EP3347527A1 - Machine de forage - Google Patents

Machine de forage

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Publication number
EP3347527A1
EP3347527A1 EP16775283.1A EP16775283A EP3347527A1 EP 3347527 A1 EP3347527 A1 EP 3347527A1 EP 16775283 A EP16775283 A EP 16775283A EP 3347527 A1 EP3347527 A1 EP 3347527A1
Authority
EP
European Patent Office
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drilling
module
anchoring
drilling machine
thrust
Prior art date
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Application number
EP16775283.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3347527B1 (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 EP3347527A1 publication Critical patent/EP3347527A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3347527B1 publication Critical patent/EP3347527B1/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
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • 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
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2250/00—Production methods
    • E02D2250/0038—Production methods using an auger, i.e. continuous flight type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/188—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with the axis being horizontal and transverse to the direction of travel
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/20—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels
    • E02F3/205—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels with a pair of digging wheels, e.g. slotting machines
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/22—Component parts

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.
  • the invention relates to a drilling machine for excavating a soil in a drilling direction, said excavation having walls and said drilling machine comprising:
  • an anchoring module provided with at least one anchoring device for blocking the displacement in the drilling direction of the anchoring module relative to the ground by bearing on one of the walls of the excavation;
  • a drilling module provided with cutting members, the cutting members being movable in translation relative to the anchoring module;
  • displacement means for translational movement of the cutting members relative to the anchoring module.
  • Such a machine is described in particular in document FR 2 806 112. It comprises anchoring means which make it possible to block the displacement in the vertical direction of drilling of the main frame with respect to the walls of the trench, and means for vertically push down on the milling assembly
  • Such a machine makes it possible to exert a vertical thrust on the cutting members whose intensity is much greater than the weight of the frame, which makes it possible to drill in hard ground, such as for example the granite.
  • a disadvantage of this machine is that the cutting members may tend to slide on hard ground portions, which may cause a deviation in the trajectory of the drilling machine, which is problematic, especially when making drilling at great depth.
  • An object of the present invention is to overcome the aforementioned drawbacks by proposing a drilling machine for drilling hard terrain while controlling the drilling path.
  • the drilling module is articulated with respect to the anchoring module and the drilling machine comprises at least first trajectory correction means configured to pivot, along a pivot axis transverse to the drilling direction, the drilling module with respect to the anchoring module.
  • the drilling direction is substantially vertical, and at least non-horizontal.
  • the drilling module is mounted in particular pivoting relative to the anchoring module.
  • the pivoting of the drilling module relative to the anchoring module makes it possible to modify the position of the cutting members, and hence to correct the trajectory of the drilling machine.
  • the first drilling path correction means are actuated while the anchoring device is actuated, that is to say while the anchor module is stowed in the ground.
  • the anchoring module when it is desired to correct the trajectory of the drilling machine, the anchoring module is immobilized in the ground by actuating the anchoring device, and the drilling module is pivoted with respect to the anchoring module. by acting on the first path correction means, and acting on the displacement means to translate the drilling module in translation downwards relative to the anchoring module.
  • the pivoting of the drilling module with respect to the anchoring module may take place before, after or concomitantly with the translational movement of the drilling module relative to the anchoring module. It is thus clear that the invention makes it possible to correct the direction of drilling accurately by anchoring the anchoring module.
  • Another advantage of the invention is to be able to transmit a force towards the cutting members in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the anchor module, this force may have a very high intensity to the extent that we can exert a thrust on the drilling module while bearing on the walls of the excavation through the anchoring in the floor of the anchor module.
  • the anchoring module is immobilized in the ground after pivoting the drilling module relative to the anchoring module to correct the trajectory.
  • the articulation between the drilling module and the anchor module is performed by a hinge member which can be made by one or more pivot-type links, by a ball-type connection, or by any other type of means. equivalent articulation.
  • This articulation member may belong to the displacement means, or be arranged between the displacement means and the drilling module, or between the displacement means and the anchoring module.
  • the anchoring module comprises the first trajectory correction means, which are configured to exert a thrust on the drilling module in a direction transverse to the drilling direction, whereby the actuation of the first path correction means rotates the drilling module relative to the anchoring module.
  • the anchor module when the anchor module is anchored to the ground in the excavation, it constitutes a stationary support. Also, a thrust exerted on the drilling module by the first path correction means arranged on the anchor module has the effect of rotating the drilling module relative to the anchor module because of the existing articulation between the drilling module and the anchor module. This pivoting takes place along the pivot axis transverse to the drilling direction, the latter being preferably horizontal.
  • the pivot axis passes through the anchor module.
  • the drilling module comprises a lower section carrying the cutting members and an upper section extending at least partly inside the anchoring module, and wherein the first path correction means are arranged between the anchor module and the upper section of the drilling module.
  • the lower and upper sections can be fixed jointly to one another so as to form a one-piece body, or be movable relative to each other.
  • the pivoting of the drilling module relative to the anchor module is performed by the action of the first path correction means on the upper section of the drilling module.
  • the lower section of the drilling module has a length which is preferably substantially equal to the length of the anchoring module. It is the same for the respective widths of the lower section of the drilling module and the anchor module.
  • the upper section of the drilling module is movable inside the anchoring module.
  • the upper section of the drilling module is movable in translation and in rotation with respect to the anchoring module.
  • the first trajectory correction means are arranged in the upper part of the anchoring module, while the pivot axis is arranged in the lower part of the anchoring module, in order to benefit from a lever arm substantially equal to the length of the anchoring module.
  • the lower section of the drilling module can be slidably mounted relative to the upper section of said drilling module. Also, during the actuation of the displacement means, the lower section carrying the cutting members moves in translation relative to the upper section in the drilling direction.
  • the drilling module therefore has a retracted position in which the distance between the cutting members and the upper section is minimal, and an extended position, in which the distance between the cutting members and the upper section is maximum.
  • the assembly consisting of the upper and lower sections is pivotally mounted relative to the anchor module.
  • the anchoring module comprises a body and a longitudinal sleeve in which is slidably mounted the upper section of the drilling module, the longitudinal sleeve being hinged relative to the body.
  • the sleeve is pivotally mounted relative to the body along the pivot axis.
  • the first path correction means are configured to push the sleeve to rotate it relative to the body of the anchor module, which de facto causes pivoting of the drilling module relative to the anchor module.
  • the first path correction means are disposed on the sleeve.
  • the upper section of the drilling module extends longitudinally through the anchoring module. Still preferably, the upper end of the upper section protrudes beyond the upper end of the anchor module.
  • the drilling machine further comprises second path correction means which are located on the lower section of the drilling module and which are configured to exert a thrust on one of the walls of the excavation in said transverse direction to drilling direction.
  • the concomitant action of the first and second path correction means facilitates the pivoting of the drilling module around the pivot axis by exerting a greater torque on the latter than that exerted by the first correction means of the drilling module. trajectory alone.
  • the first path correction means comprise at least one thrust pad.
  • the thrust pad exerts a thrust on the upper section of the drilling module, while in the second variant, the thrust pad exerts a thrust on the sleeve.
  • said thrust pad is actuated by a jack mounted to the anchor module.
  • the first trajectory correction means are disposed on the drilling module and are configured to exert a thrust on one of the walls of the excavation in a direction transverse to the direction of drilling, whereby the actuation of the first path correction means rotates the drilling module relative to the anchor module.
  • the actuation of the first path correction means causing a thrust exerted on the walls of the excavation in a direction transverse to the drilling direction, has the effect of rotating the drilling module according to a pivot axis perpendicular to the drilling direction, which is preferably substantially horizontal. It is specified that the mass of the anchoring module is preferably greater than that of the drilling module.
  • the first trajectory correction means are disposed on the front and rear faces of the drilling module, so as to be able to pivot the drilling module, considered in a first vertical plane, towards the front or rear of the drilling module.
  • the front and rear faces are perpendicular to the axes of rotation of the drums.
