EP3607148B1 - Appareil et methode pour enfoncer un pieu dans le sol avant de soulever et stabiliser la fondation d'un batiment - Google Patents

Appareil et methode pour enfoncer un pieu dans le sol avant de soulever et stabiliser la fondation d'un batiment Download PDF

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EP3607148B1
EP3607148B1 EP18781355.5A EP18781355A EP3607148B1 EP 3607148 B1 EP3607148 B1 EP 3607148B1 EP 18781355 A EP18781355 A EP 18781355A EP 3607148 B1 EP3607148 B1 EP 3607148B1
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EP
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pile
foundation
press head
lever
guide
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EP3607148A4 (fr
EP3607148A1 (fr
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Francis Boucher
Camil Boucher
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Stabiliforce Technologies Inc
Original Assignee
Stabiliforce Technologies Inc
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Publication date
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/54—Piles with prefabricated supports or anchoring parts; Anchoring piles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/02—Placing by driving
    • E02D7/06—Power-driven drivers
    • E02D7/14—Components for drivers inasmuch as not specially for a specific driver construction
    • E02D7/16—Scaffolds or supports for drivers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D35/00—Straightening, lifting, or lowering of foundation structures or of constructions erected on foundations
    • E02D35/005—Lowering or lifting of foundation structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/06—Separating, lifting, removing of buildings; Making a new sub-structure
    • E04G23/065—Lifting of buildings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/48—Foundations inserted underneath existing buildings or constructions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D37/00—Repair of damaged foundations or foundation structures

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for driving a pile into the ground in a safe manner, the pile once driven into the ground serving to lift and stabilize the building.
  • Dwelling houses and low-rise buildings are erected on foundations which may not be in direct contact with a stable and load-bearing subterranean stratum, such as bedrock.
  • These foundations are usually concrete slabs or include a footing on which a foundation wall rests.
  • the foundation is usually wider than the foundation wall in order to distribute the weight of the structure over a larger area of the supporting earth. Therefore, the stability of these structures depends on the stability of the soil under the foundation. Over time, the stability of the underlying soil can change for many reasons, such as changes in the water table, soil compaction, soil movement, or others.
  • the foundation shifts or stabilizes. Not only do the supporting foundations separate and shift, but the overhead parts of the structure also separate, creating unsightly cracks and other unwanted features. Settling of building structures is a common occurrence that can be extremely devastating to structural integrity by reducing property value.
  • the invention is the subject of claim 1.
  • the apparatus comprises a pair of extendable and retractable hydraulic cylinders connecting the foundation chair to the rigid frame of the press head, the apparatus then defining a vertical plane of symmetry dividing the foundation chair longitudinally in two. foundation, the press head and the pair of hydraulic cylinders.
  • Each first pivot can preferably be connected to the proximal end of the arm corresponding to a first termination of the corresponding hydraulic jack, a second termination of the jack being connected via a second pivot to the foundation chair.
  • the safety lever can also comprise a third pivot connecting the lever to the rigid frame, a proximal end moving away from the third pivot along the plane of symmetry and forming a handle for actuating the lever, and a distal end adjacent to the third pivot.
  • the security system further comprises for each arm, a horizontal bar of a length allowing one end of the bar to come to rest under the arm at its distal end, the other end of the bar forming a fourth pivot with a first end of a rod perpendicular to the bar, a second end of the rod belonging to the plane of symmetry and forming a fifth pivot with the second end of the rod of the opposite arm; and a connecting element, for example a spring, belonging to the plane of symmetry and connecting the fourth pivot of the rods with the distal end of the lever so that when the lever is lowered, its distal end rises driving via the element connecting the second ends of the rods upwards which in turn move the horizontal bars supporting the arms towards the plane of symmetry until the non-slip surfaces come into contact with the pile.
  • a connecting element for example a spring
  • the press head also comprises a retaining bar carried by the rigid frame above the lever between the pivot and the proximal end of the lever so as to be perpendicular to the lever, the retaining bar allowing prevent the lever from moving up.
  • each arm forms a stop to retain the bar of the security system under the corresponding arm.
  • the foundation chair also comprises at least one vertical plate connected to the first pile guide and having a plurality of holes allowing said at least vertical plate to be bolted to the foundation.
  • the foundation chair is L-shaped comprising a wing connected, perpendicular to a longitudinal direction of the first pile guide, to said at least vertical plate, the wing thus forming a surface matching a lower surface of the foundation.
  • the foundation seat may further comprise at least one reinforcement ring for reinforcing the first pile guide, each reinforcement ring having a section compatible with the section of the pile guide so that the pile guide fits into each reinforcing ring.
  • the non-slip surface of the arm belongs to an interchangeable surface module embedded in the distal end of the arm.
  • the interchangeable surface module comprises a resilient polymeric material, for example rubber, forming the non-slip surface.
  • the pile comprises a plurality of extension modules that fit one inside the other so as to lengthen the pile to reach the ground hard enough to support the pile.
  • the pile defines a square section, the first and second pile guides having a tubular shape of square section matching the square section of the pile.
  • the pile ends with a pyramid-shaped soil penetration module.
  • step xi) consists in installing a hydraulic system adapted to lean on each foundation chair, the hydraulic systems being interconnected so as to lift the foundation along the piles.
  • the safety system of the device for driving the piles is activated or deactivated by the operator thanks to the safety lever at the same time as the operator controls the hydraulic system driving the pile into the soft ground, thus ensuring control total when driving the piles and well beyond today's safety standards.
  • the invention consists, according to a first aspect, of an apparatus (1) for driving a pile (3) into soft ground (5) down to sufficiently hard ground (7) to support the pile, for example a rocky substrate or until the resistance of the pile is equal to the compression weight of the structure to be lifted.
  • the pile (3) once driven down to the ground (7) will be used in collaboration with other piles installed in the same way to lift and stabilize a foundation (9) of a building (11) according to the method which will be described in more detail below.
  • the foundation generally includes a vertical exterior wall (91) and a horizontal bottom surface (93) or perpendicular to the exterior wall.
  • the foundations generally consist of concrete slabs or include a footing (95) on which a foundation wall rests.
  • the footing (95) is generally wider than the foundation wall (93) in order to distribute the weight of the structure over a larger area of the supporting earth.
  • vertical and horizontal are given as an indication of the direction elements described in relation to each other, taking as a reference the horizontality of the base of the foundation.
  • the pile (3) is in a single piece or it is divided into several modules (31) which fit together so as to lengthen the pile (3) as the latter is sunk in the soft ground (5) in order to be able to reach the hard ground (7).
  • the pile (3) generally terminates in a spike-shaped penetration module (40) to facilitate the penetration of the pile into loose soil.
  • the pile and penetration modules will be described in more detail below with reference to the Figures 8 to 11 .
  • the pile driving apparatus (1) firstly comprises a foundation chair (13) adapted to be fixed to the foundation (9), generally by bolting the chair to the wall (91) of the foundation.
  • the chair is generally made of steel plates and elements welded together.
  • the foundation chair (13) comprises a first generally vertical pile guide (131) adapted to receive the pile (3) in a vertical position.
