dans l'excavation mais se trouve plus proche de l'une des plus grandes parois que de la paroi opposée. Aussi, le déploiement des patins d'ancrage a pour effet de recentrer la machine de forage dans l'excavation, ce qui provoque une modification de la position de la machine et, par voie de conséquence, fausse à nouveau la trajectoire de forage.
    • Objet et résumé de l'invention
  • Un but de la présente invention est de proposer une machine de forage permettant un ancrage sans modification de la position transversale de la machine de forage dans l'excavation.
  • L'invention atteint son but par le fait que le dispositif d'ancrage comporte :
    • un bâti portant les patins d'ancrage avant et arrière, le bâti supportant le module de forage ;
    • un dispositif actionneur auquel sont fixés les patins d'ancrage avant et arrière, le dispositif actionneur présentant un état rétracté dans lequel les patins d'ancrage avant et arrière sont rétractés, et un état déployé dans lequel les patins d'ancrage avant et arrière sont déployés, le dispositif actionneur agissant sur les patins d'ancrage avant et arrière tout en étant mobile par rapport au bâti selon une direction de déplacement parallèle à la direction de déploiement;
    • par quoi l'ensemble constitué du patin d'ancrage avant, du patin d'ancrage arrière et du dispositif actionneur est déplaçable par rapport au bâti et au module de forage selon la direction de déplacement.
  • On comprend qu'il existe une liaison glissière entre l'ensemble constitué des patins d'ancrage avant et arrière et du dispositif actionneur, d'une part et le bâti portant le module de forage, d'autre part, cette liaison glissière étant orientée selon la direction de déplacement transversale à la direction longitudinale. Avantageusement, l'ensemble constitué du patin d'ancrage avant, du patin d'ancrage arrière et du dispositif actionneur est librement déplaçable par rapport au bâti et au module de forage selon la direction de déplacement. Il s'agit d'un montage dit « flottant ».
  • Lors de l'ancrage, le dispositif actionneur se déploie pour amener les patins d'ancrage avant et arrière en position déployée. Si par exemple le patin d'ancrage avant vient en appui contre l'une des parois de l'excavation avant le patin d'ancrage arrière, le dispositif actionneur et le patin d'ancrage arrière se déplacent transversalement selon la direction de déplacement par rapport au bâti jusqu'à ce que le patin d'ancrage arrière vienne à son tour en contact avec la paroi opposée. Le déploiement des patins d'ancrage avant et arrière et le déplacement du dispositif actionneur s'effectuant par rapport au bâti et au module de forage, on comprend que le module de forage reste immobile pendant la phase d'ancrage. Aussi, grâce à l'invention, le déploiement des patins d'ancrage avant et arrière s'effectue sans modifier la position transversale, le plus souvent horizontale, du module de forage par rapport aux parois de l'excavation.
  • Autrement dit, après avoir correctement positionné le module de forage dans le sol, l'invention permet d'ancrer le module d'ancrage dans le sol sans modification de la position horizontale du module de forage. Grâce à l'invention, l'ancrage ne modifie pas la trajectoire de forage.
  • L'invention permet donc, entre autres, d'améliorer la précision de la trajectoire de forage.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif actionneur comporte un corps fixé au bâti de façon coulissante selon une direction parallèle à la direction de déplacement. Ainsi, dans ce premier mode de réalisation, l'actionneur assure une double fonction, à savoir déplacer les patins d'ancrage avant et arrière, d'une part, et de guider le déplacement du bâti avec le module de forage par rapport aux patins d'ancrage avant et arrière, d'autre part. Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif actionneur est fixé au bâti de sorte que la liaison glissière entre les patins d'ancrage avant et arrière est assurée par le dispositif actionneur.
  • Avantageusement, le dispositif actionneur est un vérin dont le corps est fixé au bâti de façon coulissante et à l'un des patins d'ancrage avant et arrière, tandis que la tige du vérin est fixée à l'autre des patins d'ancrage avant et arrière.
  • Selon une variante, le dispositif actionneur est un vérin dont le corps est fixé de façon coulissante au bâti, le vérin comportant une première tige fixée au patin d'ancrage avant et une seconde tige, coaxiale à la première tige, fixée au patin d'ancrage arrière.
  • Selon un deuxième mode de réalisation, le dispositif d'ancrage comporte en outre :
    • un dispositif de guidage avant pour guider le déplacement du patin d'ancrage avant par rapport au bâti selon la direction de déploiement ; et/ou
    • un dispositif de guidage arrière pour guider le déplacement du patin d'ancrage arrière par rapport au bâti selon la direction de déploiement.
  • Les dispositifs de guidage avant et arrière permettent d'assurer le guidage du déploiement des patins d'ancrage avant et arrière, ainsi que le déplacement relatif des patins d'ancrage et du dispositif actionneur par rapport au module de forage qui demeure immobile pendant la phase d'ancrage.
  • Un autre intérêt d'ajouter les dispositifs de guidage avant et arrière est de leur transférer les efforts longitudinaux, donc de dissocier les fonctions déploiement des patins et reprise des efforts longitudinaux (verticaux). Cela permet en outre au bâti de reprendre davantage d'efforts longitudinaux, par exemple liés au poids du module de forage, ce qui a pour effet d'améliorer la robustesse de la machine de forage.
