FR2466604A1

FR2466604A1 - Earth borehole drilling appliance - has sheath and worm gear rotating opposite ways, and screw blade on shaft

Info

Publication number: FR2466604A1
Application number: FR7924390A
Authority: FR
Inventors: Shigeru Yamada
Original assignee: Sanwa Kizai Co Ltd
Current assignee: Sanwa Kizai Co Ltd
Priority date: 1979-09-24
Filing date: 1979-10-01
Publication date: 1981-04-10
Also published as: FR2466604B1; DE2938564A1

Abstract

An upright drilling wormgear unit (13) is movable up and down along an upright guiding unit (11,12), and a continuously moving screw blade is located on a shaft in a machine for drilling into the soil. The wormgear is coaxially surrounded by a sheathing tube (14), moving with it. Drive (15) turns them opposite ways round a common axis, and is operatively connected to their top ends. There may be an additional, downward-directed screw blade, above the first, with a spiral running the other way. This can drill holes of wide dia., without itself being strengthened or enlarged, and with no danger of walling collapse during drilling.

Description

La présente invention concerne une machine de forage pour réaliser des trous dans le sol, au moyen d'une vis de forage rotative, à la différence des machines a tarière servant à réaliser des trous dans le bois. The present invention relates to a drilling machine for making holes in the ground, by means of a rotary drilling screw, unlike auger machines for making holes in wood.

On connaît des machines de forage du genre en question, comportant une vis de forage nue ayant une extrémité inférieure qui constitue un outil pour creuser le sol, et une extrémité supérieure associée à un mécanisme d'entrainement en rotation. Ce système est monté de manière à pouvoir monter ou descendre le long d'un mât disposé à la verticale sur le sol. Le mécanisme d'entrainement fait tourner autour de son axe longitudinal la vis de forage, qui pénètre dans le sol, et joue en même temps le rôle d'une vis d'Archimède pour évacuer les déblais du forage. Drilling machines of the kind in question are known, comprising a bare drilling screw having a lower end which constitutes a tool for digging the ground, and an upper end associated with a rotary drive mechanism. This system is mounted so that it can be raised or lowered along a mast arranged vertically on the ground. The drive mechanism rotates the drilling screw around its longitudinal axis, which penetrates into the ground, and at the same time plays the role of an Archimedes screw to remove the cuttings from the drilling.

Ces machines connues présentent plusieurs inconvénients. D'une part la vis de forage est amenée à creuser des sols présentant des caractéristiques stratigraphiques variées ; et de ce fait, la vis qui comporte un arbre sur lequel est fixée une rampe hélicoïdale continue, est sujette à se déformer par flexion. Ceci est gênant pour réaliser des trous bien droits. En outre la paroi du trou en cours de forage peut s'effondrer, et il en résulte d'autres difficultés. These known machines have several drawbacks. On the one hand, the drilling screw is brought to dig soils with various stratigraphic characteristics; and therefore, the screw which has a shaft on which is fixed a continuous helical ramp, is subject to deformation by bending. This is inconvenient for making straight holes. In addition, the wall of the hole being drilled may collapse, and this results in other difficulties.

Par ailleurs, les machines de forage connues du genre en question ne permettent de réaliser dans le sol que des trous de diamètre limité. Pour creuser des trous de grand diamètre il faut évidemment employer une vis de forage d'un calibre correspondant. Or ceci impose une mature-support suffisamment solide pour supporter les efforts de réaction très importants en jeu au cours d'un forage avec une vis de grand diamètre. Mais on ne peut pas augmenter la solidité de la mature d'une manière illimitée, car il faut notamment conserver une machine de forage commode et maniable. C'est pourquoi, avec les machines de forage connues, il n'a pas été possible de réaliser des trous de grand diamètre, sans accepter un sacrifice quant à la maniabilité de la machine ou à d'autres caractéristiques de celle-ci. Furthermore, known drilling machines of the kind in question only allow holes in the ground to be made of limited diameter. To dig large diameter holes it is obviously necessary to use a drilling screw of a corresponding gauge. However, this requires a sufficiently solid mature support to withstand the very significant reaction forces involved during drilling with a large diameter screw. But one cannot increase the solidity of the mature in an unlimited way, because it is necessary in particular to keep a drilling machine convenient and handy. This is why, with known drilling machines, it has not been possible to make holes of large diameter, without accepting a sacrifice as to the maneuverability of the machine or to other characteristics of it.