  • the guide (131) can be a tubular element whose section is compatible with the section of the corresponding pile in order to be able to slide and guide the pile vertically.
  • the stake shown here is of square section and therefore the section of the guide is also square. It will be understood that other forms of pile and guide section can be envisaged without departing from the scope of the protection conferred by the invention.
  • piles and pile guides can have a cylindrical shape.
  • the figures 7A to 7F describe three options of foundation chairs (13) which allow installation of the chair according to the shape or nature of the foundation and the base thereof.
  • the foundation chair can also comprise a vertical plate (132), generally two plates welded on either side of the pile guide (131) and having a plurality of holes (133) allowing bolt the foundation support (13) to the foundation (9), in particular to the vertical wall (91) of the latter.
  • the foundation chair may further include fasteners (134) with holes (135) for pivotally attaching the at least one hydraulic cylinder to the chair.
  • the foundation chair can be L-shaped comprising a perpendicular wing (137) to the longitudinal direction of the first pile guide (131) so as to form a surface (136) conforming to the lower surface of the foundation (93).
  • the wing (135) increases the support and the contact between the chair and the foundation during the elevation of the latter.
  • the brace chair may include a spot weld (138), typically a hole positioned on the front surface of the first pile guide, to facilitate and/or allow attachment of the pile to the brace chair by welding.
  • the foundation seat (13) may also comprise at least one reinforcement ring (139) for reinforcing the first pile guide (131), each reinforcement ring having a section compatible with the section of the pile guide so as to that the stake guide fits into each reinforcement ring. If the first long guide is long, like the example in Figure 7E , two reinforcement rings (139) will be welded to the two opposite ends of the pile guide (131).
  • the apparatus also comprises a press head (15) adapted to be installed at a given distance above the foundation chair (13). This distance is relative to the length of the jacks used.
  • the press head (15) includes a second pile guide (151) adapted to receive the pile (3).
  • the first and second pile guides (131, 151) are aligned to allow the pile to slide through the pile guides.
  • the press head (15) also comprises a rigid frame (152) integral with the second pile guide (151) and surrounding the second pile guide of way to slide along the pile.
  • Two anti-skid arms (153) are arranged opposite to the pile.
  • Each arm comprises a proximal end (154) mounted to the rigid frame via a first pivot (P1) and a distal end (155) projecting towards the pile and defining a non-slip surface (156) once in contact with the pile (3) .
  • the non-slip surface (156) may belong to an interchangeable surface module (157) embedded in the distal end (155) of the arm (153).
  • the module can be made of a resilient polymer material, for example of the rubber type, in order to promote the non-slip effect of the surface (156). The operator can easily change the surface module (157) when the latter becomes too worn after use.
  • the surface of the surface module can be adapted to the exposed surface of the pile (3) in contact.
  • a flat surface will be preferred for a square section pile as shown in the figures.
  • a concave non-slip surface may be preferred for a tubular or circular section pile.
  • the opposite edges of the rigid frame (152) can form a pair of handles (165) making it possible to easily and safely manipulate the press head (15) during assembly and disassembly of the apparatus (1).
  • the apparatus (1) further comprises a safety system (20) comprising a safety lever (201) which allows the operator to safely operate the press head (15) when driving the pile .
  • the safety system (2) is connected to the rigid frame (152) and is configured to connect the distal end (155) of each arm (153) to the safety lever (201).
  • the safety lever (201) makes it possible to simultaneously pivot the two arms between an open or inactive position in which the non-slip surface (156) of each arm (153) is away from the pile and the latter can then slide through the pile guide (151), and a closed or active position in which the non-slip surface (156) of the two arms is in contact with the pile so that the pile is retained by the two arms of the press head forming a jaw.
  • the apparatus (1) also comprises at least one extendable and retractable hydraulic cylinder (30) connecting the foundation chair (13) to the rigid frame (152) of the press head (15), each cylinder making it possible to apply a force on the press head and drive the stake into the ground when the safety system is activated and the anti-skid arms are in the closed or active position.
  • the apparatus (1) comprises a pair of extendable and retractable hydraulic cylinders (30) connecting the foundation chair to the rigid frame of the press head.
  • the device (1) then defines a plan of vertical symmetry (S on the Figure 2C ) dividing in two longitudinally the foundation chair, the press head and the pair of hydraulic cylinders.
  • Each hydraulic ram (30) For each hydraulic ram (30), a first ram end (301) is connected to the press head at the proximal end of the corresponding arm (154) and the opposite ram end (302) is connected via a second pivot (P2) to the foundation chair.
  • Each hydraulic cylinder (30) may include a handle (303) in order to easily and safely manipulate each cylinder during assembly or disassembly of the device (1).
  • the first end of the cylinder (301) is connected to the press head via the same first pivot (P1) also used to hold and pivot the corresponding arm of the press head.
  • the proximal end (154) of each arm defines an inverted U (158) wide enough to accommodate the actuator termination (30).
  • the walls of the inverted U which face each other are each provided with an orifice (159) aligned.
  • Similar holes (160) are present on the rigid frame (152).
  • the end (301) of the actuator (30) is provided with an identical orifice.
  • the pivot (P1) is then formed by a key (161), in the form of a tube, configured to fit into all the aligned orifices of the rigid frame (160), the orifices of the proximal end of the U-shaped arm inverted (159) and termination (301) of the jack.
  • the key (161) may be provided at one end with a retaining ring (162) and at the opposite end with a safety pin (163). The operator can then easily disassemble the device by removing the safety pin, then removing the key using the retaining ring by pulling on the latter in order to remove the pivot (P1). The arms and cylinders are then separated from the rigid frame. Conversely, the key allows easy and quick reassembly of the device when the latter has to be moved to drive in another stake.
  • the present invention has the advantage of including a safety lever (201) easily maneuverable by the operator.
  • the safety lever (201) is connected to the rigid frame (152) via a third pivot (P3).
  • the proximal end (202) of the lever (201) extends away from the third pivot (P3) along the plane of symmetry and may include a handle (203) for operating the lever.
  • the distal end (204) of the lever (201) is adjacent to the third pivot (P3).
  • the press head (15) includes a retaining bar (205) carried by the rigid frame (152) above the lever between the pivot (P3) and the proximal end (202) so as to be perpendicular to the lever to limit the movement of the latter upwards, thus avoiding damage to the safety system (20).
  • the lever could be hooked or retained which would cause the arms to open before the cylinder has reached its maximum contracted position.
  • the security system (20) of the device (1) also comprises for each arm, a horizontal bar (206) of a length allowing one end of the bar to rest under the arm (153) at the level from its distal end, the other end of the bar (206) forming a fourth pivot (P4) with a first end of a rod (207) perpendicular to the bar.
  • the second end of the rod (207) belongs to the plane of symmetry (S) and forms a fifth pivot (P5) with the second end of the rod of the opposite arm (see Fig. 3A ).
  • the fifth pivot (P5) and the distal end (204) of the lever are connected by a connecting element, for example a spring (208) belonging to the plane of symmetry.
  • each arm (155) can form a stop (164) to retain the horizontal bar (206) of the safety system under the corresponding arm (153).