  • De préférence, dans le deuxième mode de réalisation, le dispositif actionneur en tant que tel n'est pas directement lié au bâti. Ce montage dit « flottant » a pour effet que le bâti peut facilement se déplacer par rapport à l'ensemble constitué des patins d'ancrage avant et arrière et du dispositif actionneur.
  • De façon préférentielle, le dispositif de guidage avant comporte au moins un premier organe de guidage avant qui est fixé au patin d'ancrage avant, le premier organe de guidage avant étant monté au bâti de façon coulissante selon une direction parallèle à la direction de déploiement.
  • Pour ce faire, le bâti comporte par exemple un trou dans lequel le premier organe de guidage avant est monté coulissant.
  • Pour éviter un désengagement du premier organe de guidage hors du bâti, le premier organe de guidage avant comporte une butée pour limiter l'amplitude de déplacement du premier organe de guidage avant dans le bâti.
  • De façon préférentielle, mais non exclusivement la butée est disposée à l'extrémité du premier organe de guidage avant qui est opposée à la partie de fixation dudit premier organe de guidage avant.
  • Avantageusement, pour améliorer encore la capacité de reprise d'efforts longitudinaux, le dispositif de guidage avant comporte en outre un deuxième organe de guidage avant, identique au premier organe de guidage avant, les premier et deuxième organes de guidage avant étant disposés de part et d'autre du dispositif actionneur.
  • De façon préférentielle, le dispositif de guidage arrière est similaire au dispositif de guidage avant.
  • Ainsi, le dispositif de guidage arrière comporte au moins un premier organe de guidage arrière qui est fixé au patin d'ancrage arrière par une partie de fixation, le premier organe de guidage arrière étant monté au bâti de façon coulissante selon une direction parallèle à la direction de déploiement.
  • Avantageusement, pour améliorer encore la capacité de reprise d'efforts longitudinaux, le dispositif de guidage arrière comporte en outre un deuxième organe de guidage arrière, identique au premier organe de guidage arrière, les premier et deuxième organes de guidage arrière étant disposés de part et d'autre du dispositif actionneur.
  • Avantageusement, les patins d'ancrage avant et arrière sont fixés au dispositif actionneur de façon articulée. Cette articulation, comprenant au moins une liaison pivot d'axe horizontal, et de préférence une liaison rotule, permet aux patins d'ancrage avant et arrière de se positionner parallèlement aux parois de l'excavation. Cela a pour effet de maximiser la surface de contact entre les patins d'ancrage et les parois de l'excavation, ce qui améliore l'ancrage du module d'ancrage dans l'excavation.
  • De préférence, en référence au deuxième mode de réalisation, le patin d'ancrage avant est fixé au dispositif de guidage avant de façon articulée, et le patin d'ancrage arrière est fixé au dispositif de guidage arrière de façon articulée.
  • Encore de préférence, chacun des patins d'ancrage avant et arrière est articulé par rapport aux premiers et deuxièmes organes de guidage avant et arrière.
  • De façon avantageuse, l'ensemble constitué du patin d'ancrage avant, du patin d'ancrage arrière, du dispositif de guidage avant et du dispositif de guidage arrière forme un trapèze déformable, le bâti du module d'ancrage avec le module de forage étant déplaçables par rapport audit trapèze déformable selon la direction de déplacement. Lorsque les patins d'ancrage sont déployés, le trapèze déformable constitue une structure monobloc rigide permettant de guider le déplacement du module de forage par rapport aux parois non strictement verticales de l'excavation, d'assurer un ancrage efficace, tout en supportant le module d'ancrage.
  • Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif actionneur comporte au moins un vérin. Selon une variante, le dispositif actionneur comporte deux vérins parallèles disposés côte à côte.
  • Selon un autre aspect avantageux de l'invention, la machine de forage comporte en outre un dispositif de déplacement disposé entre le module d'ancrage et le module de forage pour déplacer les organes de coupe par rapport au module d'ancrage selon la direction longitudinale de la machine de forage.
  • Le déplacement longitudinal des organes de coupe est avantageusement réalisé une fois que le module d'ancrage est ancré dans le sol, ce qui permet notamment d'exercer une poussée dirigée vers le bas sur les organes de coupe. Pour ce faire, le dispositif de déplacement agit sur le module de forage pour le déplacer vers le bas selon la direction longitudinale. La machine de forage présente alors une position déployée dans laquelle les organes de coupe sont éloignés du module d'ancrage, et une position rétractée dans laquelle les organes de coupe sont amenés à proximité du module d'ancrage.
  • De façon avantageuse, le module de forage comporte une section inférieure portant les organes de coupe et une section supérieure s'étendant selon la direction longitudinale, la section supérieure du module de forage étant suspendue à l'extrémité inférieure d'un câble de sustentation.
  • On comprend que, selon l'invention, le câble de sustentation est fixé au module de forage, contrairement au document de l'art antérieur EP 0 811 724 dans lequel le câble de sustentation est fixé au module d'ancrage. Selon l'invention, l'actionnement du câble de sustentation peut entrainer le déplacement du module de forage par rapport au module d'ancrage selon la direction longitudinale, lorsque ledit module d'ancrage est ancré dans le sol.