  • the first path correction means may also be arranged on the lateral sides of the drilling module in order to allow pivoting, in a second vertical plane, orthogonal to the first vertical plane, towards one or other of the lateral sides.
  • the first path correction means comprise a set of motorized actuators configured to pivot the drilling module relative to the anchoring module without necessarily bearing on the walls of the excavation.
  • the displacement means are pivotally mounted relative to the anchoring module, preferably along said pivot axis.
  • the drilling module pivots with the displacement means when the first path correction means are actuated.
  • the displacement means comprise at least one thrust device for exerting a thrust on the cutting members oriented in the direction of drilling and directed downwards.
  • the thrust device ensures that the cutting members remain in contact with the ground to be cut.
  • the thrust device preferably comprises at least one thrust cylinder disposed between the anchoring module and the drilling module. Still preferably, the thrust device comprises a pair of thrust cylinders disposed on either side of a median longitudinal plane of the drilling machine.
  • the anchoring device comprises at least one anchor pad adapted to bear on one of the walls of the excavation to block the displacement in the drilling direction of the anchoring module relative to the ground.
  • the anchor pad extends in a transverse direction, preferably orthogonal to the drilling direction.
  • each of the front and rear faces of the anchoring module is equipped with at least one anchor pad.
  • the anchor pad or pads define a substantially continuous surface which extends along a height, considered in the longitudinal direction of the anchoring module, at least equal to the two thirds of the height of said drilling module.
  • the anchoring device comprises a plurality of airbags disposed on at least one, and preferably both, front and rear faces of the anchoring module.
  • the anchoring of the anchoring module is achieved by inflating the cushions which then bear against the walls of the excavation.
  • the drilling machine is provided with damping means to damp the vibrations generated by the cutting members during the drilling.
  • the damping means act on the hydraulic circuit which supplies the thrust cylinders.
  • This is for example a hydraulic type of accumulator connected to the hydraulic supply circuit of the thrust cylinder.
  • the damping means could also comprise spring means mounted in parallel with the thrust cylinders.
  • the drilling machine comprises a lift cable at the lower end of which the drilling module is suspended.
  • the lift cable extends vertically from a mast of a carrier, known elsewhere.
  • the upper section of the drilling module is slidably mounted in the anchor module while being suspended at the lower end of the lift cable.
  • said drilling machine is a cutter whose cutting members comprise two pairs of drums which are rotatable about parallel axes of rotation, distinct and perpendicular to the direction of drilling.
  • the first path correction means are configured to pivot the drilling module relative to the anchoring module along a pivot axis perpendicular to the drilling direction which is perpendicular to the drilling direction and to the axes of rotation of the drilling units. drums.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first variant of a first embodiment of the drilling machine according to the invention, the drilling module being in the retracted position, the anchoring device being deactivated;
  • FIG. 2 is a front view of the machine of FIG. 1;
  • Figure 3 is a side view of the machine of Figure 1;
  • FIG. 4 is a side view of the machine of FIG. 1, the anchoring device being activated;
  • FIG. 5 is a side view of the machine of FIG. 1, the anchoring device being activated and the drilling module pivoted with respect to the anchoring module in a first direction;
  • FIG. 6 is a side view of the machine of FIG. 1, the anchoring device being activated and the drilling module pivoted with respect to the anchoring module in a second direction, opposite to the first direction;
  • FIG. 7 is a perspective view of the first variant of the first embodiment of the drilling machine, the drilling module being in the deployed position;
  • FIG. 8 is a front view of the machine of FIG. 7;
  • Figure 9 is a side view of the machine of Figure 7;
  • FIG. 10 is a side view of the machine of FIG. 7, the anchoring device being activated;
  • FIG. 11 is a side view of the machine of FIG. 7, the anchoring device being activated and the drilling module pivoted with respect to the anchoring module in a first direction;
  • FIG. 12 is a side view of the machine of FIG. 7, the anchoring device being activated and the drilling module pivoted with respect to the anchoring module in a second direction, opposite to the first direction;
  • FIG. 13 is a perspective view of a second variant of the first embodiment of the drilling machine, the drilling module being in the retracted position;
  • FIG. 14 is a front view of the machine of FIG. 13;
  • Figure 15 is a side view of the machine of Figure 13;
  • FIG. 16 is a side view of the machine of FIG. 13, the anchoring device being activated;
  • FIG. 17 is a side view of the machine of FIG. 13, the anchoring device being activated and the drilling module pivoted with respect to the anchoring module in a first direction;
  • FIG. 18 is a perspective view of the second variant of the first embodiment of the drilling machine, the drilling module being in the deployed position;
  • Figure 19 is a side view of the machine of Figure 18;
  • FIG. 20 is a side view of the machine of Figure 18, the anchor module being activated.
  • FIG. 21 is a perspective view of a second embodiment of the drilling machine according to the invention.
  • the drilling machine 10 has the function of performing an excavation E in soil S in a drilling direction DF.
  • the vertical direction is illustrated by the reference V.
  • the direction of drilling DF may be vertical, or slightly inclined with respect to the vertical direction V.
  • the excavation E has the shape of a trench substantially rectangular and defining walls substantially vertical referenced PI, P2, P3 and P4.
  • the machine has a height H, a length L and a width I.
  • the height H of the machine extends substantially vertically, while the length L and the width I extend in a substantially horizontal plane and substantially define the length and width of the cross section of the excavation E.
  • the drilling machine 10 is a cutter which is suspended at the lower end of a lift cable C which is carried by a lifting mast of a hoist (not shown) known elsewhere.
  • the drilling machine 10 comprises an anchoring module 12 which is provided in this example with four anchoring devices 14 which, as will be explained in more detail below, are configured to block the displacement along the drilling direction. of the anchoring module 12 with respect to the ground S while bearing on the walls PI and P2 of the excavation E.
  • the anchoring devices 14 comprise anchor pads 16 which are able to bear on the walls PI and P2 of the excavation, as illustrated in particular in FIGS. 4 to 6 and 10 to 12, in order to block the displacement according to the drilling direction of the anchor module relative to the ground during the drilling operation.
  • the anchor pads 16 are actuated by jacks 18 which are configured to exert a horizontal thrust on the anchor pads 16 so that the latter are pressed against the walls PI and P2 vis-à-vis so as to immobilize the anchoring module in the ground.
  • the anchoring module comprises four pads 16 which extend substantially over the entire height of the anchor module 12.
  • the anchoring module comprises four pads 16 which extend substantially over the entire height of the anchor module 12.
  • the drilling machine 10 further comprises a drilling module 20 which is provided with cutting members 22.
  • the cutting members 22 comprise two pairs of drums 24 which are rotating around axes of rotation Al, A2 parallel, distinct and perpendicular to the direction of drilling DF.
  • axes of rotation A1, A2 extend along the width I of the drilling machine 10.
  • the cutting members are connected to the anchoring module while being movable in translation relative to said anchoring module.
  • the drilling machine 10 comprises displacement means 35 for translational movement of the cutting members 22 with respect to the anchoring module 12.
  • the drilling module 20 has a lower section 26 which carries the cutting members 22 and an upper section 28.
  • the upper section 28 comprises a lower portion 30 and an upper portion 32 which extends longitudinally through the anchoring module 12. 2 and 8, the lower section 26 of the drilling module is slidably mounted relative to the lower portion 30 of the upper section 28 of the drilling module 20.
  • the displacement means which are configured to move the drilling members relative to the anchor module 12, comprise a thrust device 36, in this case thrust cylinders 37, configured to exert a thrust on the cutting members which is oriented in the direction of DF drilling and directed down.
  • the drilling module is in the retracted position, that is to say that the distance between the drilling tools 22 and the anchor module 12 is minimal.
  • the lower section 26 of the drilling module comprises an upper portion 27 which engages in the lower portion 30 of the upper section 28 of the drilling module in FIGS. 7 to 12, the drilling module being in position. deployed position, that is to say that the distance between the drilling tools 22 and the anchoring module 12 is maximum.
  • the drilling module 20 is further articulated with respect to the anchoring module 12.