Le but de l'invention est de proposer une machine de forage du genre en question qui puisse réaliser dans le sol des trous bien droits. The object of the invention is to propose a drilling machine of the kind in question which can make straight holes in the ground.

Le but de l'invention est également de proposer une machine de forage pouvant être facilement adaptée à la réalisation de trous de plus grand diamètre que les trous réalisables avec les machines connues, et ceci sans avoir à renforcer ou à modifier la structure essentielle de la machine. The object of the invention is also to propose a drilling machine which can be easily adapted to the production of holes of larger diameter than the holes which can be produced with known machines, and this without having to reinforce or modify the essential structure of the machine.

L'invention a également pour but d'éviter les risques d'effondrement de la paroi du trou en cours de forage. The invention also aims to avoid the risk of the wall of the hole collapsing during drilling.

L'invention vise une machine de forage pour réaliser des trous dans le sol, comportant des moyens de guidage disposés à la verticale en position de service, et une vis de forage orientée verticalement et pouvant coulisser le long des moyens de guidage, la vis de forage étant associée à des moyens- d'entrarnement en rotation, et comportant un arbre sur lequel est fixée une rampe hélicoïdale continue. The invention relates to a drilling machine for making holes in the ground, comprising guide means arranged vertically in the service position, and a drilling screw oriented vertically and capable of sliding along the guide means, the screw drilling being associated with rotary drive means, and comprising a shaft on which is fixed a continuous helical ramp.

Selon l'invention, la machine précitée est caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une enveloppe tubulaire entourant la vis de forage, et pouvant coulisser avec celle-ci le long des moyens de guidage, et des moyens d'entraînement pour faire tourner en sens opposés autour de leur axe commun la vis de forage et l'enveloppe tubulaire qui l'entoure, par rapport aux moyens de guidage ; pour ce faire, les moyens d'entraînement sont raccordés aux extrémités supérieures de la vis de forage et de son enveloppe tubulaire. According to the invention, the aforementioned machine is characterized in that it further comprises a tubular envelope surrounding the drilling screw, and being able to slide with the latter along the guide means, and drive means for rotating in opposite directions around their common axis the drilling screw and the tubular envelope which surrounds it, with respect to the guide means; to do this, the drive means are connected to the upper ends of the drilling screw and its tubular casing.

Ainsi, pendant le forage d'un trou, la vis de forage tourne dans un sens donné pour enlever et évacuer vers le haut les débris du forage, en les faisant remonter par l'intérieur de l'enveloppe tubulaire. Celle-ci comporte avantageusement un certain nombre d'ouvertures disposées de place en place le long de l'enveloppe, pour rejeter à l'extérieur les déblais en question. La rotation de l'enveloppe tubulaire en sens inverse de la rotation de la vis de forage, permet de contre-balancer ou au moins de réduire d'une manière importante les efforts de réaction appliqués sur les moyens de guidage par le fonctionnement de la vis de forage. On peut donc augmenter à la demande le diamètre de la vis de forage, sans avoir à renforcer les moyens de guidage et leurs supports, pour réaliser des trous de grand diamètre. Thus, during the drilling of a hole, the drilling screw rotates in a given direction to remove and evacuate upwards the debris from the drilling, by making them go up from the inside of the tubular casing. This advantageously comprises a certain number of openings arranged from place to place along the envelope, to reject the cuttings in question outside. The rotation of the tubular casing in the opposite direction to the rotation of the drilling screw makes it possible to counterbalance or at least significantly reduce the reaction forces applied to the guide means by the operation of the screw drilling. It is therefore possible to increase the diameter of the drilling screw on demand, without having to reinforce the guide means and their supports, in order to produce large diameter holes.