  • Un intérêt est de diminuer la charge supportée par le dispositif de déplacement lorsque le module d'ancrage n'est pas ancré dans le sol. Le dispositif de déplacement ne porte plus que le module d'ancrage, qui est moins lourd que le module de forage.
  • De façon avantageuse, le dispositif de déplacement comporte au moins un vérin de poussée disposé entre le bâti du dispositif d'ancrage et la section inférieure du module de forage, la section supérieure du module de forage étant mobile par rapport au bâti du dispositif d'ancrage selon ladite direction longitudinale.
  • On comprend que l'actionnement du vérin de poussée a pour effet de faire descendre la section inférieure du module de forage portant les organes de coupe, la coopération entre la section supérieure et le module de forage assurant le guidage du déplacement.
  • Selon une variante préférentielle, la section supérieure est une barre qui traverse longitudinalement le module d'ancrage. Cette barre est montée coulissante par rapport au bâti du dispositif d'ancrage.
  • Avantageusement, le module d'ancrage comporte une pluralité d'éléments d'ancrage, les bâtis des éléments d'ancrage étant solidaires les uns des autres, afin de former une ossature. La section supérieure du module de forage est préférentiellement montée coulissante par rapport à cette ossature. Pour ce faire, l'ossature peut comporter des organes de guidage formant manchons dans lesquels la section supérieure, et notamment la barre, est montée coulissante.
  • Selon un aspect avantageux de l'invention, le module de forage comporte en outre des moyens de correction de trajectoire pour faire pivoter le module de forage dans un plan vertical.
  • L'actionnement des moyens de correction de trajectoire permet de corriger la position des organes de coupe en modifiant la position spatiale du module de forage dans l'excavation. Après quoi on déploie les patins d'ancrage afin d'immobiliser le module d'ancrage dans le sol. Le déplacement des patins d'ancrage avant et arrière s'effectuant sans déplacement du module de forage, grâce au fait que les patins d'ancrage avant et arrière ensemble avec le dispositif actionneur sont mobiles par rapport au bâti portant le module de forage.
  • Ensuite, l'actionnement du dispositif de déplacement a pour effet d'exercer une poussée sur les organes de coupe orientée vers le bas selon la direction de forage corrigée, permettant ainsi de poursuivre le forage selon la direction souhaitée.
  • De façon avantageuse, les moyens de correction de trajectoire comportent des patins de correction de trajectoire qui sont déployables selon une direction transversale au module de forage pour venir en appui contre au moins l'une des parois de l'excavation afin de faire pivoter le module de forage dans le plan vertical.
  • Lorsque le patin de correction de trajectoire vient en appui de façon à exercer une poussée contre la paroi d'excavation, cela provoque le déplacement du module de forage dans un sens opposé au sens de déploiement du patin de correction de trajectoire.
  • Les patins de correction de trajectoire sont disposés en face avant et en face arrière du module de forage.
  • Préférentiellement, les patins de correction de trajectoire sont disposés en section supérieure et/ou en section inférieure du module de forage.
  • Pour faciliter le pivotement du module de forage, les patins de correction de trajectoire sont disposés en face avant et en face arrière des sections supérieure et inférieure du module de forage.
    • Brève description des dessins
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective de la machine de forage selon l'invention, en position rétractée ;
    • la figure 2 illustre la machine de forage de la figure 1 en vue de face ;
    • la figure 3 est une vue de côté en coupe III-III d'un dispositif d'ancrage selon un premier mode de réalisation de la machine de forage ;
    • la figure 4 illustre une variante du dispositif d'ancrage de la figure 3 ;
    • la figure 5 est une vue de côté en coupe d'un dispositif d'ancrage selon un deuxième mode de réalisation de la machine de forage selon l'invention, les patins d'ancrage étant rétractés ;
    • la figure 6 est une vue de côté en coupe du dispositif d'ancrage de la figure 5 , les patins d'ancrage avant et arrière étant déployés et parallèles ;
    • la figure 7 illustre le dispositif d'ancrage de la figure 6 , dans laquelle l'un des patins d'ancrage est incliné par rapport à l'autre patin d'ancrage;
    • la figure 8 illustre de façon schématique la machine de forage selon l'invention en vue de face ;
    • les figures 9A à 9D illustrent de façon schématique la correction de trajectoire et l'ancrage de la machine de forage selon l'invention ; et
    • les figures 10A à 10D illustrent de façon schématique le fonctionnement des éléments d'ancrage de la machine de la figure 8 .
    Description détaillée de l'invention
  • Les figures 1 et 2 illustrent un exemple d'une machine de forage 10 conforme à la présente invention. Cette machine de forage 10 est conçue pour réaliser une excavation E dans un sol S selon une direction de forage F qui est sensiblement verticale. Autrement dit, la machine de forage 10 selon l'invention est conçue pour réaliser des tranchées verticales dans le sol. La machine de forage 10 présente une direction longitudinale L qui s'étend entre une partie supérieure 12 et une partie inférieure 14 de la machine de forage 10.
