EP3688234A1 - Machine de forage pour la realisation d'une tranchee non rectiligne - Google Patents

Machine de forage pour la realisation d'une tranchee non rectiligne

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Publication number
EP3688234A1
EP3688234A1 EP18783551.7A EP18783551A EP3688234A1 EP 3688234 A1 EP3688234 A1 EP 3688234A1 EP 18783551 A EP18783551 A EP 18783551A EP 3688234 A1 EP3688234 A1 EP 3688234A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotation
drilling machine
axis
cutting
drilling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18783551.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel COUDRY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soletanche Freyssinet SA
Original Assignee
Soletanche Freyssinet SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soletanche Freyssinet SA filed Critical Soletanche Freyssinet SA
Publication of EP3688234A1 publication Critical patent/EP3688234A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/06—Foundation trenches ditches or narrow shafts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/188—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with the axis being horizontal and transverse to the direction of travel
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/20—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels
    • E02F3/205—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels with a pair of digging wheels, e.g. slotting machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/22—Component parts
    • E02F3/24—Digging wheels; Digging elements of wheels; Drives for wheels
    • E02F3/241—Digging wheels; Digging elements of wheels; Drives for wheels digging wheels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/02—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches
    • E02F5/08—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches with digging wheels turning round an axis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/16—Machines for digging other holes in the soil

Definitions

  • the present invention relates to the field of the manufacture of trenches in the ground, and more particularly non-rectilinear trenches, in particular curved, ovoid or circular trenches. It finds an application in the manufacture of walls molded in the ground, including curved, ovoid, annular or circular walls.
  • the invention relates more particularly to this type of machine which comprises a frame which extends in a longitudinal direction, said frame having a lower end, the machine comprising a drilling device mounted at the lower end of the frame, the drilling device comprising:
  • a first drilling member which is rotatable about a first axis of rotation
  • a first technique consists in using the machine of the document FR 2 211 027 and in making a succession of trenches of transverse sections - said sections being considered in a horizontal plane - rectangular inclined with respect to each other, the inclination being considered in a horizontal plane.
  • a disadvantage is that this method does not allow to obtain a precise circular shape.
  • This method generally consists in making two primary walls distant from each other and then making a secondary wall connecting the two primary walls previously executed.
  • the realization of the secondary wall requires to reform a portion of the primary walls to a certain thickness.
  • a first difficulty lies in the fact that the thickness of concrete to be reformed is much greater at inside the curve only outside, which poses problems in maintaining the drilling trajectory.
  • a second difficulty lies in the fact that reforging to a large thickness induces overconsumption of energy and consumable cutting tools.
  • the document EP 2 553 175 proposes to use a reinforcement cage provided with sacrificial elements disposed on either side of the body of the reinforcement cage.
  • a disadvantage of this process lies in particular in the cost of manufacturing specific reinforcement cages.
  • An object of the present invention is to provide a drilling machine for producing non-rectilinear walls, for example annular or partially annular, or even accordion or zigzag, avoiding the aforementioned drawbacks.
  • the invention achieves its object by the fact that the first axis of rotation is inclined with respect to the second axis of rotation.
  • the cross section of the trench As the first axis of rotation is inclined relative to the second axis of rotation, the cross section of the trench, considered in a horizontal plane, has a shape similar to that of an annular wall portion, this shape being substantially trapezoidal.
  • the drilling machine could include a third drill member similar and coaxial with the first drill member, and a fourth drill member similar and coaxial with the second drill member.
  • At least the first drill member has a frustoconical shape.
  • the frustoconical shape of the first drilling member makes it possible to obtain a transverse section of the trench, considered in a horizontal plane, which has a substantially trapezoidal shape approximating a section in the form of an annular portion.
  • the first drill member comprises at least a first frustoconical shaped cutting drum which is rotatable about the first axis of rotation.
  • the cone angle of the first cutting drum is substantially equal to the angle of inclination between the first and second axes of rotation.
  • the cone angle is between 2 ° and 30 °.
  • the first cutting drum comprises a cylindrical body having a peripheral face extending between a first side and a second side, opposite to the first side, and the peripheral face is provided with cutting teeth whose radial heights vary. increasingly from the first side to the second side.
  • the cutting teeth are in the volume of the first cutting drum.
  • the heights of the teeth are dimensioned so that their tops define the general frustoconical shape of the first cutting drum.
  • the cylindrical body preferably has a circular section.
  • the first drill member further comprises a second frustoconical cutting drum, rotatable about the first axis of rotation.
  • first and second cutting drums are coaxial.
  • the second cutting drum comprises a cylindrical body having a peripheral face extending between a first side and a second side, opposite the first side, and the peripheral face is provided with cutting teeth whose radial heights vary so growing from the first side to the second side.
  • the first side of the second cutting drum is adjacent to the second side of the first cutting drum.
  • the frustoconical shapes of the first and second cutting drums are arranged in continuity with one another so as to define the frustoconical shape of the first cutting member.
  • the drilling device comprises a first motor disposed in the first and second cutting drums for rotating the first drill member about the first axis of rotation.
  • the first motor is a hydraulic motor housed in the cylindrical bodies of the first and second cutting drums. This type of integration of the motor into the cutting drums is known from the prior art and will not be described in detail here.
  • the second drill member also has a frustoconical shape.
  • the second drill member is similar to the first drill member.