  • the piles (3) which will be driven into the ground can comprise several extension modules (31) fitting one inside the other (32) so as to lengthen the pile sufficiently to reach the ground hard enough to support the stake.
  • the pile (3) defines a square section, the first and second pile guides having a tubular shape of square section matching the square section of the pile.
  • the pile ends with a soil penetration module (40).
  • the pyramid shape illustrated on the Figures 1 and 8 to 11 promotes straight penetration into loose soil (5).
  • the four-sided pyramid (401) includes a base (402) adapted to form a male section which fits into a first square section pile module (31) forming a compatible female section (not shown).
  • the solidity of the base is reinforced, and the interlocking and maintenance of the penetration module on the pile is favored, by the presence of pipes (403) forming the four corners of the base (402).
  • the pipes are configured to fit into compatible channels (not shown) of a female section of the pile.
  • Pile extension modules may include a male section similar to the base of the penetration module and an opposite female section to accommodate the male section of the next module.
  • the section of the base (402) can narrow away from the pyramidal head in order to promote the interlocking of the penetration module in the first pile module (31).
  • the tip of the pyramid (405) can have a flat surface reinforcing the solidity of the tip while ensuring better contact between the pile and the ground hard enough (7) to support the pile (3).
  • step xi) (2002) consists of installing a set of hydraulic systems, each system being adapted to rely on one of the foundation chairs installed in conjunction with the pile retained vertically by the first pile guide.
  • the hydraulic systems are interconnected so that they operate simultaneously and under operator control to lift the foundation along the piles.
  • the safety system of the device for driving the piles is activated or deactivated by the operator thanks to the safety lever at the same time as the operator controls the hydraulic system driving the pile into the soft ground, thus ensuring control total when driving the piles and well beyond today's safety standards.

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Description

    Domaine de l'invention
  • La présente invention concerne un appareil et une méthode pour enfoncer un pieu dans le sol de façon sécuritaire, le pieu une fois enfoncer dans le sol servant à soulever et stabiliser le bâtiment.
    • Historique de l'invention
  • Les maisons d'habitation et les immeubles de faible hauteur sont érigés sur des fondations qui peuvent ne pas être en contact direct avec une strate souterraine stable et porteuse, comme par exemple un substratum rocheux. Ces fondations sont généralement des dalles de béton ou comprennent une semelle sur laquelle repose un mur de fondation. La fondation est généralement plus large que le mur de fondation afin de répartir le poids de la structure sur une plus grande surface de la terre porteuse. Par conséquent, la stabilité de ces structures dépend de la stabilité du sol sous la fondation. Avec le temps, la stabilité du sol sous-jacent peut changer pour de nombreuses raisons, telles que des changements dans la nappe phréatique, le compactage du sol, les mouvements du sol ou autres. Lorsque la stabilité du support change, la fondation se déplace ou se stabilise. Non seulement les fondations de soutien se séparent et se déplacent, mais les parties aériennes de la structure se séparent également, ce qui crée des fissures disgracieuses et d'autres traits indésirables. L'affaissement des structures du bâtiment est un phénomène courant qui peut être extrêmement dévastateur pour l'intégrité de la structure en réduisant la valeur de la propriété.
  • Les dispositifs et les méthodes courants pour corriger l'affaissement des fondations consistent à utiliser des vérins hydrauliques conjointement avec des piliers pour soulever les fondations. Un exemple d'un tel dispositif ou méthode est décrit dans la demande de brevet US 2005/220544 A1 (Bisson ), dans laquelle les piliers, également appelées piles ou pieux, sont enfoncés dans le sol par des mécanismes hydrauliques jusqu'à ce que la pile atteigne le substrat rocheux ou jusqu'à ce que la résistance de la pile soit égale au poids de compression de la structure. Une fois que ces piliers sont fixés dans une strate souterraine stable ou dans plusieurs strates souterraines stables, un soulèvement supplémentaire par les vérins hydrauliques augmente le niveau de la fondation. Lorsque la fondation est élevée au niveau souhaité, les pieux sont fixés en permanence à la fondation. Les vérins hydrauliques sont ensuite retirés. Cette méthode de correction du niveau d'une fondation nécessite généralement l'excavation d'un trou adjacent ou sous la fondation pour positionner et faire fonctionner l'équipement de levage.
  • Diverses méthodes de soutien et de stabilisation des fondations ont été développées, certaines d'entre elles ayant plus de succès que d'autres. Certains problèmes de sécurité demeurent et il existe toujours un besoin pour un appareil et une méthode qui garantissent un niveau de sécurité élevé. Ces problèmes sont résolus par les revendications indépendantes 1 et 13.
    • Sommaire de l'invention
  • Ce sommaire est fourni pour présenter une sélection de concepts sous une forme simplifiée qui sont décrits plus en détail ci-dessous dans la description détaillée. Le présent résumé n'a pas pour but d'identifier les principales caractéristiques ou caractéristiques essentielles de l'objet revendiqué, ni d'être utilisé pour aider à déterminer la portée de l'objet revendiqué.
  • Selon un premier aspect, l'invention fait l'objet de la revendication 1.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l'appareil comprend une paire de vérins hydrauliques extensibles et rétractables connectant la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse, l'appareil définissant alors un plan de symétrie vertical partageant en deux longitudinalement la chaise de fondation, la tête de presse et la paire de vérins hydrauliques. Chaque premier pivot peut être préférentiellement connecté l'extrémité proximale du bras correspondant à une première terminaison du vérin hydraulique correspondant, une seconde terminaison du vérin étant connectée via un deuxième pivot à la chaise de fondation.
  • Selon un mode de réalisation préféré, le levier de sécurité peut aussi comprendre un troisième pivot reliant le levier au cadre rigide, une extrémité proximale s'éloignant du troisième pivot le long du plan de symétrie et formant une poignée pour actionner le levier, et une extrémité distale adjacente au troisième pivot. Préférentiellement, le système de sécurité comprend en outre pour chaque bras, une barre horizontale d'une longueur permettant à une extrémité de la barre de venir s'appuyer sous le bras au niveau de son extrémité distale, l'autre extrémité de la barre formant un quatrième pivot avec une première extrémité d'une tige perpendiculaire à la barre, une seconde extrémité de la tige appartenant au plan de symétrie et formant un cinquième pivot avec la seconde extrémité de la tige du bras opposé; et un élément de liaison, par exemple un ressort, appartenant au plan de symétrie et reliant le quatrième pivot des tiges avec l'extrémité distale du levier de façon à ce que lorsque le levier est abaissé, son extrémité distale remonte entrainant via l'élément de liaison les secondes extrémités des tiges vers le haut qui à leur tour déplacent les barres horizontales supportant les bras vers le plan de symétrie jusqu'à ce que les surfaces antidérapantes entrent en contact avec le pieu.
  • Selon un mode de réalisation préféré, la tête de presse comprend aussi une barre de retenu portée par le cadre rigide au-dessus du levier entre le pivot et l'extrémité proximale du levier de façon à être perpendiculaire au levier, la barre de retenue permettant d'empêcher le levier de se déplacer vers le haut.
