EP3347527B1

EP3347527B1 - Machine de forage

Info

Publication number: EP3347527B1
Application number: EP16775283.1A
Authority: EP
Inventors: Sara CASCARINO; Daniel Perpezat; Laurent Pivert; Régis Bernasinski
Original assignee: Soletanche Freyssinet SA
Current assignee: Soletanche Freyssinet SA
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2021-03-03
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: CN108495967B; CN108495967A; WO2017042495A1; US20190040601A1; KR102337105B1; FR3041022B1; KR20180053329A; FR3041022A1; JP6738410B2; EP3347527A1; DE202016008572U1; JP2018526551A; US10480147B2

Description

Arrière-plan de l'invention

La présente invention a trait à 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 granite.
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 l'invention, 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 P1, P2, P3 et P4. La machine présente une hauteur H, une longueur L et une largeur l. 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 l 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 P1 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 P1 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 P1 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 A1, 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 A1, A2 s'étendent selon la largeur l 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, la 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 la 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 T1 ou T2 selon une seconde direction T2 opposée à T1, 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 l'axe 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 T1 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 S1, ce qui a pour effet de rapprocher les organes de coupe 22 de la paroi opposée P1, 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 α1 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 T1, a pour effet de faire pivoter le module de forage par rapport au module d'ancrage d'un angle α2 autour de l'axe de pivotement X selon un sens de rotation S2 opposé au sens de rotation S1, 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 C1 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 P1, 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 P1, 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 P1, 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 S1, 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 P1 et P2 de l'excavation selon une direction transversale à la direction de forage.
Dans l'exemple de la 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 l'une ou l'autre des parois P1 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

Machine de forage (10,110,210) pour réaliser une excavation (E) dans un sol (S) selon une direction de forage (DF) qui est verticale, ladite excavation ayant des parois et ladite machine de forage étant une fraise 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, les organes de coupe comportant deux paires de tambours (24) qui sont rotatifs autour d'axes de rotation (A1,A2) parallèles, distincts et perpendiculaires à la direction de forage;

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) ;

caractérisée 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).
Machine de forage selon la revendication 1, 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.
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).
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).
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.
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.
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).
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 les organes de coupe orientée selon la direction de forage (DF) et dirigée vers le bas.
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.
Machine de forage selon l'une 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).
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 lors de la réalisation du forage.
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.
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.
Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, 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 aux axes de rotation (A1,A2) des tambours (24).