  • the articulation consists of a pivot axis pivot connection X defined between the anchoring module 12 and the drilling module 20.
  • the pivot axis X is perpendicular to the drilling direction DF and, in this example, extends substantially horizontally.
  • the pivot axis X is situated between the lower part 30 and (A upper portion 32 of the upper section 28 of the drilling module 20. It is also noted that the pivot axis X is disposed at the lower end of the anchor module 12.
  • the upper portion 32 of the section upper section 28 of the drilling module 20 extends inside the anchor module 12 and protrudes beyond the upper end 12a of the anchor module 12.
  • the upper section 28 of the module 20 is pivotally mounted around the pivot axis X with respect to the anchoring module 12.
  • This articulation makes it possible to correct the drilling trajectory by rotating the drilling module, for which purpose the drilling machine also comprises first trajectory correction means 40 which are configured to pivot the drilling module 20 relative to the anchoring module 12 according to the pivot axis X.
  • first trajectory correction means 40 which are configured to pivot the drilling module 20 relative to the anchoring module 12 according to the pivot axis X.
  • the thrust cylinders 37 pivot with the cutting members 22.
  • the first trajectory correction means 40 are arranged on the anchoring module 12, at its upper end 12a, and are configured to exert a thrust in a first direction T1 or T2 in a second direction T2 opposite to T1, both directions being transverse to the direction of drilling DF, whereby the actuation of the first path correction means 40 rotates the module drilling relative to the anchoring module around the pivot axis X in one direction or the other.
  • the displacement means 35 in this case the thrust cylinders 37, are pivotally mounted relative to the anchoring module 12 around the pivoting axis X.
  • the first trajectory correction means 40 located at the upper end 12a of the anchoring module 12, are arranged between the upper end of the anchoring module and the upper part of the section. upper 28 of the drilling module, so that a thrust exerted by the first path correction means 40 has the effect of rotating the drilling module around the pivot axis X.
  • the first trajectory correction means 40 are disposed on either side of the upper portion of the upper section 28 of the drilling module.
  • the first trajectory correction means 40 comprise thrust pads 42 which are actuated by the jacks 44 mounted at the upper end 12a of the anchoring module 12.
  • the levitation cable C is fixed by its lower end C1 to a fastener 41 which is secured to the upper end of the upper part 32 of the upper section 28 of the drilling module 20.
  • the upper end of the upper portion of the upper section of the drilling module protrudes beyond the upper end 12a of the anchoring module 12.
  • the drilling machine further comprises second path correction means 43 which are located on the lower section 26 of the drilling module 20 and which are configured to exert thrust on the walls. excavation PI, P2 transversely to the drilling direction DF. Also, the concomitant actuation of the first and second path correction means 40, 43 facilitates the pivoting of the drilling module 20 relative to the anchoring module 12 about the pivot axis X.
  • the second path correction means 43 are pads disposed on the front and rear faces of the lower section of the drilling module 20.
  • the drilling machine 10 is provided with damping means 45 for damping the vibrations generated by the cutting members 22 during the drilling.
  • the damping means 45 comprise a damping hydraulic device which is connected to the hydraulic circuit feeding the thrust cylinders 37.
  • the anchoring devices are actuated in order to immobilize the drilling module. 12, as shown in Figure 4.
  • the cutting members being activated, it actuates the thrust cylinders 37 to push on the cutting members.
  • the drilling module is rotated to correct if necessary the direction of drilling DF.
  • the anchoring devices are actuated before activating the cutting members and actuating the thrust cylinders.
  • the drilling machine 110 comprises an anchoring module 112 which is provided with four anchoring devices 114 for blocking the displacement in the drilling direction of the anchoring module 112 relative to the ground S, in particular during the drilling operation. , taking support on the walls PI, P2 of the excavation E.
  • the anchoring devices 114 comprise several deployable anchor pads 116 which are able to bear on the walls PI, P2 of the excavation E to block the vertical displacement of the anchor module relative to the ground S.
  • the anchoring devices 114 extend over the entire height of the anchor module, the anchors forming four rows extending along the lateral ends of the front and rear faces of the drilling module.
  • the drilling machine 110 further comprises a drilling module 120 which is provided with a cutting member 122, similar to the section of the first embodiment. These cutting members are connected to the anchoring module 112 while being movable in translation relative to said anchoring module.
  • the drilling machine 110 comprises displacement means 135 for moving the cutting members 122 relative to the anchoring module 112, these moving means comprising a thrust device 136, comprising thrust cylinders 137 arranged between the module anchorage and the drilling module.
  • This thrust device 136 is configured to exert a thrust on the cutting members 122 oriented in the direction of drilling DF and directed downwards.
  • the drilling module has a lower section 126 carrying the cutting members 122, and an upper section 128 which extends inside the anchoring module 112.
  • the upper section 128 of the drilling module is slidably mounted inside the anchor module 112 in the longitudinal direction of the anchoring module.
  • the actuation of the thrust cylinders 137 has the effect of moving the assembly consisting of the lower section 126 and the upper section 128 of the drilling module relative to the anchor module, as illustrated in FIGS. 19 and 20.
  • the actuation of the thrust cylinders 137 is preferably performed after the anchoring module 112 is immobilized in the ground.
  • the drilling machine 110 immobilized in the ground S is illustrated by the actuation of the anchoring devices 114.
  • FIG. 20 shows the machine of FIG. 16 after actuation of the thrust cylinders 137 which exert a downward thrust on the cutting members 122.
  • the drilling module 120 is further articulated with respect to the anchoring module 112.
  • this articulation consists of a pivot connection about a pivot axis X allowing a pivoting of the drilling module 120 relative to the anchoring module 112 as in the first variant, the pivot axis X and substantially horizontal.
  • the upper section 128 of the drilling module 120 has the shape of a longitudinal bar which is engaged in a sleeve 160 which is articulated relative to to the body 161 of the anchoring module 112. It is understood that this sleeve 160 belongs to the anchor module 112 and forms a tube through which the upper section 128 of the drilling module 120 is slidable. This sleeve 160 is pivotally mounted relative to the body 161 of the anchoring module around the pivot axis X.
  • the pivoting of the drilling module 120 relative to the anchoring module 112 is achieved by pivoting the sleeve 160 relative to the body 161 of the anchoring module 112 about the pivot axis X, the pivoting of the sleeve 160 causing the pivoting of the upper section 128 of the drilling module, and thus the pivoting of the drilling module 120 in the direction of rotation SI, or in the direction of rotation S2.
  • the thrust cylinders 137 are disposed between the sleeve 161 and the lower section of the drilling module, so that the thrust device 136 pivots with the drilling module 120.
  • the drilling machine comprises first trajectory correction means 140, better visible in the detail view of FIG. 17, which are actuable and configured to pivot the sleeve 160 relative to the body 161 of the module. anchoring around the pivot axis X.
  • the drilling direction DF corresponds to the longitudinal axis of the upper section 128 of the drilling module, and thus also corresponds to the longitudinal direction of the drilling unit. sleeve 160.
  • the pivot axis X is perpendicular to the drilling direction DF.
  • the displacement means 135, in this case the thrust cylinders 137 are pivotally mounted with respect to the anchoring module 112 around the pivot axis X.
  • the anchoring module 112 comprises the first trajectory correction means 140, which are configured to exert a thrust on the drilling module 120 in a direction T which is transverse to the drilling direction DF, whereby the actuation of the first path correction means rotates the drilling module relative to the anchor module.
  • the first trajectory correction means 140 are disposed between the sleeve 160 and the body 161 of the anchoring module, so that the actuation of the first trajectory correction means 140 in the direction T has the effect of pivoting the sleeve 160 relative to the body 161 of the anchor module about the pivot axis X.
  • the first trajectory correction means 140 comprise thrust pads 142 which are actuated by jacks 144 mounted on the sleeve 160 of the anchoring module.
  • FIG 21 there is illustrated a second embodiment of the drilling machine 210 according to the invention.
  • the drilling machine 210 is similar to that of the second variant of the first embodiment.