  • Selon un mode de réalisation préféré, l'extrémité distale de chaque bras forme une butée pour retenir la barre du système de sécurité sous le bras correspondant.
  • Selon un mode de réalisation préféré, la chaise de fondation comprend aussi au moins une plaque verticale connectée au premier guide de pieu et ayant une pluralité de trous permettant de boulonner ladite au moins plaque verticale à la fondation. Préférentiellement, la chaise de fondation est en forme de L comprenant une aile reliée, perpendiculairement à une direction longitudinale du premier guide de pieu, à ladite au moins plaque verticale, l'aile formant ainsi une surface épousant une surface inférieure de la fondation. La chaise de fondation peut comprendre en outre au moins un anneau de renfort pour renforcer le premier guide de pieu, chaque anneau de renfort ayant une section compatible à la section du guide de pieu de façon à ce que le guide de pieu s'insère dans chaque anneau de renfort.
  • Selon un mode de réalisation préféré, la surface antidérapante du bras appartient à un module de surface interchangeable enchâssé dans l'extrémité distale du bras. Préférentiellement, le module de surface interchangeable comprend un matériau polymère résiliant, par exemple du caoutchouc, formant la surface antidérapante.
  • Selon l'invention le pieu comprend une pluralité de modules de rallonges et s'emboitant l'un dans l'autre de façon à allonger le pieu pour atteindre le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu.
  • Selon un mode de réalisation préféré, le pieu défini une section carrée, le premier et second guides de pieu ayant une forme tubulaire de section carrée épousant la section carrée du pieu. Préférentiellement, le pieu se termine par un module de pénétration dans le sol de forme pyramidale.
  • Selon un deuxième aspect, l'invention consiste en une méthode pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu, ledit pieu servant ensuite à soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment. La méthode comprenant les étapes suivantes :
    1. i. fixer à la fondation une chaise de fondation comprenant un premier guide de pieu adapté pour recevoir le pieu;
    2. ii. se munir d'une tête de presse destinée à être installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation et comprenant :
      • un second guide de pieu adapté pour recevoir le pieu, le premier et second guides de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les guides de pieu;
      • un cadre rigide embrassant le second guide de pieu de façon à glisser le long du pieu; et
      • deux bras antidérapants disposés de façon opposée par rapport au pieu, chaque bras comprenant une extrémité proximale montée au cadre rigide de façon à pivoter, et une extrémité distale se projetant vers le pieu et définissant une surface antidérapante une fois en contact avec le pieu; la tête de presse supportant :
      • un système de sécurité comprenant un levier de sécurité relié au cadre rigide, le système de sécurité étant configuré pour relier l'extrémité distale de chaque bras au levier de sécurité, le levier de sécurité permettant de pivoter chaque bras entre une position ouverte où la surface antidérapante est éloignée du pieu et une position fermée où la surface antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit retenu par la tête de presse;
    3. iii. connecter la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse avec au moins un vérin hydraulique extensible et rétractable;
    4. iv. glisser le pieu dans le second guide de la tête de presse puis dans le premier guide de la chaise de fondation jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol meuble;
    5. v. le cas échéant, positionner chaque vérin dans une position étendue maximale;
    6. vi. actionner le système de sécurité de façon à être en position fermée;
    7. vii. actionner simultanément chaque vérin hydraulique de façon à appliquer une force sur la tête de presse et enfoncent ainsi le pieu dans le sol; et
    8. viii. le cas échéant, si le pieu n'a pas atteint le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu; actionner le levier du système de sécurité de façon à ce que les bras de la tête de presse soient en position ouverte, la tête de presse remontant sous l'action de chaque vérin pour revenir à la position étendu maximale; et
    9. ix. le cas échéant, répéter les étapes v) à viii) jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu.
  • Selon un troisième aspect, l'invention consiste en méthode pour soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment, la méthode incluant les étapes i) à ix) de la méthode défini ci-dessus pour chacun des pieux nécessaires pour soulever et stabiliser la fondation. La méthode pour soulever et stabiliser la fondation comprend en outre les étapes suivantes :
    • x. le cas échéant, retirer chaque vérin et la tête de presse ayant servis à installer un dernier desdits pieux;
    • xi. soulever la fondation et le bâtiment en exerçant simultanément et de façon contrôlée sur chaque pieu une force inverse sur la chaise de fondation correspondante jusqu'à atteindre une position souhaitée pour la fondation et le bâtiment; et
    • xii. souder de façon permanente chaque pieu à la chaise de fondation respective afin de stabiliser le bâtiment.
  • Selon un mode de réalisation préféré, dans laquelle l'étape xi) consiste à installer un système hydraulique adapté pour s'appuyer sur chaque chaise de fondation, les systèmes hydrauliques étant reliés entre eux de façon à soulever la fondation le long des pieux.
  • Selon un quatrième aspect, un kit qui ne fait pas partie de l'invention comprend:
    • une tête de presse telle définie ici incluant le système de sécurité tel que défini ici;
    • au moins une chaise de fondation telle que définie ici;
    • au moins un vérin hydraulique adapté pour connecter une des chaises de fondation à la tête de presse;
    • optionnellement, au moins un pieu ou une pluralité de modules de pieux s'emboitant l'un dans l'autre pour former un pieu; et
    • optionnellement, un manuel d'utilisation du kit.
  • Avantageusement, le système de sécurité de l'appareil pour enfoncer les pieux est activé ou désactivé par l'opérateur grâce au levier de sécurité en même temps que l'opérateur contrôle le système hydraulique enfonçant le pieu dans le sol meuble, assurant ainsi un contrôle total lors de l'enfoncement des pieux et bien au-delà des normes de sécurité d'aujourd'hui.
    • Description des dessins
  • Les avantages, objectifs et caractéristiques de la présente invention seront plus facilement observables en se référant à la description détaillée suivante qui sera faite à l'aide des figures dans lesquelles :
    • La Figure 1 illustre un appareil pour enfoncer des pieux installé le long d'une fondation selon un aspect préférentiel de l'invention;
    • La Figure 2 illustre un appareil pour enfoncer des pieux selon un aspect préférentiel de l'invention, en perspective (A), de coté (B) et de face (C);
    • Les Figures 3A et 3B illustre une tête de presse incluant le système de sécurité selon un aspect préférentiel de l'invention;
    • La Figure 4 illustre une tête de presse incluant le système de sécurité vue de haut selon un aspect préférentiel de l'invention;
    • La Figure 5 est une vue en coupe d'une tête de presse selon la ligne V-V de la Figure 4;
    • La Figure 6 illustre les bras de la tête de presse selon un aspect préférentiel de l'invention;
    • Les Figures 7A, 7B, 7C, 7D, 7E et 7F illustrent différente chaises de fondation selon différents aspects préférentiels de l'invention;
    • La Figure 8 illustre un module de pénétration pyramidal du pieu vu en perspective arrière (A) ou en perspective avant (B) selon un aspect préférentiel de l'invention;
    • La Figure 9 illustre le module de pénétration pyramidal du pieu de la Figure 8 en vue de côté;
    • La Figure 10 est une vue en coupe selon la ligne X-X de la Figure 9;
    • La Figure 11 est une vue en coupe selon la ligne XI-XI de la Figure 9;
    • La figure 12 est un organigramme illustrant la méthode pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu selon un aspect préférentiel de l'invention; et
    • La figure 13 est un organigramme illustrant la méthode pour soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment selon un aspect préférentiel de l'invention.