  • Comme on le constate sur la figure 1 , la partie inférieure 14 est munie d'organes de coupe 16 qui, dans cet exemple non limitatif, comportent deux paires de tambours 18, 20 qui sont montés rotatifs autour d'axes de rotation A, B parallèles et distants l'un de l'autre. Les axes de rotation A et B sont orthogonaux à la direction longitudinale L de la machine de forage 10. Par ailleurs, les paires de tambours 18, 20 sont pourvus à leur périphérie de dents de coupe 22, connues par ailleurs. Autrement dit, dans cet exemple, la machine de forage 10 est une fraise adaptée pour réaliser les tranchées verticales dans le sol.
  • La machine de forage 10 comporte par ailleurs un module d'ancrage 30 qui présente une face avant 32 et une face arrière 34, opposée à la face avant 32. Lorsque la machine d'excavation est dans le sol, les faces avant 32 et arrière 34 sont en vis-à-vis des plus grandes parois P1, P2 de l'excavation E. Les plus petites parois d'excavation P3, P4 sont perpendiculaires aux plus grandes parois P1, P2 d'excavation E, et sont visibles en figure 2 .
  • Le module d'ancrage 30 comporte une pluralité de dispositifs d'ancrage 40 qui ont pour fonction, lorsqu'ils sont actionnés, d'immobiliser le module d'ancrage dans le sol. Ces dispositifs d'ancrage seront décrits plus en détail ci-dessous.
  • La machine de forage 10 comporte par ailleurs un module de forage 50 qui est disposé en partie inférieure 14 de la machine de forage, le module de forage 50 portant les organes de coupe 16.
  • Dans cet exemple, le module de forage 50 est mobile en translation par rapport au module d'ancrage selon la direction longitudinale L. Pour déplacer le module de forage 50 par rapport au module d'ancrage 30, la machine de forage 10 comporte en outre un dispositif de déplacement 60 qui est disposé entre le module d'ancrage 30 et le module de forage 50. Dans cet exemple, le dispositif de déplacement 60 est constitué de deux vérins de poussée 62, 64 qui ont pour fonction d'exercer une poussée sur les organes de coupe 16 lorsque le module d'ancrage est ancré dans le sol, cette poussée selon la direction longitudinale dirigée vers le bas.
  • Le module de forage 50 comporte par ailleurs une section inférieure 52 qui porte les organes de coupe et une section supérieure 54 qui s'étend depuis une extrémité supérieure 52a de la section inférieure du module de forage 50 selon la direction longitudinale L. Par ailleurs, comme on le constate sur la figure 2 , la section supérieure 54 du module de forage 50 est une barre 56 qui traverse longitudinalement le module d'ancrage 30. En se référant à la figure 2 , on constate par ailleurs que la section supérieure 54 du module de forage 50 est suspendue à l'extrémité inférieure 71a d'un câble de sustentation 71. Ce câble de sustentation est relié à l'extrémité supérieure d'un mât d'un porteur (non illustré ici), connu par ailleurs.
  • On comprend que le dispositif de déplacement 60, notamment les vérins de poussée 62, 64, est disposé entre une extrémité inférieure 30b du module d'ancrage 30 et l'extrémité supérieure 52a de la section inférieure 50 de la section inférieure 52 du module de forage 50.
  • A l'aide de la figure 3 , on va maintenant décrire plus en détail le dispositif d'ancrage 40 correspondant à un premier mode de réalisation de l'invention.
  • Chaque élément d'ancrage 40 comprend un patin d'ancrage avant 42 disposé en face avant 32 du module d'ancrage 30 et un patin d'ancrage arrière 44 disposé en face arrière 34 du module d'ancrage 30. Comme on le comprend à l'aide de la figure 3 , les patins d'ancrage avant et arrière sont déployables selon une direction de déploiement D qui est transversale à la direction longitudinale L de la machine de forage 10. Les patins d'ancrage avant 42 et arrière 44 présentent une position rétractée ainsi qu'une position déployée, illustrée en figure 3 dans laquelle les patins d'ancrage viennent en appui contre les plus grandes parois P1, P2 de l'excavation E pour immobiliser le module d'ancrage 30 dans le sol S.
  • Pour améliorer l'ancrage, les patins d'ancrage avant et arrière sont pourvus de cornières 46 dans cet exemple, qui sont disposées sur les faces extérieures des patins d'ancrage qui sont en regard des parois.
  • Le dispositif d'ancrage 40 comporte en outre un bâti 70 qui porte les patins d'ancrage avant 32 et arrière 34. Comme on le comprend à l'aide de la figure 2 , le bâti 70 est fixé au moyen de déplacement 60 de sorte que le bâti 70 supporte le module de forage 50 ; plus précisément dans l'exemple non limitatif de la figure 2 , le module d'ancrage 30 comporte une pluralité de dispositifs d'ancrage 40 dont les bâtis 70 sont solidaires les uns des autres afin de former une ossature qui supporte le module de forage 50 par l'intermédiaire du dispositif de déplacement 60, en l'espèce via les vérins de poussée 62, 64. On comprend donc que lorsque la machine de forage est suspendue en l'air à l'extrémité du câble de sustentation 71, les vérins de poussée 62, 64 ne supportent que le poids du module d'ancrage.