  • the second drill member preferably comprises at least a third frustoconical cutting drum identical to the first cutting drum, the third cutting drum being rotatable about the second axis of rotation.
  • the second drill member further comprises a fourth frustoconical cutting drum identical to the second frustoconical cutting drum, the fourth cutting drum being rotatable about the second axis of rotation.
  • the drilling device comprises a second motor disposed in the third and fourth cutting drums for rotating the second drill member about the second axis of rotation.
  • This second motor is preferably a hydraulic motor housed in the cylindrical bodies of the third and fourth cutting drums.
  • the greatest distance between the cutting teeth of the first drill member and the cutting teeth of the second drill member is less than or equal to 2 cm.
  • the angle of inclination between the first and second axes of rotation is between 2 ° and 30 °.
  • the value of the angle will be chosen as a function of the radius of curvature of the annular wall portion or as a function of the diameter of the circular wall that is desired.
  • the first and second axes of rotation are coplanar. Still more preferably, but not exclusively, the first and second axes of rotation extend in a plane which is perpendicular to the longitudinal direction of the frame.
  • said plane could be inclined relative to the longitudinal direction, for example so that the generatrix of the cone formed by the first drill member is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the frame, of so that said generator extends substantially horizontally.
  • the invention also relates to a method of constructing a diaphragm wall, in which at least one first primary panel is made in the ground, at least one second primary panel is made in the ground, remote from the first primary panel, the second primary panel being inclined relative to the first primary panel, then a secondary panel is made between the first and second panels primary, trimming the side edges of the first and second primary panels with the aid of the drilling machine according to the invention.
  • first and second primary panels are inclined relative to each other.
  • the first primary panel is made using the drilling machine according to the invention.
  • the second primary panel is also made using the drilling machine according to the invention.
  • the molded wall is curved or annular.
  • FIG. 1A is a front view of a drilling machine according to the present invention.
  • FIG. 1B is a side view of the drilling machine of Figure 1;
  • FIG. 2 is a detailed view of the drilling device, seen from above;
  • Figure 3 illustrates the section of the trench, considered in a horizontal plane, made using the drilling device of Figure 2;
  • FIGS. 4A to 4C illustrate the manufacture of an annular molded wall portion by the implementation of the method according to the invention.
  • FIG. 5 illustrates an annular molded wall obtained by implementing the method according to the invention.
  • FIGs 1A and 1B there is shown a drilling machine 10 according to the present invention, in front view and side.
  • This drilling machine 10 is a cutter which is intended to make a vertical trench R in a soil S, the trench having a horizontal section of particular shape, which will be described below.
  • the drilling machine 10 comprises a frame 12 which extends in a longitudinal direction A, preferably vertical.
  • the frame 12 extends in the longitudinal direction A between a lower end 12a and an upper end (not shown).
  • the drilling machine 10 is suspended from a lift cable (not shown here) which is connected in a known manner to the upper end of the frame 12.
  • the drilling machine 10 further comprises a drilling device 14 which is mounted at the lower end 12a of the frame 12.
  • the trench 11 is executed by vertically penetrating the drilling device and the frame into the ground S.
  • the drilling device 14 comprises a first drilling member
  • the second axis of rotation C and the first axis of rotation B extend in a plane P which is perpendicular to the longitudinal direction A.
  • the plane P is substantially horizontal .
  • the first and second axes of rotation could be non-coplanar.
  • the plane P could be inclined with respect to the longitudinal direction.
  • the first and second drilling members are substantially symmetrical with respect to one another with respect to a vertical plane passing through the median longitudinal axis of the frame.
  • the first axis of rotation B is inclined with respect to the second axis of rotation C. This inclination is considered in the horizontal plane P.
  • FIG. 2 there is illustrated the first and second drilling members 16, 18 in projection in the plane P supra.
  • the angle of inclination between the first and second axes of rotation is referenced a.
  • the first drill member 16 has a frustoconical shape T, the latter being shown schematically by dotted lines in FIG. 2.
  • the second drill member 18 has a frustoconical shape T, the latter also being represented by dotted lines in Figure 2.
  • first and second drill members are identical and are inclined relative to each other by an angle corresponding to the angle of inclination ⁇ between the first and second axes of rotation B, C.
  • the cone angle ⁇ of the first drill member 16 is substantially equal to the angle of inclination ⁇ between the first and second and second axes of rotation B, C.
  • the cone angle ⁇ 2 of the second drilling 18 is substantially equal to the angle of inclination a between the first and second axes of rotation B, C.
  • the first drill member 16 comprises a first frustoconical cutting drum 20 which is rotatable about the first axis of rotation B.
  • the cone angle ⁇ of the first cutting drum 20 is substantially equal to the angle of inclination ⁇ between the first and second axes of rotation B, C.
  • the first cutting drum 20 comprises a cylindrical body 22 having a peripheral face 24 which extends axially, along the first axis of rotation B, between a first side 26 and a second side 28 opposite to the first side 26. It is understood that the first and second sides 26, 28 are parallel and extend in planes perpendicular to the first axis of rotation B.
  • the peripheral face 24 is wound around the first axis of rotation B.
  • peripheral face 24 is provided with cutting teeth 30, 30 ', 30 "which extend radially, and the cutting teeth 30, 30', 30" have radial heights which vary more and more from the first side. 26 to the second side 28.