    Description détaillée de l'incarnation préférée
  • Un nouvel appareil et méthode seront décrits ci-après. Même si l'invention sera décrite en prenant pour exemple une ou plusieurs incarnations préférées, il est important de comprendre que ces incarnations préférées sont utilisées afin d'illustrer l'invention et non afin d'en limiter la portée.
  • Tel qu'illustré dans la Figure 1, l'invention consiste selon un premier aspect en un appareil (1) pour enfoncer un pieu (3) dans un sol meuble (5) jusqu'à un sol suffisamment dur (7) pour soutenir le pieu, par exemple un substrat rocheux ou jusqu'à ce que la résistance de la pile soit égale au poids de compression de la structure à soulever. Le pieu (3) une fois enfoncé jusqu'au sol (7) sera utilisé en collaboration avec d'autres pieux installer de la même manière pour soulever et stabiliser une fondation (9) d'un bâtiment (11) selon la méthode qui sera décrite plus en détail ci-après.
  • Tel qu'illustré sur la Figure 1, la fondation comprend généralement un mur extérieur vertical (91) et une surface inférieure horizontale (93) ou perpendiculaire au mur extérieur. Les fondations sont généralement constituées de dalles de béton ou comprennent une semelle (95) sur laquelle repose un mur de fondation. La semelle (95) est généralement plus large que le mur de fondation (93) afin de répartir le poids de la structure sur une plus grande surface de la terre porteuse. Dans la mesure où la présente invention permet in fine de soulever la fondation d'un bâtiment pour stabiliser le niveau ou l'horizontalité du bâtiment, il faut comprendre que les termes « vertical » et « horizontal » sont donnés à titre indicatif de la direction des éléments décrits les uns par rapport aux autres, en prenant comme référentiel l'horizontalité de la base de la fondation.
  • Selon l'invention le pieu (3) est en un seul morceau ou il est divisé en plusieurs modules (31) qui s'emboitent les uns aux autres de façon à allonger le pieu (3) au fur et à mesure que ce dernier est enfoncé dans le sol meuble (5) afin de pouvoir atteindre le sol dur (7). Le pieu (3) se termine généralement par un module de pénétration (40) en forme de pointe afin de faciliter la pénétration du pieu dans le sol meuble. Les modules des pieux et de pénétration seront décrits plus en détails ci-après en référence aux Figures 8 à 11.
  • L'appareil pour enfoncer les pieux (1) comprend en premier lieu une chaise de fondation (13) adaptée pour être fixée à la fondation (9), généralement par boulonnage de la chaise au mur (91) de la fondation. La chaise est généralement fabriquée de plaques et éléments d'acier soudés entre eux. Tel que détaillé sur les Figures 2 et 7, la chaise de fondation (13) comprend un premier guide de pieu (131), généralement vertical, adapté pour recevoir le pieu (3) en position verticale. Le guide (131) peut être un élément tubulaire dont la section est compatible à la section du pieu correspondant afin de pouvoir glisser et guider le pieu verticalement. Le pieu montré ici est de section carrée et par conséquent la section du guide est aussi carrée. On comprendra que d'autres formes de section de pieu et de guide peuvent être envisagées sans sortir de l'étendu de la protection conférée par l'invention. Par exemple, les pieux et les guides de pieu peuvent avoir peuvent avoir une forme cylindrique.
  • Les figures 7A à 7F décrivent trois options de chaises de fondations (13) qui permettent une installation de la chaise en fonction de la forme ou la nature de la fondation et de la base de celle-ci. Selon un mode de réalisation préféré, la chaise de fondation peut comprendre aussi une plaque verticale (132), en général deux plaques soudées de part et d'autres du guide de pieu (131) et ayant une pluralité de trous (133) permettant de boulonner la chaise de fondation (13) à la fondation (9), en particulier au mur vertical (91) de cette dernière. La chaise de fondation peut comprendre en outre des éléments de fixation (134) munis d'orifices (135) pour fixer par pivot le ou les vérins hydrauliques à la chaise. Préférentiellement, tel qu'illustré sur les Figures 7A ou 7D, la chaise de fondation peut être en forme de L comprenant une aile perpendiculaire (137) à la direction longitudinale du premier guide de pieu (131) de façon à former une surface (136) épousant la surface inférieure de la fondation (93). L'aile (135) permet d'augmenter le support et le contact entre la chaise et la fondation lors de l'élévation de celle-ci. De plus, la chaise de renfort peut comprendre un point de soudure (138), généralement un orifice positionné sur la surface avant du premier guide de pieu, afin de faciliter et/ou permettre la fixation du pieu à la chaise de renfort par soudage.
  • Tel qu'illustré sur les Figures 7D à 7E, la chaise de fondation (13) peut aussi comprendre au moins un anneau de renfort (139) pour renforcer le premier guide de pieu (131), chaque anneau de renfort ayant une section compatible à la section du guide de pieu de façon à ce que le guide de pieu s'insère dans chaque anneau de renfort. Si le premier guide long est long, comme l'exemple de la Figure 7E, deux anneaux de renforts (139) seront soudés aux deux extrémités opposées du guide de pieu (131).
  • Tel qu'illustré sur la Figure 1, et plus en détail sur les Figures 2 à 6, l'appareil comprend aussi une tête de presse (15) adaptée pour être installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation (13). Cette distance est relative à la longueur des vérins utilisés. La tête de presse (15) comprend un second guide de pieu (151) adapté pour recevoir le pieu (3). Les premier et second guides de pieu (131, 151) sont alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les guides de pieu. La tête de presse (15) comprend aussi un cadre rigide (152) solidaire du second guide de pieu (151) et entourant le second guide de pieu de façon à glisser le long du pieu. Deux bras antidérapants (153) sont disposés de façon opposée par rapport au pieu. Chaque bras comprend une extrémité proximale (154) montée au cadre rigide via un premier pivot (P1) et une extrémité distale (155) se projetant vers le pieu et définissant une surface antidérapante (156) une fois en contact avec le pieu (3). Tel qu'illustré sur les Figures 5 et 6, la surface antidérapante (156) peut appartenir à un module de surface interchangeable (157) enchâssé dans l'extrémité distale (155) du bras (153). Le module peut être constitué d'un matériau polymère résiliant, par exemple de type caoutchouc, afin de favoriser l'effet antidérapant de la surface (156). L'opérateur pourra facilement changer le module de surface (157) quand ce dernier deviendra trop usé après utilisation. La surface du module de surface pourra être adaptée à la surface exposée du pieu (3) en contact. Une surface plate sera préférée pour un pieu de section carrée tel qu'illustré dans les figures. Une surface antidérapante de forme concave pourra être préférée pour un pieu de section tubulaire ou circulaire.