  • En se référant à nouveau à la figure 3 , on constate que le dispositif d'ancrage 40 comporte en outre un dispositif actionneur 72 auquel sont fixés les patins d'ancrage avant 32 et arrière 34. Dans cet exemple, le dispositif actionneur 72 est un vérin hydraulique 74 qui comprend un corps 76 fixé au patin d'ancrage avant 42, et une tige 78 fixée au patin d'ancrage arrière 44. Dans ce premier mode de réalisation, le corps 76 du vérin 74 est fixé au bâti 70 de façon coulissante selon une direction transversale à la direction longitudinale de la machine de forage ; en l'espèce, il s'agit de la direction de déploiement. Le vérin hydraulique 74 forme une liaison glissière avec le bâti 70 orientée selon la direction de déploiement.
  • Pour ce faire, le corps 76 comporte une lumière 78 qui coopère avec un doigt de guidage 79 du bâti 70.
  • Le dispositif actionneur 72 présente un état rétracté dans lequel les patins d'ancrage avant 42 et arrière 44 sont rétractés et un état déployé, illustré en figure 3 , dans lequel les patins d'ancrage avant 42 et arrière 44 sont déployés. Le dispositif actionneur 72 est donc adapté pour agir sur les patins d'ancrage avant 42 et arrière 44 tout en étant mobile par rapport au bâti 70 selon une direction de déplacement D2 qui est transversale à la direction longitudinale de la machine de forage. Dans cet exemple, la direction de déplacement D2 correspondant à la direction de déploiement D1.
  • On comprend donc que l'ensemble constitué du patin d'ancrage avant 42, du patin d'ancrage arrière 44 et du dispositif actionneur 72 (le vérin 74) est déplaçable par rapport au bâti 70 et au le module de forage selon la direction de déplacement D2.
  • En se référant à nouveau à la figure 3 , on constate que, dans ce premier mode de réalisation, chacun des patins d'ancrage avant 42 et arrière 44 est fixé au dispositif actionneur 72 de façon articulée. Plus précisément, le patin d'ancrage avant 42 est monté pivotant autour d'un axe X sensiblement horizontal par rapport au dispositif actionneur 72. De manière similaire, le patin d'ancrage arrière 44 est également monté pivotant autour d'un axe Y par rapport au dispositif actionneur 72.
  • Comme on le comprend à l'aide de la figure 3 , ce montage articulé permet avantageusement aux patins d'ancrage avant 42 et arrière 44 de s'incliner et venir en appui à plat contre les parois P1, P2 de l'excavation E, ces dernières n'étant pas nécessairement strictement verticales, surtout si la trajectoire de forage a dévié par rapport à la trajectoire souhaitée, ni parallèles entre elles.
  • Le dispositif d'ancrage 40' illustré en figure 4 est une variante du dispositif d'ancrage 40 illustré en figure 3 . La variante de la figure 4 se distingue du dispositif de la figure 3 par le fait que le dispositif actionneur 72' est un vérin 74' muni d'un corps 76' relié de façon mobile au bâti 70' et de deux tiges coaxiales 78'a et 78'b. La première tige 78'a est fixée au patin d'ancrage avant 42' de façon articulée, tandis que la deuxième tige 78'b est fixée de manière articulée au patin d'ancrage arrière 44'. Lors de l'actionnement du dispositif actionneur 72', les première et deuxième tiges 78'a et 78'b se déploient de façon opposée afin d'amener les patins d'ancrage avant et arrière contre les parois P1, P2 de l'excavation.
  • A l'aide des figures 5 à 7 , on va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation du dispositif d'ancrage 140 selon l'invention.
  • Le dispositif d'ancrage 140 comprend un patin d'ancrage avant 142 qui est disposé en face avant 32 du module de forage 30 de la machine de forage 10 de la figure 1 , et un patin d'ancrage arrière 144 qui est disposé en face arrière 34 du module de forage 30 de la machine de forage 10 de la figure 1 . De façon similaire au premier mode de réalisation, les patins d'ancrage avant et arrière sont déployables selon une direction de déploiement D1 qui est transversale à la direction longitudinale L de la machine de forage 10, de façon à prendre appui contre les parois P1, P2 de l'excavation E pour immobiliser le module d'ancrage dans le sol.
  • Le dispositif d'ancrage 140 comporte en outre un bâti 170 qui supporte le module de forage 50 par l'intermédiaire du dispositif de déplacement 60 précédemment décrit.
  • Le dispositif d'ancrage 140 comporte en outre un dispositif actionneur 172 auquel sont fixés les patins d'ancrage avant 142 et arrière 144.
  • Dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif actionneur 172 comporte un premier vérin 1741 et un deuxième vérin 1742, chacun des premier et deuxième vérins 1741, 1742 comporte une tige 1781, 1782 fixée de manière articulée au patin d'ancrage arrière 144, via des liaisons pivots d'axes Y1, Y2 sensiblement horizontaux. Les premier et deuxième vérins 1741, 1742 comportent chacun un corps 1761, 1762 qui est fixé de manière articulée au patin d'ancrage avant 142 via des liaisons pivots d'axes X1, X2 qui sont sensiblement horizontaux.
  • Le dispositif actionneur 172 présente un état rétracté, illustré en figure 5 , dans lequel les patins d'ancrage avant 142 et arrière 144 sont rétractés, et un état déployé, illustré en figure 6 . Conformément à l'invention, le dispositif actionneur 172 est mobile par rapport au bâti 170 selon la direction de déplacement D2, qui est dans cet exemple confondu avec la direction de déploiement D1.