  • the first cutting drum 20 comprises a first series of cutting teeth 30 which each have a radial height h, this first series of teeth 30 extending along the circumference of the cylindrical body 22. Furthermore, the first series of cutting teeth 30 is disposed near the first side 26.
  • the first cutting drum 20 further comprises a second series of cutting teeth 30 'having a radial height h', the cutting teeth 30 'of the second series also extending along the circumference of the cylindrical body 22.
  • the first cutting drum 20 further comprises a third series of cutting teeth 30 ", extending along the circumference of the cylindrical body 22, while being disposed near the second side 28.
  • the first drill member 16 further comprises a second cutting drum 32, which is also rotatable about the first axis of rotation B.
  • the second cutting drum 32 is similar to the first cutting drum 22 and also has a frustoconical shape whose cone angle ⁇ 2 is substantially equal to the angle ⁇ , and therefore substantially at the angle of inclination a.
  • the second cutting drum 32 comprises a cylindrical body 34 which has a peripheral face 36 extending between a first side 38 and a second side 40. It is understood that the first side 38 of the cylindrical body 34 of the second cutting drum 32 and adjacent the second side 28 of the cylindrical body 22 of the first cutting drum 20.
  • the peripheral face 36 of the cylindrical body of the second cutting drum is also provided with fourth, fifth and sixth sets of cutting teeth 30 ", 30" ", 30" "'.
  • the radial heights h '", h" “, h” “of the cutting teeth of the fourth, fifth and sixth series of cutting teeth 30"', 30 “", 30 “” ' vary increasingly from the first side 38 to the second side 40 of the cylindrical body 34 of the second cutting drum 32.
  • the radial height h "" of the cutting teeth of the sixth series is greater than the radial height h "" of the Fifth series cutter teeth, and is also greater than the radial height h '"of the fourth series cut teeth.
  • the radial heights h, h ', h ", h'", h “", h “” are chosen such that the first drill member 16 has the frustoconical shape T of cone angle ⁇ .
  • the length D1 of the short side of the first drill member 16, corresponding to the first side of the first cutting drum is of the order of 1300 mm
  • the length D2 of the large side of the first drill member 16, corresponding to the second side of the second cutting drum is of the order of 1500 mm
  • the width L of the first drilling member, corresponding to the thickness of the annular wall portion is of the order of 1500 mm.
  • the drilling device For the rotation around the axis of rotation B of the first drill member 16, the drilling device comprises a first motor M1, preferably a hydraulic motor, which is arranged in the first and second cutting drums 20, 32 in order to rotating the first drill member about the first axis of rotation A.
  • a first motor M1 preferably a hydraulic motor, which is arranged in the first and second cutting drums 20, 32 in order to rotating the first drill member about the first axis of rotation A.
  • the first motor Ml may be powered by hydraulic lines which extend into the frame 12.
  • the second drill member 18 also has a frustoconical shape T, similar to the frustoconical shape T of the first drill member 16.
  • the second drill member 18 comprises a third frustoconical cutting drum 50, which is identical to the first cutting drum 22, the third cutting drum 50 being rotatable about the second axis. C.
  • the third drum 50 thus has cutting teeth identical to those of the first cutting drum 22.
  • the second drill member 18 further comprises a fourth frustoconical cutting drum 52, which is identical to the second cutting drum.
  • the fourth cutting drum is rotatable about the second axis of rotation C.
  • the drilling device further comprises a second motor M2 disposed in the third and fourth cutting drums 50, 52 to rotate the second drill member 18 around the second axis of rotation C.
  • the second engine M2 may be a hydraulic motor, known elsewhere.
  • the greatest distance d between the cutting teeth of the first drill member and the cutting teeth of the second drill member, illustrated in FIG. 2 is less than or equal to 2 cm.
  • angle of inclination ⁇ between the first and second axes of rotation B, C is in this example, of the order of 6 ° to 8 °.
  • FIG 3 there is illustrated the cross section of the trench made with the drilling device of the drilling machine according to the invention, the section being illustrated in the horizontal plane P.
  • FIG. 4 illustrates an annular wall portion obtained using the drilling machine according to the invention.
  • the wall portion illustrated in FIG. 4 is made using the method for constructing a molded wall according to the invention. According to this method, at least one first primary panel 100 is produced in the ground S, then at least one second remote primary panel 102 is produced. of the first primary panel 100, the second primary panel 102 being inclined relative to the first primary panel 100.
  • a secondary panel 104 is made between the first and second primary panels 100, 102 by reshaping the lateral edges 106, 108 of the first and second primary panels with the aid of the drilling machine 10 according to the invention.
  • the first primary panel, as well as the second primary panel are made using the machine according to the invention.
  • the trenches of the primary panels are drilled under drilling mud, before being filled with concrete during the raising of the drilling device.

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Abstract

La demande concerne une machine de forage (10) pour réaliser une tranchée dans un sol, comprenant un châssis (12) qui s'étend selon une direction longitudinale (A), ledit châssis (12) ayant une extrémité inférieure (12a), la machine comportant un dispositif de forage (14) monté à l'extrémité inférieure (12a) du châssis (12), le dispositif de forage (14) comportant : • - un premier organe de forage (16) qui est rotatif autour d'un premier axe de rotation (B); • - un deuxième organe de forage (18) qui est rotatif autour d'un deuxième axe de rotation (C), le deuxième axe de rotation (C) et le premier axe de rotation (B) s'étendant dans un plan (P) perpendiculaire à la direction longitudinale (A), ledit premier axe de rotation (B) étant incliné par rapport au deuxième axe de rotation (C).