  • the drilling machine 210 differs from that of FIG. 18 essentially in that, in this second embodiment, the first path correction means 280, 282 are disposed on the drilling module 220, and more particularly on the front face 271 and the rear face 273 of its lower section 226.
  • the first path correction means 240 are configured to exert thrust on one or other of the walls PI and P2 of the excavation in a direction transverse to the direction of drilling.
  • the first trajectory correction means comprise thrust pads that extend along the height of the lower section 226 of the drilling module 220 and which are configured to deploy transversely to push on.
  • the walls PI and P2 in the desired direction of rotation.
  • each of the front and rear faces has a pair of thrust pads.
  • the actuation of the first path correction means has the effect of pivoting the drilling module relative to the anchoring module around the pivot axis X.

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Abstract

L'invention concerne une machine de forage (10) pour réaliser une excavation dans un sol selon une direction de forage, comportant : un module d'ancrage (12) muni d'un dispositif d'ancrage pour bloquer le déplacement selon la direction de forage du module d'ancrage par rapport au sol en prenant appui sur une des parois de l'excavation; un module de forage (20) muni d'organes de coupe reliés au module d'ancrage tout en étant mobiles en translation par rapport au module d'ancrage; des moyens de déplacement (35) pour déplacer en translation les organes de coupe par rapport au module d'ancrage. Le module de forage est en outre articulé par rapport au module d'ancrage et la machine de forage comporte des premiers moyens de correction de trajectoire (40) pour faire pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage selon un axe de pivotement (X) perpendiculaire à la direction de forage.

Description

MACHINE DE FORAGE
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, et plus particulièrement dans des terrains durs.
L'invention porte encore plus précisément sur une machine de forage pour réaliser une excavation dans un sol selon une direction de forage, ladite excavation ayant des parois et ladite machine de forage comportant :
un module d'ancrage muni d'au moins un dispositif d'ancrage pour bloquer le déplacement selon la direction de forage du module d'ancrage par rapport au sol en prenant appui sur une des parois de l'excavation ; un module de forage muni d'organes de coupe, les organes de coupe étant mobiles en translation par rapport au module d'ancrage ;
des moyens de déplacement pour déplacer en translation les organes de coupe par rapport au module d'ancrage.
Une telle machine est notamment décrite dans le document FR 2 806 112. Elle comprend des moyens d'ancrage qui permettent de bloquer le déplacement selon la direction de forage, verticale, du châssis principal par rapport aux parois de la tranchée, et des moyens pour exercer une poussée verticale dirigée vers le bas sur l'ensemble de fraisage
Une telle machine permet d'exercer une poussée verticale sur les organes de coupe dont l'intensité est très supérieure au poids du châssis, ce qui permet de forer dans des terrains durs, tel que par exemple le granité.
Un inconvénient de cette machine est que les organes de coupe peuvent avoir tendance à glisser sur des portions de sol dures, risquant de provoquer une déviation de la trajectoire de la machine de forage, ce qui se révèle problématique, notamment lorsque l'on réalise des forages à grande profondeur. Objet et résumé de l'invention
Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités en proposant une machine de forage permettant de forer des terrains durs tout en contrôlant la trajectoire de forage.
Pour ce faire, le module de forage est articulé par rapport au module d'ancrage et la machine de forage comporte au moins des premiers moyens de correction de trajectoire configurés pour faire pivoter, selon un axe de pivotement transversal à la direction de forage, le module de forage par rapport au module d'ancrage.
La direction de forage est sensiblement verticale, et à tout le moins non-horizontale.
Du fait de son articulation, le module de forage est monté notamment pivotant par rapport au module d'ancrage. Le pivotement du module de forage par rapport au module d'ancrage permet de modifier la position des organes de coupe, et, partant, de corriger la trajectoire de la machine de forage.
Préférentiellement, les premiers moyens de correction de trajectoire de forage sont actionnés pendant que le dispositif d'ancrage est actionné, c'est-à-dire pendant que le module d'ancrage est arrimé dans le sol.
On comprend ainsi que, lorsque l'on souhaite corriger la trajectoire de la machine de forage, on immobilise le module d'ancrage dans le sol en actionnant le dispositif d'ancrage, on pivote le module de forage par rapport au module d'ancrage en agissant sur les premiers moyens de correction de trajectoire, et on agit sur les moyens de déplacement pour déplacer en translation vers le bas le module de forage par rapport au module d'ancrage. Selon l'invention, le pivotement du module de forage par rapport au module d'ancrage peut avoir lieu avant, après ou concomitamment au déplacement en translation du module de forage par rapport au module d'ancrage. On comprend donc que l'invention permet de corriger la direction de forage de façon précise grâce à l'ancrage du module d'ancrage.
Un autre intérêt de l'invention est de pouvoir transmettre un effort vers les organes de coupe dans une direction inclinée par rapport à la direction longitudinale du module d'ancrage, cet effort pouvant présenter une intensité très importante dans la mesure où l'on peut exercer une poussée sur le module de forage tout en prenant appui sur les parois de l'excavation grâce à l'ancrage dans le sol du module d'ancrage.
Selon une autre variante, on immobilise le module d'ancrage dans le sol après avoir pivoté le module de forage par rapport au module d'ancrage pour corriger la trajectoire.
L'articulation entre le module de forage et le module d'ancrage est opérée par un organe d'articulation qui peut être réalisé par une ou plusieurs liaisons de type pivot, par une liaison de type rotule, ou par tout autre type de moyen d'articulation équivalent. Cet organe d'articulation peut appartenir aux moyens de déplacement, ou bien être disposé entre les moyens de déplacement et le module de forage, ou bien entre les moyens de déplacement et le module d'ancrage.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le module d'ancrage comporte les premiers moyens de correction de trajectoire, qui sont configurés pour exercer une poussée sur le module de forage selon une direction transversale à la direction de forage, par quoi l'actionnement des premiers moyens de correction de trajectoire fait pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage.
On comprend que lorsque le module d'ancrage est ancré au sol dans l'excavation, il constitue un support immobile. Aussi, une poussée exercée sur le module de forage par les premiers moyens de correction de trajectoire disposés sur le module d'ancrage a pour effet de faire pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage en raison de l'articulation existant entre le module de forage et le module d'ancrage. Ce pivotement a lieu selon l'axe de pivotement transversal à la direction de forage, ce dernier étant de préférence horizontal.
De préférence, l'axe de pivotement traverse le module d'ancrage. Avantageusement, le module de forage comporte une section inférieure portant les organes de coupe et une section supérieure s'étendant au moins en partie à l'intérieur du module d'ancrage, et dans laquelle les premiers moyens de correction de trajectoire sont disposés entre le module d'ancrage et la section supérieure du module de forage. Les sections inférieure et supérieure peuvent être fixées solidairement l'une à l'autre de façon à former un corps monobloc, ou bien être mobile l'une par rapport à l'autre.
Aussi, le pivotement du module de forage par rapport au module d'ancrage est réalisé par l'action des premiers moyens de correction de trajectoire sur la section supérieure du module de forage.
Considérée dans un plan perpendiculaire à la direction de forage, la section inférieure du module de forage présente une longueur qui est, de préférence, sensiblement égale à la longueur du module d'ancrage. Il en est de même pour les largeurs respectives de la section inférieure du module de forage et du module d'ancrage.
Avantageusement, la section supérieure du module de forage est mobile à l'intérieur du module d'ancrage. De préférence, la section supérieure du module de forage est mobile en translation et en rotation par rapport au module d'ancrage.
Selon une première variante du premier mode de réalisation, les premiers moyens de correction de trajectoire sont disposés en partie supérieure du module d'ancrage, tandis que l'axe de pivotement est disposé en partie inférieure du module d'ancrage, afin de bénéficier d'un bras de levier sensiblement égal à la longueur du module d'ancrage.