  • Contrairement au premier mode de réalisation, le dispositif actionneur 172 n'est pas directement lié au bâti 170.
  • Sans sortir du cadre de l'invention, le dispositif actionneur 172 ne pourrait comprendre qu'un seul vérin.
  • Comme on le constate sur la figure 5 et la figure 6 , dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif d'ancrage comporte en outre un dispositif de guidage avant 180 pour guider le déplacement du patin d'ancrage avant 142 par rapport au bâti 170 selon la direction de déploiement D1. Le dispositif de guidage avant 180 comporte un premier organe de guidage avant 182 qui est fixé au patin d'ancrage avant 142 par une partie de fixation 184. Le premier organe de guidage avant 182 est monté au bâti 170 de façon coulissante selon la direction de déploiement D1. Pour ce faire, le premier organe de guidage avant 182 est monté coulissant dans un orifice 186 ménagé dans le bâti 170. Le premier organe de guidage avant 182 comporte par ailleurs une butée 187 qui est disposée à l'extrémité du premier organe de guidage avant 182 opposé à la partie de fixation 184. Cette butée a pour fonction d'éviter que le premier organe de guidage avant ne se déboite du bâti. En outre, le premier organe de guidage avant 182 est fixé au patin d'ancrage avant 142 de façon articulée, via une liaison pivot d'axe de rotation X3 parallèle aux axes X1 et X2 décrits précédemment.
  • Le dispositif de guidage avant 180 comporte en outre un deuxième organe de guidage avant 188, identique au premier organe de guidage avant 182, les premier et deuxième organes de guidage avant 180, 188 étant disposés de part et d'autre du dispositif actionneur 172. On précise que le deuxième organe de guidage avant 188 est également fixé au patin d'ancrage avant 142 de façon articulée.
  • Dans la mesure où les premier et deuxième organes de guidage avant sont montés coulissants dans le bâti 170, l'articulation entre le deuxième organe de guidage avant 188 et le patin d'ancrage avant 142 est adaptée pour autoriser une légère translation selon la direction longitudinale L afin de permettre au patin d'ancrage avant de s'incliner par rapport au patin d'ancrage arrière.
  • Le dispositif d'ancrage 140 comporte par ailleurs un dispositif de guidage arrière 190 pour guider le déplacement du patin d'ancrage arrière 144 par rapport au bâti 170 selon la direction de déploiement D1. Le dispositif de guidage arrière 190 est très similaire au dispositif de guidage avant 180, de sorte qu'il sera décrit de manière plus succincte. Le dispositif de guidage arrière comporte un premier organe de guidage arrière 192 qui est fixé au patin d'ancrage arrière 144 de façon articulée autour d'un axe de rotation Y3 parallèle aux axes Y1 et Y2, le premier organe de guidage arrière 192 étant également monté au bâti 170 de façon coulissante selon la direction de déploiement D1. Le dispositif de guidage arrière 190 comporte en outre un deuxième organe de guidage arrière 198 identique au premier organe de guidage arrière 192, les premier et deuxième organes de guidage arrière étant disposés de part et d'autre du dispositif actionneur 172. En outre, dans ce deuxième mode de réalisation, les premier et deuxième organes de guidage avant 182, 188 sont disposés de part et d'autre des premier et deuxième organes de guidage arrière 192, 198.
  • Sur la figure 7 , on a illustré la situation dans laquelle les parois de l'excavation P1, P2 ne sont ni strictement verticales, ni exactement parallèles l'une à l'autre. Après actionnement du dispositif actionneur 172, les patins d'ancrage avant et arrière 142, 144 viennent se positionner à plat contre les parois P1, P2 de l'excavation ; dans la mesure où la paroi P1 n'est pas parallèle à la paroi P2, on comprend que les patins d'ancrage avant 142 et arrière 144 s'inclinent l'un par rapport à l'autre. Aussi, l'ensemble constitué du patin d'ancrage avant 142, du patin d'ancrage arrière 144 du dispositif de guidage avant 180, et notamment les premier et deuxième organes de guidage avant et du dispositif de guidage 190, et notamment des premier et deuxième organes de guidage arrière, forme un trapèze.
  • Dans la mesure où le bâti 170 est monté coulissant selon la direction de déploiement D1 par rapport aux premier et deuxième organes de guidage avant et arrière 182, 188, 192, 198, on comprend que le bâti 170 peut se déplacer selon la direction de déploiement D1 qui constitue alors la direction de déplacement D2 alors même que le module d'ancrage est ancré dans le sol. En conséquence de quoi, le bâti 170 du module d'ancrage 30 avec le module de forage 50 sont déplaçables par rapport au trapèze selon la direction de déplacement D2.
  • En figure 8 , est illustrée de manière schématique une machine de forage 10 selon l'invention qui comporte deux dispositifs d'ancrage 140 tels que ceux illustrés en figures 5 à 7 , à ceci près que le dispositif actionneur de chacun des dispositifs d'ancrage ne comprend qu'un seul vérin référencé 174.