Description

MACHINE DE FORAGE POUR LA REALISATION D'UNE TRANCHEE
NON RECTILIGNE
Arrière-plan de l'invention
La présente invention concerne le domaine de la fabrication de tranchées dans le sol, et plus particulièrement des tranchées non rectilignes, notamment courbes, ovoïdes ou circulaires. Elle trouve une application dans la fabrication de parois moulées dans le sol, notamment des parois courbes, ovoïdes, annulaires ou circulaires.
Les outils destinés à fabriquer des tranchées rectilignes dans le sol sont connus depuis les années 70. On connaît notamment le document FR 2 211 027 décrivant une machine de forage permettant de réaliser ce type de tranchées.
L'invention concerne plus particulièrement ce type de machine qui comprend un châssis qui s'étend selon une direction longitudinale, ledit châssis ayant une extrémité inférieure, la machine comportant un dispositif de forage monté à l'extrémité inférieure du châssis, le dispositif de forage comportant :
- un premier organe de forage qui est rotatif autour d'un premier axe de rotation;
- un deuxième organe de forage qui est rotatif autour d'un deuxième axe de rotation,
Pour réaliser des tranchées de forme générale circulaire, plusieurs techniques sont utilisées. Une première technique consiste à utiliser la machine du document FR 2 211 027 et à réaliser une succession de tranchées de sections transversales - lesdites sections étant considérées dans un plan horizontal - rectangulaires inclinées les unes par rapport aux autres, l'inclinaison étant considérée dans un plan horizontal. Un inconvénient est que ce procédé ne permet pas d'obtenir une forme circulaire précise.
Ce procédé consiste généralement à réaliser deux parois primaires distantes l'une de l'autre et à réaliser ensuite une paroi secondaire reliant les deux parois primaires préalablement exécutées. La réalisation de la paroi secondaire nécessite de reforer une partie des parois primaires sur une certaine épaisseur.
Dans le cas d'une paroi courbe, une première difficulté réside dans le fait que l'épaisseur de béton à reforer est beaucoup plus importante à l'intérieur de la courbe qu'à l'extérieur, ce qui pose des problèmes de maintien de la trajectoire de forage.
Une seconde difficulté réside dans le fait que le reforage selon une épaisseur importante induit une surconsommation d'énergie et d'outils de coupe consommables.
Pour remédier à cette difficulté, le document EP 2 553 175 propose d'utiliser une cage d'armature munie d'éléments sacrificiels disposés de part et d'autre du corps de la cage d'armature. Un inconvénient de ce procédé réside notamment dans le coût de fabrication des cages d'armature spécifiques.
Un autre inconvénient est que l'ouvrage ainsi obtenu présente une forme polygonale dont la réalisation nécessite une quantité de béton très supérieure à ce qui serait nécessaire pour obtenir une paroi réellement circulaire.
II est également connu de réaliser une paroi circulaire constituée d'une juxtaposition de pieux sécants ou jointifs, mais il s'agit d'une technique qui présente l'inconvénient d'être limitée en épaisseur de paroi.
Objet et résumé de l'invention
Un but de la présente invention est de proposer une machine de forage permettant de réaliser des parois non rectilignes, par exemple annulaire ou partiellement annulaire, ou bien encore en accordéon ou zigzag, en évitant les inconvénients précités.
L'invention atteint son but par le fait que le premier axe de rotation est incliné par rapport au deuxième axe de rotation.
On comprend que cette inclinaison est considérée dans le plan perpendiculaire à la direction longitudinale, dans lequel s'étendent les premier et deuxième axes de rotation.
Comme le premier axe de rotation est incliné par rapport au deuxième axe de rotation, la section transversale de la tranchée, considérée dans un plan horizontal, présente une forme similaire à celle d'une portion annulaire de paroi, cette forme étant sensiblement trapézoïdale.
On comprend que la juxtaposition de tranchées dont la section transversale, considérée dans un plan horizontal, est de forme sensiblement trapézoïdale permet de fabriquer facilement une paroi présentant une forme polygonale, proche d'une forme annulaire.
Pour ce faire, on pourra par exemple réaliser deux panneaux primaires distants l'un de l'autre, puis réaliser un panneau secondaire entre les deux panneaux primaires en reforant le béton des panneaux primaires. Grâce à la forme sensiblement trapézoïdale, il est possible de reforer le béton des panneaux primaires de sorte que l'épaisseur de reforage soit constante sur toute la largeur du panneau primaire reforé.
Sans sortir du cadre de la présente invention, la machine de forage pourrait comporter un troisième organe de forage similaire et coaxial au premier organe de forage, et un quatrième organe de forage similaire et coaxial au deuxième organe de forage.
Avantageusement, au moins le premier organe de forage présente une forme tronconique.
On comprend que la forme tronconique du premier organe de forage permet d'obtenir une section transversale de la tranchée, considérée dans un plan horizontal, qui présente une forme sensiblement trapézoïdale se rapprochant d'une section en forme de portion annulaire.
De préférence, le premier organe de forage comporte au moins un premier tambour de coupe de forme tronconique qui est rotatif autour du premier axe de rotation.
Encore de préférence, l'angle de cône du premier tambour de coupe est sensiblement égal à l'angle d'inclinaison entre les premier et deuxième axes de rotation.