Dans cette première variante, la section inférieure du module de forage peut être montée coulissante par rapport à la section supérieure dudit module de forage. Aussi, lors de l'actionnement des moyens de déplacement, la section inférieure portant les organes de coupe se déplace en translation par rapport à la section supérieure selon la direction de forage. Le module de forage comporte donc une position rétractée dans laquelle la distance entre les organes de coupe et la section supérieure est minimale, et une position déployée, dans laquelle la distance entre les organes de coupe et la section supérieure est maximale. L'ensemble constitué des sections supérieure et inférieure est monté pivotant par rapport au module d'ancrage.
Selon une deuxième variante, le module d'ancrage comporte un corps et un manchon longitudinal dans lequel est montée coulissante la section supérieure du module de forage, le manchon longitudinal étant articulé par rapport au corps. De préférence, le manchon est monté pivotant par rapport au corps selon l'axe de pivotement. Les premiers moyens de correction de trajectoire sont configurés pour pousser le manchon afin de le faire pivoter par rapport au corps du module d'ancrage, ce qui de facto provoque le pivotement du module de forage par rapport au module d'ancrage. De préférence, mais pas exclusivement, les premiers moyens de correction de trajectoire sont disposés sur le manchon.
De préférence, la section supérieure du module de forage traverse longitudinalement le module d'ancrage. Encore de préférence, l'extrémité supérieure de la section supérieure fait saillie au-delà de l'extrémité supérieure du module d'ancrage.
Avantageusement, la machine de forage comporte en outre des deuxièmes moyens de correction de trajectoire qui sont situés sur la section inférieure du module de forage et qui sont configurés pour exercer une poussée sur l'une des parois de l'excavation selon ladite direction transversale à la direction de forage.
L'action concomitante des premiers et deuxièmes moyens de correction de trajectoire permet de faciliter le pivotement du module de forage autour de l'axe de pivotement en exerçant sur ce dernier un couple de rotation plus important que celui exercé par les premiers moyens de correction de trajectoire seuls.
Avantageusement, les premiers moyens de correction de trajectoire comprennent au moins un patin de poussée.
Dans la première variante, le patin de poussée exerce une poussée sur la section supérieure du module de forage, tandis que dans la deuxième variante, le patin de poussée exerce une poussée sur le manchon.
De préférence, ledit patin de poussée est actionné par un vérin monté au module d'ancrage.
Selon un deuxième mode de réalisation, les premiers moyens de correction de trajectoire sont disposés sur le module de forage et sont configurés pour exercer une poussée sur une des parois de l'excavation selon une direction transversale à la direction de forage, par quoi l'actionnement des premiers moyens de correction de trajectoire fait pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage.
Dès lors que les parois de l'excavation restent immobiles, on comprend que l'actionnement des premiers moyens de correction de trajectoire, provoquant une poussée exercée sur les parois de l'excavation selon une direction transversale à la direction de forage, a pour effet de faire pivoter le module de forage selon un axe de pivotement perpendiculaire à la direction de forage, qui est de préférence sensiblement horizontal. On précise que la masse du module d'ancrage est préférentiellement supérieure à celle du module de forage.
Préférentiellement, les premiers moyens de correction de trajectoire sont disposés sur les faces avant et arrière du module de forage, de façon à pouvoir faire pivoter le module de forage, considéré dans un premier plan vertical, vers l'avant ou vers l'arrière du module de forage. Lorsque la machine est une fraise, les faces avant et arrière sont perpendiculaires aux axes de rotation des tambours.
Les premiers moyens de correction de trajectoire peuvent aussi être disposés sur les côtés latéraux du module de forage afin de permettre un pivotement, dans un deuxième plan vertical, orthogonal au premier plan vertical, vers l'un ou l'autre des côtés latéraux.
Selon un autre mode de réalisation, les premiers moyens de correction de trajectoire comportent un ensemble d'actionneurs motorisés configurés pour faire pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage sans nécessairement prendre appui sur les parois de l'excavation.
Avantageusement, les moyens de déplacement sont montés pivotants par rapport au module d'ancrage, de préférence selon ledit axe de pivotement. Autrement dit, le module de forage pivote avec les moyens de déplacement lorsque les premiers moyens de correction de trajectoire sont actionnés.
De façon particulièrement avantageuse, les moyens de déplacement comportent au moins un dispositif de poussée pour exercer une poussée sur les organes de coupe orientée selon la direction de forage et dirigée vers le bas.
On comprend que le dispositif de poussée permet d'assurer que les organes de coupe restent en contact avec le terrain à découper.
Le dispositif de poussée comporte préférentiellement au moins un vérin de poussée disposé entre le module d'ancrage et le module de forage. Encore de préférence, le dispositif de poussée comporte une paire de vérins de poussée disposés de part et d'autre d'un plan longitudinal médian de la machine de forage. Avantageusement, le dispositif d'ancrage comporte au moins un patin d'ancrage apte à prendre appui sur une des parois de l'excavation pour bloquer le déplacement selon la direction de forage du module d'ancrage par rapport au sol.
Le patin d'ancrage se déploie selon une direction transversale, de préférence orthogonale, à la direction de forage. De préférence, chacune des faces avant et arrière du module d'ancrage est équipée d'au moins un patin d'ancrage.
Avantageusement, sur chacune des faces avant et arrière du module d'ancrage, le ou les patins d'ancrage définissent une surface sensiblement continue qui s'étend selon une hauteur, considérée selon la direction longitudinale du module d'ancrage, au moins égale aux deux tiers de la hauteur dudit module de forage.
Selon une autre variante, le dispositif d'ancrage comporte une pluralité de coussins gonflables disposés sur au moins l'une, et de préférence les deux, faces avant et arrière du module d'ancrage. L'ancrage du module d'ancrage est réalisé en gonflant les coussins qui viennent alors prendre appui contre les parois de l'excavation.
Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, la machine de forage est munie de moyens amortisseurs afin d'amortir les vibrations générées par les organes de coupe lors de la réalisation du forage.
Selon un exemple de réalisation, les moyens amortisseurs agissent sur le circuit hydraulique qui alimente les vérins de poussée. Il s'agit par exemple d'un organe hydraulique de type accumulateur relié au circuit hydraulique d'alimentation du vérin de poussée. Selon une variante, les moyens amortisseurs pourraient également comporter des moyens ressorts montés en parallèle avec les vérins de poussée.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la machine de forage comporte un câble de sustentation à l'extrémité inférieure duquel le module de forage est suspendu.
Le câble de sustentation s'étend verticalement depuis un mât d'un porteur, connu par ailleurs.
Avantageusement, la section supérieure du module de forage est montée coulissante dans le module d'ancrage tout en étant suspendue à l'extrémité inférieure du câble de sustentation. Selon un mode de réalisation préférentiel, mais non exclusif, ladite machine de forage est une fraise dont les organes de coupe comportent deux paires de tambours qui sont rotatifs autour d'axes de rotation parallèles, distincts et perpendiculaires à la direction de forage.