  • A l'aide de cette figure 8 , on comprend que les bâtis 170 des dispositifs d'ancrage 140 portent le module de forage 50, et notamment la section inférieure 52. On comprend également que le module de forage 50 est monté coulissant par rapport au module d'ancrage 30. Comme on le comprend à l'aide de la figure 8 , les bâtis 170 des dispositifs d'ancrage sont de préférence solidaires les uns des autres par l'intermédiaire d'organes de liaison 73 qui permet d'améliorer la rigidité du module d'ancrage.
  • En se référant à nouveau aux figures 1 et 2 , on constate que le module de forage 50 comporte en outre des moyens de correction de trajectoire 90 pour faire pivoter le module de forage dans un plan vertical Q1 qui est parallèle aux axes de rotation A, B des tambours 18, 20.
  • Ces moyens de correction de trajectoire 90 comportent des premiers patins de correction de trajectoire 92 disposés en face avant de la section inférieure qui sont déployables selon une direction T, parallèle aux axes de rotation A, B des tambours, pour venir en appui contre au moins l'une des parois P1, P2 de l'excavation E afin de faire pivoter le module de forage dans le plan vertical Q1. Dans cet exemple, les moyens de correction de trajectoire 90 comportent en outre des seconds patins de correction de trajectoire 94 disposés en face arrière de la section inférieure 52 du module de forage 50. Les patins déployables 92, 94 sont disposés dans cet exemple en section inférieure du module du forage. Il pourrait également être prévu d'autres patins déployables disposés en section supérieure du module de forage, afin de faciliter le pivotement du module de forage dans le plan vertical Q1.
  • A l'aide des figures 9A à 10D , on va maintenant décrire plus en détail, le fonctionnement des moyens de correction de trajectoire.
  • Dans l'exemple de la figure 9A , la trajectoire de forage F de la machine de forage 10 a dévié d'un angle θ par rapport à la direction verticale V. Les dispositifs d'ancrage étant en position rétractée, on actionne les moyens de correction de trajectoire, et plus particulièrement le patin arrière 94, lequel vient prendre appui sur la paroi P2 de l'excavation E, ce qui provoque le basculement de la machine de forage, suspendue au câble 71, dans le plan vertical Q1. Après que la direction de forage F, qui correspondant à la direction longitudinale L de la machine de forage, a été repositionnée selon la direction verticale V, on actionne les dispositifs d'ancrage 140, comme illustré en figure 9C , de façon à immobiliser le module d'ancrage 30 dans l'excavation E. Comme expliqué plus haut, l'actionnement des dispositifs d'ancrage 140, qui provoque le déploiement des patins d'ancrage déployables 142, 144, et le déplacement éventuel du dispositif actionneur, est réalisé sans modification de la position du bâti 170 et du module de forage 50 par rapport aux parois de l'excavation.
  • Après ancrage du module d'ancrage 30, on actionne le dispositif de déplacement afin d'exercer une poussée dirigée vers le bas sur les organes de coupe 16 afin de poursuivre le forage selon une direction de forage F corrigée qui est dorénavant verticale.
  • Les figures 10A, 10D illustrent en détail le dispositif de forage 140 du module d'ancrage 30, correspondant aux positions de la machine de forage illustrées en figures 9A à 9D .

Claims (21)

  1. Machine de forage (10) pour réaliser une excavation (E) dans un sol (S) selon une direction de forage (F) sensiblement verticale, la machine de forage ayant une partie inférieure (14) munie d'organes de coupe et une partie supérieure (12), la machine de forage présentant une direction longitudinale (L) s'étendant entre la partie supérieure et la partie inférieure de la machine de forage, ladite machine de forage comportant :
    un module d'ancrage (30) ayant une face avant (32) et une face arrière (34), le module d'ancrage comportant au moins un dispositif d'ancrage (40,40',140) qui comprend au moins un patin d'ancrage avant (42,42',142) disposé en face avant (32) et au moins un patin d'ancrage arrière (44,44',144) disposé en face arrière (34), les patins d'ancrage avant et arrière étant déployables selon une direction de déploiement (D1) qui est transversale à la direction longitudinale (L) de la machine de forage (10), de façon à prendre appui contre des parois (P1, P2) de l'excavation (E) pour immobiliser le module d'ancrage (30) dans le sol ;
    un module de forage (50) portant les organes de coupe (16), le module de forage coopérant avec le module d'ancrage ;
    le dispositif d'ancrage comporte en outre un bâti (70,70',170) portant les patins d'ancrage avant (42,42',142) et arrière (44,44',144), le bâti (70,70',170) supportant le module de forage (50) ;
    un dispositif actionneur (72,72',172) auquel sont fixés les patins d'ancrage avant (42,42',142) et arrière (44,14',144), le dispositif actionneur présentant un état rétracté dans lequel les patins d'ancrage avant (42,42',142) et arrière (44,44',144) sont rétractés, et un état déployé dans lequel les patins d'ancrage avant (42,42',142) et arrière (44,44',144) sont déployés, le dispositif actionneur agissant sur les patins d'ancrage avant et arrière tout en étant mobile par rapport au bâti (70,70',170) selon une direction de déplacement (D2) transversale à la direction longitudinale ;
    la machine de forage étant caracterisée en ce que l'ensemble constitué du patin d'ancrage avant (42,42',142), du patin d'ancrage arrière (44,44',144) et du dispositif actionneur est déplaçable par rapport au bâti (70,70',170) et au module de forage selon la direction de déplacement.