  • Tel qu'illustré sur les Figures 3 et 4, les bords opposés du cadre rigide (152) peuvent former une paire de poignées (165) permettant de facilement manipuler et de façon sécuritaire la tête de presse (15) lors du montage et démontage de l'appareil (1).
  • L'appareil (1) comprend en outre un système de sécurité (20) comprenant un levier de sécurité (201) qui permet à l'opérateur d'actionner de façon sécuritaire la tête de presse (15) lors de l'enfoncement du pieu. Le système de sécurité (2) est relié au cadre rigide (152) et est configuré pour relier l'extrémité distale (155) de chaque bras (153) au levier de sécurité (201). Le levier de sécurité (201) permet de faire pivoter simultanément les deux bras entre une position ouverte ou inactive dans laquelle la surface antidérapante (156) de chaque bras (153) est éloignée du pieu et ce dernier peut alors glisser au travers du guide pieu (151), et une position fermée ou active dans laquelle la surface antidérapante (156) des deux bras est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit retenu par les deux bras de la tête de presse formant une mâchoire.
  • L'appareil (1) comprend aussi au moins un vérin hydraulique (30) extensible et rétractable connectant la chaise de fondation (13) au cadre rigide (152) de la tête de presse (15), chaque vérin permettant d'appliquer une force sur la tête de presse et enfoncer le pieu dans le sol quand le système de sécurité est activé et que les bras antidérapants sont en position fermée ou active. Selon le mode de réalisation préféré illustré sur les Figures, l'appareil (1) comprend une paire de vérins hydrauliques (30) extensibles et rétractables connectant la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse. L'appareil (1) défini alors un plan de symétrie vertical (S sur la Figure 2C) partageant en deux longitudinalement la chaise de fondation, la tête de presse et la paire de vérins hydrauliques. Pour chaque vérin hydraulique (30), une première terminaison du vérin (301) est connectée à la tête de presse au niveau de l'extrémité proximale du bras (154) correspondant et la terminaison opposée du vérin (302) est connectée via un deuxième pivot (P2) à la chaise de fondation. Chaque vérin hydraulique (30) peut comprendre une poignée (303) afin de manipuler facilement et de façon sécuritaire chaque vérin lors du montage ou démontage de l'appareil (1).
  • Tel qu'illustré en particulier sur les Figures 2 à 6, la première terminaison du vérin (301) est connectée à la tête de presse via le même premier pivot (P1) aussi utilisé pour maintenir et pivoter le bras correspondant de la tête de presse. L'extrémité proximale (154) de chaque bras définit un U inversé (158) suffisamment large pour accueillir la terminaison du vérin (30). Les parois du U inversé qui se font face sont chacune munies d'un orifice (159) alignés. Des orifices similaires (160) sont présents sur le cadre rigide (152). Finalement, la terminaison (301) du vérin (30) est munie d'un orifice identique. Le pivot (P1) est alors formé par une clef (161), en forme de tube, configurée pour s'insérer dans tous les orifices alignés du cadre rigide (160), les orifices de l'extrémité proximale du bras en forme de U inversé (159) et de la terminaison (301) du vérin. La clef (161) peut être munie à une extrémité d'un anneau de retenu (162) et à l'extrémité opposée d'une goupille de sécurité (163). L'opérateur peut alors facilement démonter l'appareil en retirant la goupille de sécurité, puis en retirant la clef à l'aide de l'anneau de retenu en tirant sur ce dernier afin de supprimer le pivot (P1). Les bras et les vérins sont alors séparer du cadre rigide. Inversement, la clef permet un remontage facile et rapide de l'appareil quand ce dernier doit être déplacé pour enfoncer un autre pieu.
  • La présente invention a comme avantage d'inclure un levier de sécurité (201) facilement manœuvrable par l'opérateur. Selon un mode de réalisation préféré illustrée sur les Figures 2 à 6, le levier de sécurité (201) est relié au cadre rigide (152) via un troisième pivot (P3). L'extrémité proximale (202) du levier (201) s'éloigne du troisième pivot (P3) le long du plan de symétrie et peut comprendre une poignée (203) pour actionner le levier. L'extrémité distale (204) du levier (201) est adjacente au troisième pivot (P3). La tête de presse (15) comprend une barre de retenu (205) portée par le cadre rigide (152) au-dessus du levier entre le pivot (P3) et l'extrémité proximale (202) de façon à être perpendiculaire au levier pour limiter le déplacement de ce dernier vers le haut, évitant ainsi d'endommager le système de sécurité (20). En effet, lors de l'enfoncement d'un pieu et du déplacement de la tête de presse vers le bas sous l'effet des vérins, le levier pourrait être accroché ou retenu ce qui entraînerait l'ouverture des bras avant que le vérin n'ait atteint sa position contractée maximale.
  • Le système de sécurité (20) de l'appareil (1) comprend aussi pour chaque bras, une barre horizontale (206) d'une longueur permettant à une extrémité de la barre de venir s'appuyer sous le bras (153) au niveau de son extrémité distale, l'autre extrémité de la barre (206) formant un quatrième pivot (P4) avec une première extrémité d'une tige (207) perpendiculaire à la barre. La seconde extrémité de la tige (207) appartient au plan de symétrie (S) et forme un cinquième pivot (P5) avec la seconde extrémité de la tige du bras opposé (voir Fig. 3A). Le cinquième pivot (P5) et l'extrémité distale (204) du levier sont reliés par un élément de liaison, par exemple un ressort (208) appartenant au plan de symétrie. Lorsque le levier est abaissé, son extrémité distale (204) remonte entrainant via l'élément de liaison les secondes extrémités des tiges (207) vers le haut qui à leur tour déplacent les barres horizontales (206) supportant les bras (153) vers le plan de symétrie jusqu'à ce que les surfaces antidérapantes (156) entrent en contact avec le pieu (3).
  • Selon un mode de réalisation préféré et illustré sur les Figures 5 et 6, l'extrémité distale de chaque bras (155) peut former une butée (164) pour retenir la barre horizontale (206) du système de sécurité sous le bras (153) correspondant.
  • Tel que montré sur la Figure 1, les pieux (3) qui seront enfoncer dans le sol peuvent comprendre plusieurs modules de rallonges (31) s'emboitant l'un dans l'autre (32) de façon à allonger le pieu suffisamment pour atteindre le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu. Sur les Figures, le pieu (3) défini une section carrée, le premier et second guides de pieu ayant une forme tubulaire de section carrée épousant la section carrée du pieu. Préférentiellement, le pieu se termine par un module de pénétration dans le sol (40). La forme pyramidale illustrée sur les Figures 1 et 8 à 11 favorise une pénétration rectiligne dans le sol meuble (5). La pyramide à quatre cotés (401) comprend une base (402) adaptée pour former une section male qui s'emboite dans un premier module de pieu (31) de section carrée formant une section femelle compatible (non montrée). La solidité de la base est renforcée, et l'emboitement et le maintien du module de pénétration sur le pieu est favorisée, par la présence de tubulures (403) formant les quatre coins de la base (402). Les tubulures sont configurées pour s'emboiter dans des rigoles compatibles (non montrées) d'une section femelle du pieu. Les modules de rallonges des pieux peuvent comprendre une section male similaire à la base du module de pénétration et une section femelle opposée pour accueillir la section male du module suivant. Tel que montré sur les Figures 8 à 11, la section de la base (402) peut se rétrécir en s'éloignant de la tête pyramidale afin de favoriser l'emboitement du module de pénétration dans le premier module de pieu (31). Finalement, la pointe de la pyramide (405) peut avoir une surface plate renforçant la solidité de la pointe tout en assurant un meilleur contact entre le pieu et le sol suffisamment dur (7) pour soutenir le pieu (3).