Avantageusement, les premiers moyens de correction de trajectoire sont configurés pour faire pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage selon un axe de pivotement perpendiculaire à la direction de forage qui est perpendiculaire à la direction de forage et aux axes de rotation des tambours.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une première variante d'un premier mode de réalisation de la machine de forage conforme à l'invention, le module de forage étant en position rétractée, le dispositif d'ancrage étant désactivé ;
- la figure 2 est une vue de face de la machine de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de côté de la machine de la figure 1 ;
- la figure 4 est une vue de côté de la machine de la figure 1 le dispositif d'ancrage étant activé ;
- la figure 5 est une vue de côté de la machine de la figure 1, le dispositif d'ancrage étant activé et le module de forage pivoté par rapport au module d'ancrage dans un premier sens ;
- la figure 6 est une vue de côté de la machine de la figure 1, le dispositif d'ancrage étant activé et le module de forage pivoté par rapport au module d'ancrage dans un second sens, opposé au premier sens ;
- la figure 7 est vue en perspective de la première variante du premier mode de réalisation de la machine de forage, le module de forage étant en position déployée ;
- la figure 8 est une vue de face de la machine de la figure 7 ;
- la figure 9 est une vue de côté de la machine de la figure 7 ; - la figure 10 est une vue de côté de la machine de la figure 7 le dispositif d'ancrage étant activé ; - la figure 11 est une vue de côté de la machine de la figure 7, le dispositif d'ancrage étant activé et le module de forage pivoté par rapport au module d'ancrage dans un premier sens ;
- la figure 12 est une vue de côté de la machine de la figure 7, le dispositif d'ancrage étant activé et le module de forage pivoté par rapport au module d'ancrage dans un second sens, opposé au premier sens ;
- la figure 13 est vue en perspective d'une deuxième variante du premier mode de réalisation de la machine de forage, le module de forage étant en position rétractée ;
- la figure 14 est une vue de face de la machine de la figure 13 ;
- la figure 15 est une vue de côté de la machine de la figure 13 ;
- la figure 16 est une vue de côté de la machine de la figure 13, le dispositif d'ancrage étant activé ;
- la figure 17 est une vue de côté de la machine de la figure 13, le dispositif d'ancrage étant activé et le module de forage pivoté par rapport au module d'ancrage dans un premier sens ;
- la figure 18 est une vue en perspective de la deuxième variante du premier mode de réalisation de la machine de forage, le module de forage étant en position déployée ;
- la figure 19 est une vue de côté de la machine de la figure 18 ;
- la figure 20 est une vue de côté de la machine de la figure 18, le module d'ancrage étant activé ; et
- la figure 21 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation de la machine de forage selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
A l'aide de figures 1 à 12, on va décrire une première variante d'un premier mode de réalisation de la machine de forage 10 conforme à la présente invention. La machine de forage 10 a pour fonction de réaliser une excavation E dans un sol S selon une direction de forage DF. Sur les figures, on a illustré la direction verticale par la référence V, Comme on le comprend à l'aide, la direction de forage DF peut-être verticale, ou légèrement inclinée par rapport à la direction verticale V.
Considérée dans un plan horizontal, l'excavation E présente la forme d'une tranchée sensiblement rectangulaire et définissant des parois sensiblement verticales référencées PI, P2, P3 et P4. La machine présente une hauteur H, une longueur L et une largeur I. Comme on le comprend à l'aide des figures 2 et 3, la hauteur H de la machine s'étend sensiblement verticalement, tandis que la longueur L et la largeur I s'étendent dans un plan sensiblement horizontal et définissent sensiblement la longueur et la largeur de la section transversale de l'excavation E.
Dans cet exemple, la machine de forage 10 est une fraise qui est suspendue à l'extrémité inférieure d'un câble de sustentation C qui est porté par un mât de levage d'un engin de levage (non représenté) connu par ailleurs.
La machine de forage 10 comporte un module d'ancrage 12 qui est muni dans cet exemple de quatre dispositifs d'ancrage 14 qui, comme on l'expliquera plus en détail ci-après, sont configurés pour bloquer le déplacement selon la direction de forage du module d'ancrage 12 par rapport au sol S en prenant appui sur les parois PI et P2 de l'excavation E.
Les dispositifs d'ancrage 14 comportent des patins d'ancrage 16 qui sont aptes à prendre appui sur les parois PI et P2 de l'excavation, comme cela est illustré notamment en figures 4 à 6 et 10 à 12, pour bloquer le déplacement selon la direction de forage du module d'ancrage par rapport au sol pendant l'opération de forage. Les patins d'ancrage 16 sont actionnés par des vérins 18 qui sont configurés pour exercer une poussée horizontale sur les patins d'ancrage 16 afin que ces derniers viennent se plaquer contre les parois PI et P2 en vis-à-vis de façon à immobiliser le module d'ancrage dans le sol.
Dans cet exemple, le module d'ancrage comporte quatre patins 16 qui s'étendent sensiblement sur toute la hauteur du module d'ancrage 12. Sans sortir du cadre de la présente invention, on pourrait prévoir un nombre différent de patins, pour autant que leur nombre et leur surface soient suffisants pour immobiliser le module d'ancrage dans le sol pendant les opérations de forage.
La machine de forage 10 comporte en outre un module de forage 20 qui est muni d'organes de coupe 22. Dans cet exemple, les organes de coupe 22 comprennent deux paires de tambours 24 qui sont rotatifs autour d'axes de rotation Al, A2 parallèles, distincts et perpendiculaires à la direction de forage DF.
En référence aux figures 2 et 3, on comprend que des axes de rotation Al, A2 s'étendent selon la largeur I de la machine de forage 10.
Comme on le comprend à l'aide des figures 2 et 8, les organes de coupe sont reliés au module d'ancrage, tout en étant mobiles en translation par rapport audit module d'ancrage. Pour ce faire, ia machine de forage 10 comporte des moyens de déplacement 35 pour déplacer en translation les organes de coupe 22 par rapport au module d'ancrage 12.
Le module de forage 20 comporte une section inférieure 26 qui porte les organes de coupe 22 et une section supérieure 28. La section supérieure 28 comporte une partie inférieure 30 et une partie supérieure 32 qui traverse longitudinalement le module d'ancrage 12. Comme on le comprend à l'aide des figures 2 et 8, la section inférieure 26 du module de forage est montée mobile de façon coulissante par rapport à la partie inférieure 30 de la section supérieure 28 du module de forage 20. Les moyens de déplacement, qui sont configurés pour déplacer les organes de forage par rapport au module d'ancrage 12, comportent un dispositif de poussée 36, en l'espèce des vérins de poussée 37, configurés pour exercer une poussée sur les organes de coupe qui est orientée selon la direction de forage DF et dirigée vers le bas.
Dans les figures 1 à 6, le module de forage est en position rétractée, c'est-à-dire que la distance entre les outils de forage 22 et le module d'ancrage 12 est minimale. Dans cette position rétractée, la section inférieure 26 du module de forage comporte une portion supérieure 27 qui vient s'engager dans la partie inférieure 30 de la section supérieure 28 du module de forage sur les figures 7 à 12, le module de forage est en position déployée, c'est-à-dire que la distance entre les outils de forage 22 et le module d'ancrage 12 est maximale.
Conformément à l'invention, le module de forage 20 est en outre articulé par rapport au module d'ancrage 12. Dans cet exemple, l'articulation consiste en une liaison pivot d'axe de pivotement X définie entre le module d'ancrage 12 et le module de forage 20. L'axe de pivotement X est perpendiculaire à la direction de forage DF et, dans cet exemple, s'étend sensiblement horizontalement. Dans ce premier mode de réalisation, l'axe de pivotement X est situé entre la partie inférieure 30 et (a partie supérieure 32 de la section supérieure 28 du module de forage 20. On constate également que l'axe de pivotement X est disposé à l'extrémité inférieure du module d'ancrage 12. De plus, la partie supérieure 32 de la section supérieure 28 du module de forage 20 s'étend à l'intérieur du module d'ancrage 12 et fait saillie au-delà de l'extrémité supérieure 12a du module d'ancrage 12. On comprend donc que la section supérieure 28 du module de forage 20 est montée pivotante autour de l'axe de pivotement X par rapport au module d'ancrage 12. Cette articulation permet de corriger la trajectoire de forage en faisant pivoter le module de forage. Pour ce faire, la machine de forage comporte en outre des premiers moyens de correction de trajectoire 40 qui sont configurés pour faire pivoter le module de forage 20 par rapport au module d'ancrage 12 selon l'axe de pivotement X. On précise également que les vérins de poussée 37 pivotent avec les organes de coupe 22.
En se référant aux figures 5 à 7, on constate que, dans cette première variante du premier mode de réalisation, les premiers moyens de correction de trajectoire 40 sont disposés sur le module d'ancrage 12, en son extrémité supérieure 12a, et sont configurés pour exercer une poussée selon une première direction Tl ou T2 selon une seconde direction T2 opposée à Tl, ces deux directions étant transversales à la direction de forage DF, par quoi l'actionnement des premiers moyens de correction de trajectoire 40 fait pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage autour de l'axe de pivotement X dans un sens ou dans l'autre. On constate également que les moyens de déplacement 35, en l'espèce les vérins de poussée 37, sont montés pivotants par rapport au module d'ancrage 12 autour de Taxe de pivotement X.