  2. Machine de forage selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif actionneur (72,72') comporte un corps (76,76') qui est fixé au bâti (70,170) de façon mobile selon une direction parallèle à la direction de déplacement.
  3. Machine de forage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'ancrage (140) comporte en outre :
    un dispositif de guidage avant (180) pour guider le déplacement du patin d'ancrage avant (142) par rapport au bâti (170) selon la direction de déploiement (D1) ; et/ou
    un dispositif de guidage arrière (190) pour guider le déplacement du patin d'ancrage arrière (144) par rapport au bâti (170) selon la direction de déploiement (D1).
  4. Machine de forage selon la revendication 3, dans laquelle le dispositif de guidage avant (180) comporte au moins un premier organe de guidage avant (182) qui est fixé au patin d'ancrage avant (142), le premier organe de guidage avant (182) étant monté au bâti (170) de façon coulissante selon la direction de déploiement (D1).
  5. Machine de forage selon la revendication 4, dans laquelle le dispositif de guidage avant (180) comporte en outre un deuxième organe de guidage avant (188), identique au premier organe de guidage avant (182), les premier et deuxième organes de guidage avant (180,188) étant disposés de part et d'autre du dispositif actionneur (172).
  6. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans laquelle le dispositif de guidage arrière (190) comporte au moins un premier organe de guidage arrière (192) qui est fixé au patin d'ancrage arrière (144), le premier organe de guidage arrière (192) étant monté au bâti (170) de façon coulissante selon la direction de déploiement (D1).
  7. Machine de forage selon la revendication 6, dans laquelle le dispositif de guidage arrière (190) comporte en outre un deuxième organe de guidage arrière (198), identique au premier organe de guidage arrière (192), les premier et deuxième organes de guidage arrière étant disposés de part et d'autre du dispositif actionneur (172).
  8. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacun des patins d'ancrage avant (42,42',142) et arrière (44,44',144) est fixé au dispositif actionneur (72) de façon articulée.
  9. Machine de forage selon la revendication 8 et l'une quelconque des revendications 3 à 7 dans laquelle le patin d'ancrage avant (142) est fixé au dispositif de guidage avant (180) de façon articulée, et dans laquelle le patin d'ancrage arrière (144) est fixé au dispositif de guidage arrière (190) de façon articulée.
  10. Machine de forage selon les revendications 6, 7 et 9, dans laquelle chacun des patins d'ancrage avant (142) et arrière (144) est articulé par rapport aux premiers et deuxièmes organes de guidage avant et arrière.
  11. Machine de forage selon la revendication 9 ou 10 dans laquelle l'ensemble constitué du patin d'ancrage avant (142), du patin d'ancrage arrière (144), du dispositif de guidage avant (180) et du dispositif de guidage arrière (190) forme un trapèze déformable, le bâti (170) du module d'ancrage (30) avec le module de forage (50) étant déplaçables par rapport audit trapèze déformable selon la direction de déplacement (D1).
  12. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif actionneur (72,72',172) comporte au moins un vérin (74,74',1741,1742).
  13. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module de forage (50) est mobile par rapport au module d'ancrage selon la direction longitudinale et en ce que ladite machine comporte en outre au moins un dispositif de déplacement (60) disposé entre le module d'ancrage (70,70',170) et le module de forage (50) pour déplacer les organes de coupe par rapport au module d'ancrage selon la direction longitudinale.
  14. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le module de forage comporte une section inférieure (52) portant les organes de coupe et une section supérieure (54) s'étendant selon la direction longitudinale, et dans laquelle la section supérieure (54) du module de forage (50) est suspendue à l'extrémité inférieure (71a) d'un câble de sustentation (70).
  15. Machine de forage selon les revendications 13 et 14, dans laquelle le dispositif de déplacement comporte au moins un vérin de poussée (62,64) disposé entre le bâti du dispositif d'ancrage et la section inférieure du module de forage, la section supérieure du module de forage étant mobile par rapport au bâti du dispositif d'ancrage selon ladite direction longitudinale.
  16. Machine de forage selon la revendication 14 ou 15, dans laquelle la section supérieure comprend une barre (56) qui traverse longitudinalement le module d'ancrage.
  17. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le module d'ancrage comporte une pluralité de dispositifs d'ancrage, les bâtis (70,70',170) des dispositifs d'ancrage étant solidaires les uns des autres.
  18. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le module de forage (50) comporte en outre des moyens de correction de trajectoire (90) pour faire pivoter le module de forage dans un plan vertical (Q1).
  19. Machine de forage selon la revendication 18, dans laquelle les moyens de correction de trajectoire (90) comportent des patins de correction de trajectoire (92, 94) qui sont déployables selon une direction transversale au module de forage pour venir en appui contre au moins l'une des parois (P1, P2) de l'excavation afin de faire pivoter le module de forage dans le plan vertical.
  20. Machine de forage selon les revendications 14 et 19, dans laquelle les patins de correction de trajectoire (92,94) sont disposés en section supérieure (54) et/ou en section inférieure (52) du module de forage (50).
  21. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite machine de forage (10) est une fraise dont les organes de coupe (16) comportent des tambours (18,20) qui sont rotatifs autour d'axes de rotation (A,B) parallèles, distincts et perpendiculaires à la direction de forage (F).
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