De préférence, l'angle de cône est compris entre 2° et 30°.
Selon un aspect avantageux, le premier tambour de coupe comporte un corps cylindrique présentant une face périphérique s'étendant entre un premier côté et un second côté, opposé au premier côté, et la face périphérique est munie de dents de coupe dont les hauteurs radiales varient de façon croissante depuis le premier côté vers le second côté.
On comprend que les dents de coupe s'inscrivent dans le volume du premier tambour de coupe. Autrement dit, les hauteurs des dents sont dimensionnées pour que leurs sommets définissent la forme tronconique générale du premier tambour de coupe. Le corps cylindrique présente préférentiellement une section circulaire.
On comprend donc que ce sont les dents de coupe qui définissent la forme tronconique du premier tambour de coupe.
Avantageusement, le premier organe de forage comporte en outre un deuxième tambour de coupe de forme tronconique, rotatif autour du premier axe de rotation.
On comprend donc que les premier et deuxième tambours de coupe sont coaxiaux.
De préférence, le deuxième tambour de coupe comporte un corps cylindrique présentant une face périphérique s'étendant entre un premier côté et un second côté, opposé au premier côté, et la face périphérique est munie de dents de coupe dont les hauteurs radiales varient de façon croissante depuis le premier côté vers le second côté.
On comprend là-aussi que ce sont les dents de coupe qui définissent la forme tronconique du deuxième tambour de coupe.
Par ailleurs, le première côté du deuxième tambour de coupe est adjacent au deuxième côté du premier tambour de coupe.
Qui plus est, les formes tronconiques des premier et deuxième tambours de coupe sont disposées dans la continuité l'une de l'autre de façon à définir la forme tronconique du premier organe de coupe.
Avantageusement, le dispositif de forage comporte un premier moteur disposé dans les premier et deuxième tambours de coupe afin d'entraîner en rotation le premier organe de forage autour du premier axe de rotation.
De préférence, le premier moteur est un moteur hydraulique logé dans les corps cylindriques des premier et deuxième tambours de coupe. Ce type d'intégration du moteur dans les tambours de coupe est connu de l'art antérieur et ne sera pas décrit en détail ici.
Avantageusement le deuxième organe de forage présente lui-aussi une forme tronconique.
De préférence, le deuxième organe de forage est similaire au premier organe de forage.
Aussi, le deuxième organe de forage comporte de préférence au moins un troisième tambour de coupe de forme tronconique identique au premier tambour de coupe, le troisième tambour de coupe étant rotatif autour du deuxième axe de rotation.
Encore de préférence, le deuxième organe de forage comporte en outre un quatrième tambour de coupe de forme tronconique identique au deuxième tambour de coupe tronconique, le quatrième tambour de coupe étant rotatif autour du deuxième axe de rotation.
De préférence, le dispositif de forage comporte un second moteur disposé dans les troisième et quatrième tambours de coupe afin d'entraîner en rotation le deuxième organe de forage autour du deuxième axe de rotation.
Ce second moteur est de préférence un moteur hydraulique logé dans les corps cylindriques des troisième et quatrième tambours de coupe.
Selon un aspect avantageux de l'invention, la plus grande distance entre les dents de coupe du premier organe de forage et les dents de coupe du deuxième organe de forage est inférieure ou égale à 2 cm. Un intérêt est d'éviter la formation d'un merlon entre les premier et deuxième organes de forage en fond de tranchée.
De préférence, l'angle d'inclinaison entre les premier et deuxième axes de rotation est compris entre 2° et 30°. La valeur de l'angle sera choisie en fonction du rayon de courbure de la portion de paroi annulaire ou en fonction du diamètre de la paroi circulaire que l'on souhaite obtenir.
De préférence, mais non nécessairement, les premier et deuxième axes de rotation sont coplanaires. Encore de préférence, mais non exclusivement, les premier et deuxième axes de rotation s'étendent dans un plan qui est perpendiculaire à la direction longitudinale du châssis. Toutefois, sans sortir du cadre de la présente invention, ledit plan pourrait être incliné par rapport à la direction longitudinale, par exemple de façon que la génératrice du cône formé par le premier organe de forage soit sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du châssis, de sorte que ladite génératrice s'étende sensiblement horizontalement.
L'invention porte également sur un procédé de construction d'une paroi moulée, dans lequel on réalise au moins un premier panneau primaire dans le sol, on réalise au moins un deuxième panneau primaire dans le sol, distant du premier panneau primaire, le deuxième panneau primaire étant incliné par rapport au premier panneau primaire, puis on réalise un panneau secondaire entre les premier et deuxième panneaux primaires, en remordant les bords latéraux des premier et deuxième panneaux primaires à l'aide de la machine de forage selon l'invention.
On comprend donc que, considérés dans un plan horizontal, les premier et deuxième panneaux primaires sont inclinés l'un par rapport à l'autre.
Avantageusement, le premier panneau primaire est réalisé à l'aide de la machine de forage selon l'invention. De préférence, le deuxième panneau primaire est également réalisé à l'aide de la machine de forage selon l'invention.
Selon un mode de mise en œuvre préférentiel, la paroi moulée est courbe ou annulaire.