  • Selon un deuxième aspect de l'invention illustrée par l'organigramme de la Figure 12, il est décrit une méthode pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu, par exemple un sol rocheux. Le pieu en collaboration avec d'autres pieux enfoncés de la même manière servent ensuite à soulever et stabiliser la fondation du bâtiment.
  • La méthode (1000) comprenant les étapes suivantes :
    1. i. fixer à la fondation la chaise de fondation, par exemple par boulonnage de la chaise au béton de la fondation, la chaise comprenant un premier guide de pieu adapté pour recevoir le pieu (1001);
    2. ii. se munir d'une tête de presse destinée à être installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation (1002), la tête de presse comprenant :
      • un second guide de pieu adapté pour recevoir le pieu, le premier et second guides de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les guides de pieu;
      • un cadre rigide embrassant le second guide de pieu de façon à glisser le long du pieu; et
      • deux bras antidérapants disposés de façon opposée par rapport au pieu, chaque bras comprenant une extrémité proximale montée au cadre rigide de façon à pivoter, et une extrémité distale se projetant vers le pieu et définissant une surface antidérapante une fois en contact avec le pieu; et la tête de presse supportant :
        un système de sécurité comprenant un levier de sécurité relié au cadre rigide, le système de sécurité étant configuré pour relier l'extrémité distale de chaque bras au levier de sécurité, le levier de sécurité permettant de pivoter chaque bras entre une position ouverte où la surface antidérapante est éloignée du pieu et une position fermée où la surface antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit retenu par la tête de presse;
    3. iii. connecter la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse via au moins un vérin hydraulique extensible et rétractable, de préférence une paire de vérins (1003);
    4. iv. glisser le pieu dans le second guide de la tête de presse puis dans le premier guide de la chaise de fondation jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol meuble (1004);
    5. v. le cas échéant, positionner chaque vérin dans une position étendue maximale (1005);
    6. vi. actionner le levier du système de sécurité de façon à être en position fermée (1006);
    7. vii. actionner simultanément chaque vérin hydraulique de façon à ce que ces derniers appliquent une force sur la tête de presse et enfoncent ainsi le pieu dans le sol (1007); et
    8. viii. le cas échéant, si le pieu n'a pas atteint le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu; actionner le levier du système de sécurité de façon à être en position ouverte, permettant ainsi de libérer les bras de la tête de presse, cette dernière remontant sous l'action des vérins pour revenir à la position étendu maximale (1008); et
    9. ix. le cas échéant, répéter les étapes v) à viii) jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu (1009).
  • Selon un troisième aspect, l'invention consiste en méthode pour soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment (2000). La méthode comprend en premier lieu les étapes i) à ix) de la méthode définie ci-dessus pour enfoncer le long de la fondation les pieux nécessaires pour soulever et stabiliser la fondation. La méthode pour soulever et stabiliser la fondation comprend en outre les étapes suivantes :
    • x. le cas échéant, retirer la paire de vérins et la tête de presse ayant servies à installer un dernier pieu des pieux nécessaires pour soulever et stabiliser la fondation (2001);
    • xi. soulever la fondation et le bâtiment en exerçant simultanément et de façon contrôlée sur chaque pieu une force inverse sur la chaise de fondation correspondante jusqu'à atteindre une position souhaitée pour la fondation et le bâtiment (2002); et
    • xii. souder de façon permanente chaque pieu à la chaise de fondation respective afin de stabiliser le bâtiment (2003).
  • Selon un mode de réalisation préféré, l'étape xi) (2002) consiste à installer un ensemble de systèmes hydrauliques, chaque système étant adapté pour s'appuyer sur une des chaises de fondation installé en collaboration avec le pieu retenu verticalement par le premier guide pieu. Les systèmes hydrauliques sont reliés entre eux de façon à fonctionner simultanément et sous contrôle de l'opérateur afin de soulever la fondation le long des pieux.
  • Un kit, qui ne fait pas partie de l'invention, pour enfoncer des pieux le long d'une fondation, comprend :
    • une tête de presse telle définie ci-dessus incluant le système de sécurité tel que défini ici;
    • au moins une chaise de fondation telle que définie ci-dessus;
    • au moins un vérin hydraulique, préférentiellement une paire de vérins hydraulique, adaptés pour connecter une des chaises de fondation à la tête de presse;
    • optionnellement, au moins un pieu ou une pluralité de modules de pieux tels que définis ici; et
    • optionnellement, un manuel d'utilisation du kit.
  • Avantageusement, le système de sécurité de l'appareil pour enfoncer les pieux est activé ou désactivé par l'opérateur grâce au levier de sécurité en même temps que l'opérateur contrôle le système hydraulique enfonçant le pieu dans le sol meuble, assurant ainsi un contrôle total lors de l'enfoncement des pieux et bien au-delà des normes de sécurité d'aujourd'hui.

Claims (15)

  1. Un appareil (1) pour enfoncer un pieu (3) dans un sol meuble (5) jusqu'à un sol suffisamment dur (7) pour soutenir le pieu, ledit pieu servant ensuite à soulever et stabiliser une fondation (9) d'un bâtiment (11), l'appareil comprenant :
    ledit pieu (3) ou une pluralité de modules (31) de pieux s'emboitant l'un dans l'autre pour former ledit pieu;
    une chaise de fondation (13) adaptée pour être fixée à la fondation et comprenant un premier guide de pieu (131) adapté pour recevoir le pieu (3) en position verticale;
    une tête de presse (15) adaptée pour être installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation (13) et comprenant:
    un second guide de pieu (151) adapté pour recevoir le pieu (3), le premier et second guides (131, 151) de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les guides de pieu;
    un cadre rigide (152) solidaire du second guide de pieu (151) et entourant le second guide de pieu de façon à glisser le long du pieu; et
    deux bras antidérapants (153) disposés de façon opposée par rapport au pieu, chaque bras comprenant une extrémité proximale (154) montée au cadre rigide via un premier pivot (P1) et une extrémité distale (155) se projetant vers le pieu (3) et définissant une surface antidérapante (156) une fois en contact avec le pieu;
    un système de sécurité (20) et
    au moins un vérin hydraulique (30) extensible et rétractable connectant la chaise de fondation (13) au cadre rigide (152) de la tête de presse (15), chaque vérin (30) permettant d'appliquer une force sur la tête de presse (15) et enfoncer le pieu (3) dans le sol (5) quand le système de sécurité (20) est activé et que les bras antidérapants (153) sont en position fermée l'appareil (1) étant caractérisé en ce que le système de sécurité comprend un levier de sécurité (201) relié au cadre rigide permettant à l'opérateur d'actionner de façon sécuritaire la tête de presse (15) lors de l'enfoncement du pieu,
    le système de sécurité étant configuré pour relier l'extrémité distale (155) de chaque bras (153) au levier de sécurité, le levier de sécurité (201) permettant de pivoter simultanément les deux bras (153) entre une position ouverte où la surface antidérapante (156) de chaque bras est éloignée du pieu et une position fermée où la surface antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu (3) soit retenu par les deux bras (153) de la tête de presse (15).