Plus précisément, dans cette première variante, les premiers moyens de correction de trajectoire 40, situés à l'extrémité supérieure 12a du module d'ancrage 12, sont disposés entre l'extrémité supérieure du module d'ancrage et la partie supérieure de la section supérieure 28 du module de forage, de sorte qu'une poussée exercée par les premiers moyens de correction de trajectoire 40 a pour effet de faire pivoter le module de forage autour de l'axe de pivotement X. Comme on le voit sur la figure 7, les premiers moyens de correction de trajectoire 40 sont disposés de part et d'autre de la partie supérieure de la section supérieure 28 du module de forage.
Par exemple, sur la figure 5, lorsque les premiers moyens de correction trajectoire 40 exercent une poussée transversale Tl dirigée vers la paroi P2 de l'excavation E, cela a pour effet de faire pivoter le module de forage autour de l'axe de pivotement X selon le sens de rotation SI, ce qui a pour effet de rapprocher les organes de coupe 22 de la paroi opposée PI, comme cela est illustré en figure 5. Considérée dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement X, la direction de forage DF présente un angle al par rapport à la direction inférieure. Inversement, comme illustré en figure 6, une poussée exercée par les premiers moyens de correction de trajectoire 40 selon une direction T2, opposée à la direction Tl, a pour effet de faire pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage d'un angle 2 autour de l'axe de pivotement X selon un sens de rotation S2 opposé au sens de rotation SI, à la suite de quoi les organes de coupe tendent à se déplacer vers la paroi P2 de l'excavation E.
Les premiers moyens de correction de trajectoire 40 comprennent des patins de poussée 42 qui sont actionnés par les vérins 44 montés à l'extrémité supérieure 12a du module d'ancrage 12.
En se référant à nouveau à la figure 2, on constate que le câble de sustentation C est fixé par son extrémité inférieure Cl à un organe de fixation 41 qui est solidaire de l'extrémité supérieure de la partie supérieure 32 de la section supérieure 28 du module de forage 20. Comme mentionné précédemment, l'extrémité supérieure de la partie supérieure de la section supérieure du module de forage fait saillie au-delà de l'extrémité supérieure 12a du module d'ancrage 12.
En se référant à la figure 1, on constate que la machine de forage comporte en outre des deuxièmes moyens de correction de trajectoire 43 qui sont situés sur la section inférieure 26 du module de forage 20 et qui sont configurés pour exercer une poussée sur les parois d'excavation PI, P2 transversalement à la direction de forage DF. Aussi, l'actionnement concomitant des premiers et deuxièmes moyens de correction de trajectoire 40, 43 permet de faciliter le pivotement du module de forage 20 par rapport au module d'ancrage 12 autour de l'axe de pivotement X. Dans cet exemple, les deuxièmes moyens de correction de trajectoire 43 sont des patins disposés sur les faces avant et arrière de la section inférieure du module de forage 20.
Dans cet exemple, la machine de forage 10 est munie de moyens amortisseurs 45 pour amortir les vibrations générées par les organes de coupe 22 lors de la réalisation du forage. Dans cette variante, les moyens amortisseurs 45 comportent un dispositif hydraulique amortisseur qui est relié au circuit hydraulique alimentant les vérins de poussée 37.
On va maintenant décrire un exemple d'utilisation de la machine de forage 10. Lors d'un forage des sols, après introduction de la machine de forage 10 dans le sol, on actionne les dispositifs d'ancrage afin d'immobiliser le module d'ancrage 12, comme cela est illustré en figure 4. Puis, les organes de coupe étant activés, on actionne les vérins de poussée 37 afin de pousser sur les organes de coupe. Enfin, on fait pivoter le module de forage afin de corriger si nécessaire la direction de forage DF. Selon un autre exemple d'utilisation, on corrige la direction de forage, puis on actionne les dispositifs d'ancrage avant d'activer les organes de coupe et d'actionner les vérins de poussée.
A l'aide des figures 13 à 20, on va décrire maintenant une deuxième variante du premier mode de réalisation de la machine de forage 110 selon l'invention. La machine de forage 110 comporte un module d'ancrage 112 qui est muni de quatre dispositifs d'ancrage 114 pour bloquer le déplacement selon la direction de forage du module d'ancrage 112 par rapport au sol S, notamment pendant l'opération de forage, en prenant appui sur les parois PI, P2 de l'excavation E.
Les dispositifs d'ancrage 114 comportent plusieurs patins d'ancrage 116 déployables qui sont aptes à prendre appui sur les parois PI, P2 de l'excavation E pour bloquer le déplacement vertical du module d'ancrage par rapport au sol S. Dans ce deuxième mode de réalisation, les dispositifs d'ancrage 114 s'étendent sur toute la hauteur du module d'ancrage, les patins d'ancrage formant quatre rangées qui s'étendent le long des extrémités latérales des faces avant et arrière du module de forage.
La machine de forage 110 comporte par ailleurs un module de forage 120 qui est muni d'organe de coupe 122, similaire aux organes de coupe du premier mode de réalisation. Ces organes de coupe sont reliés au module d'ancrage 112 tout en étant mobiles en translation par rapport audit module d'ancrage.
La machine de forage 110 comporte des moyens de déplacement 135 pour déplacer les organes de coupe 122 par rapport au module d'ancrage 112, ces moyens de déplacement comportant un dispositif de poussée 136, comprenant des vérins de poussée 137 disposés entre le module d'ancrage et le module de forage. Ce dispositif de poussée 136 est configuré pour exercer une poussée sur les organes de coupe 122 orientée selon la direction de forage DF et dirigée vers le bas. Le module de forage comporte une section inférieure 126 portant les organes de coupe 122, et une section supérieure 128 qui s'étend à l'intérieur du module d'ancrage 112.
Plus précisément, la section supérieure 128 du module de forage est montée coulissante à l'intérieur du module d'ancrage 112 selon la direction longitudinale du module d'ancrage. L'actionnement des vérins de poussée 137 a pour effet de déplacer l'ensemble constitué de la section inférieure 126 et de la section supérieure 128 du module de forage par rapport au module d'ancrage, comme illustré en figures 19 et 20.
A l'instar de la première variante, l'actionnement des vérins de poussée 137 est préférentiellement réalisé après que le module d'ancrage 112 est immobilisé dans le sol. Sur les figures 16 et 20, on a illustré la machine de forage 110 immobilisée dans le sol S, grâce à l'actionnement des dispositifs d'ancrage 114. La figure 20 montre la machine de la figure 16 après actionnement des vérins de poussée 137 qui exercent une poussée vers le bas sur les organes de coupe 122.
Conformément à l'invention, le module de forage 120 est en outre articulé par rapport au module d'ancrage 112. A l'instar du premier mode de réalisation, cette articulation consiste en une liaison pivot autour d'un axe de pivotement X permettant un pivotement du module de forage 120 par rapport au module d'ancrage 112 comme dans la première variante, l'axe de pivotement X et sensiblement horizontal.
En se référant à la figure 13, on constate que la section supérieure 128 du module de forage 120 présente la forme d'une barre longitudinale qui est engagée dans un manchon 160 articulé par rapport au corps 161 du module d'ancrage 112. On comprend que ce manchon 160 appartient au module d'ancrage 112 et forme un tube au travers duquel la section supérieure 128 du module de forage 120 peut coulisser. Ce manchon 160 est monté pivotant par rapport au corps 161 du module d'ancrage autour de l'axe de pivotement X.
Aussi, le pivotement du module de forage 120 par rapport au module d'ancrage 112 est réalisé en faisant pivoter le manchon 160 par rapport au corps 161 du module d'ancrage 112 autour de l'axe de pivotement X, le pivotement du manchon 160 entraînant le pivotement de la section supérieure 128 du module de forage, et donc le pivotement du module de forage 120 dans le sens de rotation SI, ou dans le sens de rotation S2.