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 1A est une vue de face d'une machine forage selon la présente invention ;
- la figure 1B est une vue de côté de la machine de forage de la figure 1 ;
- la figure 2 est une vue de détail du dispositif de forage, en vue de dessus ;
- la figure 3 illustre la section de la tranchée, considérée dans un plan horizontal, réalisée à l'aide du dispositif de forage de la figure 2 ;
- les figures 4A à 4C illustrent la fabrication d'une portion de paroi moulée annulaire par la mise en œuvre du procédé selon l'invention ; et
- la figure 5 illustre une paroi moulée annulaire obtenue par la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
Sur les figures 1A et 1B, on a représenté une machine de forage 10 conforme à la présente invention, en vue de face et de côté. Cette machine de forage 10 est une fraise qui est destinée à réaliser une tranchée verticale R dans un sol S, la tranchée présentant une section horizontale de forme particulière, qui sera décrite ci-dessous.
La machine de forage 10 comporte un châssis 12 qui s'étend selon une direction longitudinale A, préférentiellement verticale. Le châssis 12 s'étend selon la direction longitudinale A entre une extrémité inférieure 12a et une extrémité supérieure (non illustrée).
Dans cet exemple, la machine de forage 10 est suspendue à un câble de sustentation (non illustré ici) qui est connecté de façon connue à l'extrémité supérieure du châssis 12.
La machine de forage 10 comporte par ailleurs un dispositif de forage 14 qui est monté à l'extrémité inférieure 12a du châssis 12. La tranchée 11 est exécutée en faisant pénétrer verticalement le dispositif de forage et le châssis dans le sol S.
Le dispositif de forage 14 comporte un premier organe de forage
16 qui est rotatif autour d'un premier axe de rotation B et un deuxième organe de forage 18 qui est rotatif autour d'un deuxième axe de rotation C.
Comme on le constate sur les figures 1A et 1B, le deuxième axe de rotation C et le premier axe de rotation B s'étendent dans un plan P qui est perpendiculaire à la direction longitudinale A. Dans cet exemple, le plan P est sensiblement horizontal. Sans sortir du cadre de la présente invention, les premier et deuxième axes de rotation pourraient être non- coplanaires. Selon un autre mode de réalisation, le plan P pourrait être incliné par rapport à la direction longitudinale.
Comme on le constate sur la figure 1A, les premier et deuxième organes de forage sont sensiblement symétriques l'un par rapport à l'autre, par rapport à un plan vertical passant par l'axe longitudinal médian du châssis.
Conformément à la présente invention, le premier axe de rotation B est incliné par rapport au deuxième axe de rotation C. Cette inclinaison est considérée dans le plan horizontal P.
Sur la figure 2, on a illustré les premier et deuxième organes de forage 16, 18 en projection dans le plan P précité. L'angle d'inclinaison entre les premier et deuxième axes de rotation est référencé a . On constate que le premier organe de forage 16 présente une forme tronconique T, cette dernière étant schématisée par des pointillés sur la figure 2. De même, le deuxième organe de forage 18 présente une forme tronconique T, cette dernière étant également schématisée par des pointillées sur la figure 2.
On constate également que les premier et deuxième organes de forage sont identiques et sont inclinés l'un par rapport à l'autre d'un angle correspondant à l'angle d'inclinaison a entre les premier et deuxième axes de rotation B,C.
L'angle de cône βΐ du premier organe de forage 16 est sensiblement égal à l'angle d'inclinaison a entre les premier et deuxième et deuxième axes de rotation B, C. De même, L'angle de cône β2 du deuxième organe de forage 18 est sensiblement égal à l'angle d'inclinaison a entre les premier et deuxième axes de rotation B, C.
Par ailleurs, le premier organe de forage 16 comporte un premier tambour de coupe 20 de forme tronconique qui est rotatif autour du premier axe de rotation B.
L'angle de cône βΐ du premier tambour de coupe 20 est sensiblement égal à l'angle d'inclinaison a entre les premier et deuxième axes de rotation B, C.
Le premier tambour de coupe 20 comporte un corps cylindrique 22 présentant une face périphérique 24 qui s'étend axialement, selon le premier axe de rotation B, entre un premier coté 26 et un second coté 28 opposé au premier coté 26. On comprend que les premier et deuxième cotés 26, 28 sont parallèles et s'étendent dans des plans perpendiculaires au premier axe de rotation B. La face périphérique 24 s'enroule quant à elle autour du premier axe de rotation B.
Par ailleurs, la face périphérique 24 est munie de dents de coupe 30,30',30" qui s'étendent radialement. Les dents de coupes 30, 30', 30" présentent des hauteurs radiales qui varient de façon croissante depuis le premier coté 26 vers le second coté 28.
Sur la figure 2, on constate que le premier tambour de coupe 20 comporte une première série de dents de coupe 30 qui présentent chacune une hauteur radiale h, cette première série de dents 30 s'étendant selon la circonférence du corps cylindrique 22. Par ailleurs, la première série de dents de coupe 30 est disposée à proximité du premier coté 26. Le premier tambour de coupe 20 comporte par ailleurs une seconde série de dents de coupe 30' présentant une hauteur radiale h', les dents de coupe 30' de la deuxième série s'étendant également selon la circonférence du corps cylindrique 22. Enfin, dans cet exemple non limitatif, le premier tambour de coupe 20 comporte par ailleurs une troisième série de dents de coupe 30", s'étendant selon la circonférence du corps cylindrique 22, tout en étant disposé à proximité du second coté 28.
Dès lors, on comprend que la deuxième série de dents de coupe
30' est disposée entre les première et troisième séries de dents de coupe 30, 30".