  2. L'appareil (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une paire de vérins hydrauliques (30) extensibles et rétractables connectant la chaise de fondation (13) au cadre rigide (152) de la tête de presse, l'appareil (1) définissant alors un plan de symétrie vertical (S) partageant en deux longitudinalement la chaise de fondation, la tête de presse et la paire de vérins hydrauliques.
  3. L'appareil (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque premier pivot (P1) connecte l'extrémité proximale (154) du bras correspondant (153) à une première terminaison du vérin hydraulique (301) correspondant, une seconde terminaison du vérin (302) étant connectée via un deuxième pivot (P2) à la chaise de fondation (13).
  4. L'appareil (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le levier de sécurité (201) comprend un troisième pivot (P3) reliant le levier de sécurité (201) au cadre rigide (152), une extrémité proximale (202) s'éloignant du troisième pivot (P3) le long du plan de symétrie et formant une poignée (203) pour actionner le levier, et une extrémité distale (204) adjacente au troisième pivot (P3).
  5. L'appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de sécurité (20) comprend en outre :
    pour chaque bras (153), une barre horizontale (206) d'une longueur permettant à une extrémité de la barre de venir s'appuyer sous le bras au niveau de son extrémité distale, l'autre extrémité de la barre formant un quatrième pivot (P4) avec une première extrémité d'une tige (207) perpendiculaire à la barre, une seconde extrémité de la tige appartenant au plan de symétrie et formant un cinquième pivot (P5) avec la seconde extrémité de la tige du bras opposé; et
    un élément de liaison, de préférence un ressort (208), appartenant au plan de symétrie et reliant le quatrième pivot des tiges avec l'extrémité distale du levier de façon à ce que lorsque le levier est abaissé, son extrémité distale (204) remonte entrainant via l'élément de liaison les secondes extrémités des tiges (207) vers le haut qui à leur tour déplacent les barres horizontales (206) supportant les bras (153) vers le plan de symétrie jusqu'à ce que les surfaces antidérapantes (156) entrent en contact avec le pieu (3).
  6. L'appareil (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tête de presse comprend une barre de retenu (205) portée par le cadre rigide (152) au-dessus du levier (201) entre le troisième pivot (P3) et l'extrémité proximale (202) du levier de façon à être perpendiculaire au levier, la barre de retenue (205) permettant d'empêcher le levier de se déplacer vers le haut.
  7. L'appareil (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité distale (155) de chaque bras (153) forme une butée (164) pour retenir la barre horizontale (206) du système de sécurité sous le bras correspondant.
  8. L'appareil (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chaise de fondation (13) comprend en outre au moins une plaque verticale (132) connectée au premier guide de pieu (131) et ayant une pluralité de trous (133) permettant de boulonner ladite au moins plaque verticale (132) à la fondation (9), la chaise de fondation comprenant en outre au moins un anneau de renfort (139) pour renforcer le premier guide de pieu, chaque anneau de renfort ayant une section compatible à la section du guide de pieu de façon à ce que le guide de pieu s'insère dans chaque anneau de renfort.
  9. L'appareil (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la chaise de fondation (13) est en forme de L comprenant une aile reliée (137), perpendiculairement à une direction longitudinale du premier guide de pieu (131), à ladite au moins plaque verticale de façon à former une surface épousant une surface inférieure (93) de la fondation.
  10. L'appareil (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la surface antidérapante (156) appartient à un module de surface interchangeable (157) enchâssé dans l'extrémité distale (155) du bras (153), le module de surface interchangeable comprenant de préférence un matériau polymère résiliant formant la surface antidérapante.
  11. L'appareil (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le pieu comprend ladite pluralité de modules de rallonges (31) et s'emboitant l'un dans l'autre de façon à allonger le pieu pour atteindre le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu.
  12. L'appareil (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le pieu (3) défini une section carrée, le premier et second guides de pieu ayant une forme tubulaire de section carrée épousant la section carrée du pieu, le pieu se terminant de préférence par un module de pénétration (40) dans le sol de forme pyramidale.
  13. Une méthode (1000) pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu en faisant usage d'un appareil suivant l'une des revendication 1 à 12 précédentes, ledit pieu servant ensuite à soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment, la méthode comprenant les étapes suivantes :
    i. fixer à la fondation la chaise de fondation comprenant le premier guide de pieu adapté pour recevoir le pieu (1001);
    ii. se munir de la tête de presse destinée à être installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation (1002);
    iii. connecter la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse avec au moins un vérin hydraulique extensible et rétractable (1003);
    iv. glisser le pieu dans le second guide de la tête de presse puis dans le premier guide de la chaise de fondation jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol meuble (1004);
    v. le cas échéant, positionner chaque vérin dans une position étendue maximale (1005);
    vi. actionner le levier du système de sécurité de façon à ce que les bras de la tête de presse soient en position fermée (1006);
    vii. actionner simultanément chaque vérin hydraulique de façon à appliquer une force sur la tête de presse et enfoncent ainsi le pieu dans le sol (1007); et
    viii. le cas échéant, si le pieu n'a pas atteint le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu; actionner le levier du système de sécurité de façon à ce que les bras de la tête de presse soient en position ouverte, la tête de presse remontant sous l'action de chaque vérin pour revenir à la position étendu maximale (1008); et
    ix. le cas échéant, répéter les étapes v) à viii) jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu (1009).
  14. La méthode (1000) selon la revendication 13, permettant en outre de soulever et stabiliser la fondation du bâtiment, la méthode incluant les étapes i) à ix) de la méthode revendiquée dans la revendication 13 pour chacun des pieux nécessaires pour soulever et stabiliser la fondation, la méthode étant alors caractérisée en ce qu'elle comprend en outre les étapes suivantes :
    x. le cas échéant, retirer la paire de vérins et la tête de presse ayant servies à installer les pieux (2001);
    xi. soulever la fondation et le bâtiment en exerçant simultanément et de façon contrôlée sur chaque pieu une force inverse sur la chaise de fondation correspondante jusqu'à atteindre une position souhaitée pour la fondation et le bâtiment (2002); et
    xii. souder de façon permanente chaque pieu à la chaise de fondation respective afin de stabiliser le bâtiment (2003).
  15. La méthode selon la revendication 14, dans laquelle l'étape xi) (2002) consiste à installer un système hydraulique adapté pour s'appuyer sur chaque chaise de fondation, les systèmes hydrauliques étant reliés entre eux de façon à soulever la fondation le long des pieux.
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