On précise que les vérins de poussée 137 sont disposés entre le manchon 161 et la section inférieure du module de forage, de sorte que le dispositif de poussée 136 pivote avec le module de forage 120.
Pour réaliser ce pivotement, la machine de forage comporte des premiers moyens de correction de trajectoire 140, mieux visibles sur la vue de détail de la figure 17, qui sont actionnables et configurés pour faire pivoter le manchon 160 par rapport au corps 161 du module d'ancrage autour de l'axe de pivotement X. Dans l'exemple de la figure 17, la direction de forage DF correspond à l'axe longitudinal de la section supérieure 128 du module de forage, et donc correspond également à la direction longitudinale du manchon 160. On comprend que l'axe de pivotement X est perpendiculaire à la direction de forage DF. On constate également sur cette figure 17 que les moyens de déplacement 135, en l'espèce les vérins de poussée 137, sont montés pivotants par rapport au module d'ancrage 112 autour de l'axe de pivotement X.
Le module d'ancrage 112 comporte les premiers moyens de correction de trajectoire 140, qui sont configurés pour exercer une poussée sur le module de forage 120 selon une direction T qui est transversale à la direction de forage DF, par quoi l'actionnement des premiers moyens de correction de trajectoire fait pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage. Pour ce faire, les premiers moyens de correction de trajectoire 140 sont disposés entre le manchon 160 et le corps 161 du module d'ancrage, de sorte que l'actionnement des premiers moyens de correction de trajectoire 140 selon la direction T a pour effet de faire pivoter le manchon 160 par rapport au corps 161 du module d'ancrage autour de l'axe de pivotement X.
Dans cet exemple, les premiers moyens de correction de trajectoire 140 comprennent des patins de poussée 142 qui sont actionnés par des vérins 144 montés sur le manchon 160 du module d'ancrage.
Sur la figure 21, on a illustré un deuxième mode de réalisation de la machine de forage 210 selon l'invention. La machine de forage 210 est similaire à celle de la deuxième variante du premier mode de réalisation.
Les éléments de la machine 210 figure 21 qui correspondent ceux de la machine de forage 110 illustrée en figures 17 et 18 portent les mêmes références, augmentées de la valeur cent.
La machine de forage 210 se distingue de celle de la figure 18 essentiellement par le fait que, dans ce deuxième mode de réalisation, les premiers moyens de correction de trajectoire 280, 282 sont disposés sur le module de forage 220, et plus particulièrement sur la face avant 271 et la face arrière 273 de sa section inférieure 226.
Les premiers moyens de correction de trajectoire 240 sont configurés pour exercer une poussée sur l'une ou l'autre des parois PI et P2 de l'excavation selon une direction transversale à la direction de forage.
Dans l'exemple de ta figure 21, les premiers moyens de correction de trajectoire comprennent des patins de poussée qui s'étendent selon la hauteur de la section inférieure 226 du module de forage 220 et qui sont configurés pour se déployer transversalement afin de pousser sur Tune ou l'autre des parois PI et P2 selon le sens de pivotement désiré. Dans cet exemple, chacune des faces avant et arrière comporte une paire de patins de poussée.
L'actionnement des premiers moyens de correction de trajectoire a pour effet de faire pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage autour de l'axe de pivotement X.

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine de forage (10,110,210) pour réaliser une excavation (E) dans un sol (S) selon une direction de forage (DF), ladite excavation ayant des parois et ladite machine de forage comportant :
un module d'ancrage (12,112,212) muni d'au moins un dispositif d'ancrage (14,114,214) pour bloquer le déplacement selon la direction de forage du module d'ancrage (12,112,212) par rapport au sol (S) en prenant appui sur une des parois (P1,P2) de l'excavation (E) ;
un module de forage (20,120,220) muni d'organes de coupe (22,122,222), les organes de coupe étant reliés au module d'ancrage (12,112,212) tout en étant mobiles en translation par rapport au module d'ancrage ;
des moyens de déplacement (35,135,235) pour déplacer en translation les organes de coupe (22,122,222) par rapport au module d'ancrage (12,112,212) ;
caractérisé en ce que le module de forage (20,120,220) est articulé par rapport au module d'ancrage (12,112,212) et en ce que la machine de forage comporte en outre au moins des premiers moyens de correction de trajectoire (40,140,240) configurés pour faire pivoter le module de forage (20,120,220) par rapport au module d'ancrage (12,112,212) selon un axe de pivotement (X) perpendiculaire à la direction de forage (DF),
2. Machine de forage selon la revendication i, dans laquelle le module d'ancrage comporte les premiers moyens de correction de trajectoire (40,140) qui sont configurés pour exercer une poussée sur le module de forage selon une direction (T1,T2) transversale à la direction de forage (DF), par quoi l'actionnement des premiers moyens de correction de trajectoire fait pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage.
Machine de forage selon la revendication 2, dans laquelle le module de forage (20,120) comporte une section inférieure (26,126) portant les organes de coupe (22,122), et une section supérieure (28,128) s'étendant au moins en partie à l'intérieur du module d'ancrage (12,112), et dans laquelle les premiers moyens de correction de trajectoire sont disposés entre le module d'ancrage et la section supérieure du module de forage.
4. Machine de forage selon la revendication 3, dans laquelle la machine de forage comporte en outre des deuxièmes moyens de correction de trajectoire (43) qui sont situés sur la section inférieure (26) du module de forage (20) et qui sont configurés pour exercer une poussée sur l'une des parois de l'excavation (P1,P2) transversalement à la direction de forage (DF).
5. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les premiers moyens de correction de trajectoire (40,140) comprennent au moins un patin de poussée (42, 142).
6. Machine de forage selon la revendication 5, dans laquelle le patin de poussée (42,142) est actionné par un vérin (44,144) monté au module d'ancrage.
7. Machine de forage selon la revendication 1, dans laquelle les premiers moyens de correction de trajectoire (240) sont disposés sur le module de forage (220) et sont configurés pour exercer une poussée sur l'une des parois de l'excavation selon une direction transversale à la direction de forage, par quoi l'actionnement des premiers moyens de correction de trajectoire fait pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage.
8. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de déplacement sont montés pivotants par rapport au module d'ancrage (12,112,212).
9. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de déplacement comportent un dispositif de poussée (36,136,236) pour exercer une poussée sur ies organes de coupe orientée selon la direction de forage (DF) et dirigée vers le bas.
10. Machine de forage selon la revendication 9, dans laquelle le dispositif de poussée comporte au moins un vérin de poussée
(37,137,237) disposé entre le module d'ancrage et le module de forage.
11. Machine de forage selon Tune quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif d'ancrage (14,114,214) comporte au moins un patin d'ancrage (16,116,216) apte à prendre appui sur l'une des parois (P1,P2) de l'excavation (E) pour bloquer le déplacement selon la direction de forage du module d'ancrage par rapport au sol (S).
12. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la machine de forage est munie en outre de moyens amortisseurs (45) afin d'amortir les vibrations générées par les organes de coupe iors de la réalisation du forage.
13. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un câble de sustentation (C) à l'extrémité inférieure duquel le module de forage (20) est suspendu.
14. Machine de forage selon la revendication 13 et l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, dans laquelle la section supérieure (28) du module de forage (20) traverse le module d'ancrage (12) et le câble sustentation est fixé à l'extrémité supérieure (28a) de la section supérieure (28) du module de forage.
15. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite machine de forage est une fraise dont les organes de coupe (22,122,222) comportent deux paires de tambours (24) qui sont rotatifs autour d'axes de rotation (A1,A2) parallèles, distincts et perpendiculaires à la direction de forage.
16. Machine de forage selon la revendication 15, dans laquelle les premiers moyens de correction de trajectoire sont configurés pour faire pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage selon un axe de pivotement (X) qui est perpendiculaire à la direction de forage (DF) et aux axes de rotation (A1,A2) des tambours (24).
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