On comprend également que la hauteur radiale h" est supérieure à la hauteur h' qui est elle-même supérieure à la hauteur radiale h.
Dans cet exemple, ces trois hauteurs radiales h, h' et h" sont choisies de façon que l'enveloppe géométrique extérieure du premier tambour de coupe 20 présente une forme tronconique dont l'angle de cône βΐ est sensiblement égal à l'angle d'inclinaison a.
On comprend donc que c'est la variation des hauteurs radiales des dents de coupe, cette variante étant croissante, considérée axialement selon le premier axe de rotation, depuis le premier coté 26 vers le second coté 28, ce qui confère au premier tambour de coupe 20 sa forme tronconique.
Sans sortir du cadre de la présente invention, on peut bien évidemment prévoir un nombre de série de dents inférieur ou supérieur à trois. Par ailleurs, le premier organe de forage 16 comporte en outre un deuxième tambour de coupe 32, qui est également rotatif autour du premier axe de rotation B.
Le deuxième tambour de coupe 32 est similaire au premier tambour de coupe 22 et présente également une forme tronconique dont l'angle de cône β2 est sensiblement égal à l'angle βΐ, et donc sensiblement à l'angle d'inclinaison a.
Le deuxième tambour de coupe 32 comporte un corps cylindrique 34 qui présente une face périphérique 36 s'étendant entre un premier coté 38 et un deuxième coté 40. On comprend que le premier coté 38 du corps cylindrique 34 du deuxième tambour de coupe 32 et adjacent au deuxième coté 28 du corps cylindrique 22 du premier tambour de coupe 20.
La face périphérique 36 du corps cylindrique du deuxième tambour de coupe est également munie de quatrième, cinquième et sixième séries de dents de coupe 30"', 30"", 30""'.
On comprend que les hauteurs radiales h'", h"", h'"" des dents de coupe des quatrième, cinquième et sixième séries de dents de coupe 30"', 30"", 30""', varient de façon croissante, depuis le premier coté 38 vers le second coté 40 du corps cylindrique 34 du deuxième tambour de coupe 32. Autrement dit, la hauteur radiale h'"" des dents de coupe de la sixième série est supérieure à la hauteur radiale h"" des dents de coupe de cinquième série, et est également supérieure à la hauteur radiale h'" des dents de coupe de quatrième série.
Aussi, les hauteurs radiales h, h', h", h'", h"", h'"" sont choisies de telle sorte que le premier organe de forage 16 présente la forme tronconique T d'angle de cône βΐ.
Dans cet exemple non limitatif, considérés dans un plan horizontal, la longueur Dl du petit côté du premier organe de forage 16, correspondant au premier côté du premier tambour de coupe est de l'ordre de 1 300 mm, tandis que la longueur D2 du grand côté du premier organe de forage 16, correspondant au deuxième côté du deuxième tambour de coupe est de l'ordre de 1 500 mm. La largeur L du premier organe de forage, correspondant à l'épaisseur de la portion de paroi annulaire, est de l'ordre de 1 500 mm. De telles valeurs permettent d'obtenir une paroi annulaire présentant un rayon de courbure moyen de l'ordre de 14 m.
Pour la mise en rotation autour de l'axe de rotation B du premier organe de forage 16, le dispositif de forage comporte un premier moteur Ml de préférence un moteur hydraulique, qui est disposé dans les premier et deuxième tambours de coupe 20,32 afin d'entraîner en rotation le premier organe de forage autour du premier axe de rotation A.
Le premier moteur Ml pourra être alimenté par des conduites hydrauliques qui s'étendent dans le châssis 12.
Comme on le constate encore sur la figure 2, le deuxième organe de forage 18 présente également une forme tronconique T, similaire à la forme tronconique T du premier organe de forage 16. A l'instar du premier organe de forage, le deuxième organe de forage 18 comporte un troisième tambour de coupe 50, de forme tronconique, qui est identique au premier tambour de coupe 22, le troisième tambour de coupe 50 étant rotatif autour du deuxième axe de rotation C. Le troisième tambour 50 comporte ainsi des dents de coupe identiques à celles du premier tambour de coupe 22.
Le deuxième organe de forage 18 comporte en outre un quatrième tambour de coupe 52, de forme tronconique, qui est identique au deuxième tambour de coupe. Par ailleurs, le quatrième tambour de coupe est rotatif autour du deuxième axe de rotation C.
Par ailleurs, le dispositif de forage comporte en outre un second moteur M2 disposé dans les troisième et quatrième tambours de coupe 50,52 afin d'entraîner en rotation le deuxième organe de forage 18 autour du deuxième axe de rotation C. Là-encore le second moteur M2 pourra être un moteur hydraulique, connu par ailleurs.
Il est précisé ici que l'entraînement en rotation de tambours de coupe, à l'aide de moteurs hydrauliques, est déjà connu dans le cas où les axes de rotation des organes de forage sont parallèles l'un à l'autre.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, la plus grande distance d entre les dents de coupe du premier organe de forage et les dents de coupe du deuxième organe de forage, illustrée en figure 2, est inférieure ou égale à 2 cm.
Par ailleurs, l'angle d'inclinaison a entre les premier et deuxième axes de rotation B, C est dans cet exemple, de l'ordre de 6° à 8°.
Sans sortir du cadre de l'invention on pourra prévoir une plage de valeurs comprise entre 2° et 30° selon le type d'ouvrage que l'on souhaite réaliser.
Sur la figure 3, on a illustré la section transversale de la tranchée réalisée à l'aide du dispositif de forage de la machine de forage selon l'invention, la section étant illustrée dans le plan horizontal P.
Sur la figure 4, on a illustré une portion de paroi annulaire obtenue à l'aide de la machine de forage selon l'invention.
La portion de paroi illustrée en figure 4 est réalisée à l'aide du procédé de construction d'une paroi moulée selon l'invention. Selon ce procédé, on réalise au moins un premier panneau primaire 100 dans le sol S, puis on réalise au moins un deuxième panneau primaire 102 distant du premier panneau primaire 100, le deuxième panneau primaire 102 étant incliné par rapport au premier panneau primaire 100.
Puis, on réalise un panneau secondaire 104 entre les premier et deuxième panneaux primaire 100, 102 en remordant des bords latéraux 106, 108 des premier et deuxième panneaux primaires à l'aide de la machine de forage 10 selon l'invention.
De préférence, dans cet exemple, le premier panneau primaire, ainsi que le deuxième panneau primaire sont réalisés à l'aide de la machine selon l'invention.
Dans cet exemple, les tranchées des panneaux primaires sont forées sous boue de forage, avant d'être remplies de béton lors de la remontée du dispositif de forage.
On comprend que le procédé de construction selon l'invention permet notamment de réaliser la parois moulée annulaire 200 illustrée en figure 5.

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine de forage (10) pour réaliser une tranchée dans un sol, comprenant un châssis (12) qui s'étend selon une direction longitudinale (A), ledit châssis (12) ayant une extrémité inférieure (12a), la machine comportant un dispositif de forage (14) monté à l'extrémité inférieure (12a) du châssis (12), le dispositif de forage (14) comportant :
- un premier organe de forage (16) qui est rotatif autour d'un premier axe de rotation (B) ;
- un deuxième organe de forage (18) qui est rotatif autour d'un deuxième axe de rotation (C) ;
la machine de forage étant caractérisée en ce que le premier axe de rotation (B) est incliné par rapport au deuxième axe de rotation (C).
2. Machine de forage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins le premier organe de forage (16) présente une forme tronçon ique (T).
3. Machine de forage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le premier organe de forage (16) comporte au moins un premier tambour de coupe (20) de forme tronconique qui est rotatif autour du premier axe de rotation (B).
4. Machine de forage selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'angle de cône (βΐ) du premier tambour de coupe (20) est sensiblement égal à l'angle d'inclinaison (a) entre les premier et deuxième axes de rotation (B,C).
5. Machine de forage selon la revendication 4, caractérisée en ce que le premier tambour de coupe (20) comporte un corps cylindrique (22) présentant une face périphérique (24) s'étendant entre un premier côté (26) et un second côté (28), opposé au premier côté, et en ce que la face périphérique (24) est munie de dents de coupe (30,30',30") dont les hauteurs radiales varient de façon croissante depuis le premier côté (26) vers le second côté (28).
6. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le premier organe de forage (16) comporte en outre un deuxième tambour de coupe (32) de forme tronconique, rotatif autour du premier axe de rotation (B).
7. Machine de forage selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif de forage comporte un premier moteur (Ml) disposé dans les premier et deuxième tambours de coupe (20,32) afin d'entraîner en rotation le premier organe de forage autour du premier axe de rotation (A).
8. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que le deuxième organe de forage (18) présente une forme tronconique (T).
9. Machine de forage selon la revendication 8 et l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que le deuxième organe de forage (18) comporte au moins un troisième tambour de coupe (50) de forme tronconique identique au premier tambour de coupe (22), le troisième tambour de coupe (50) étant rotatif autour du deuxième axe de rotation (C).
10. Machine de forage selon la revendication 9 et l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que le deuxième organe de forage (18) comporte en outre un quatrième tambour de coupe (52) de forme tronconique identique au deuxième tambour de coupe (34), le quatrième tambour de coupe (50) étant rotatif autour du deuxième axe de rotation (C).
11. Machine de forage selon la revendication 10, caractérisée en ce que le dispositif de forage comporte un second moteur (M2) disposé dans les troisième et quatrième tambours de coupe (50,52) afin d'entraîner en rotation le deuxième organe de forage (18) autour du deuxième axe de rotation (C).
12. Machine de forage selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que la plus grande distance (d) entre les dents de coupe du premier organe de forage et les dents de coupe du deuxième organe de forage est inférieure ou égale à 2 cm.
13. Machine de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'angle d'inclinaison (a) entre les premier et deuxième axes de rotation (B,C) est compris entre 2° et 30°.
14. Procédé de construction d'une paroi moulée, dans lequel on réalise au moins un premier panneau primaire (100) dans le sol (5), on réalise au moins un deuxième panneau primaire (102) dans le sol, distant du premier panneau primaire, le deuxième panneau primaire (102) étant incliné par rapport au premier panneau primaire (100), puis on réalise un panneau secondaire (104) entre les premier et deuxième panneaux primaires, en remordant les bords latéraux des premier et deuxième panneaux primaires à l'aide de la machine de forage (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
15. Procédé de construction selon la revendication 14, dans lequel le premier panneau primaire (100) est réalisé à l'aide de la machine de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
16. Procédé de construction selon la revendication 14 ou 15, dans lequel la paroi moulée est courbe ou annulaire (200).
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