L'effet de guidage assuré par l'enveloppe tubulaire entourant la vis de forage permet à celle-ci de percer un trou bien droit dans le sol, évitant en outre l'effondrement de la paroi du trou en cours de forage, comme on l'expose plus loin en décrivant à titre d'exemple un mode de réalisation concret de la machine de forage conforme à l'invention. The guiding effect provided by the tubular casing surrounding the drilling screw allows the latter to drill a straight hole in the ground, further avoiding the collapse of the wall of the hole during drilling, as l 'exposes further by describing by way of example a concrete embodiment of the drilling machine according to the invention.

D'une manière avantageuse, la vis de forage comporte du côte de son extrémité supérieure une rampe hélicoidale de refoulement vers le bas, relativement courte. Advantageously, the drilling screw comprises, on the side of its upper end, a relatively short helical downward ramp.

Cette rampe hélicoïdale de refoulement vers le bas et la rampe hélicoïdale continue de la vis de forage présentent des pas de sens opposés. Grâce à cette disposition, lorsque la machine fonctionne pour forer un trou, la rampe hélicoidale de refoulement vers le bas repousse les déblais que la rampe hélicoïdale principale fait remonter vers le haut de l'enveloppe tubulaire. Et les déblais en question sont rejetés hors de l'enveloppe tubulaire, par l'ouverture de celle-ci qui est disposée le plus loin vers le haut. Ceci empêche les déblais de pénétrer dans le mécanisme d'entraînement.This downward helical discharge ramp and the continuous helical ramp of the drilling screw have opposite directional steps. Thanks to this arrangement, when the machine is operating to drill a hole, the downward helical discharge ramp pushes back the cuttings which the main helical ramp raises up the tubular casing. And the cuttings in question are thrown out of the tubular envelope, by the opening of the latter which is arranged furthest upwards. This prevents the cuttings from entering the drive mechanism.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description de quelques modes de réalisation, présentés ci-après à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 est une vue en élévation d'une machine de forage conforme à l'invention, montée en position de forage sur un vehicule à chenilles
- la figure 2 est une vue agrandie en plan par-dessus de la machine de forage de la figure 1, avec une coupe horizontale partielle du mât et du rail de guidage de la tête de forage
- la figure 3 est une coupe verticale de la tête de forage de la figure 2 suivant III-III, montrant en détail le mécanisme d'entraînement et la partie supérieure de la vis de forage et de l'enveloppe tubulaire de la vis
- la figure 4, analogue à la figure 2, représente une variante du mécanisme d'entraînement
- les figures 5A à 5F sont des schémas successifs en coupe verticale, montrant la suite des opérations permettant la mise en place dans le sol d'un pieu préfabriqué en béton, au moyen de la machine de forage conforme à l'invention
- les figures 6A à 6E sont des schémas successifs en coupe verticale, montrant la suite des opérations permettant de réaliser un pieu en béton armé coulé sur place, au moyen de la machine de forage conforme à l'invention.Other features and advantages of the invention will emerge from the description of some embodiments, presented below by way of nonlimiting examples with reference to the accompanying drawings, in which
- Figure 1 is an elevational view of a drilling machine according to the invention, mounted in the drilling position on a tracked vehicle
- Figure 2 is an enlarged plan view over the drilling machine of Figure 1, with a partial horizontal section of the mast and the guide rail of the drilling head
- Figure 3 is a vertical section of the drilling head of Figure 2 along III-III, showing in detail the drive mechanism and the upper part of the drilling screw and the tubular casing of the screw
- Figure 4, similar to Figure 2, shows a variant of the drive mechanism
- Figures 5A to 5F are successive diagrams in vertical section, showing the following operations allowing the establishment in the ground of a prefabricated concrete pile, by means of the drilling machine according to the invention
- Figures 6A to 6E are successive diagrams in vertical section, showing the following operations to achieve a reinforced concrete pile poured on site, using the drilling machine according to the invention.

Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, la machine de forage est montée par exemple sur un véhicule à chenilles 10, et comporte essentiellement un mât-support 11 auquel est fixé un rail de guidage 12 qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du mât, pour guider une vis de forage 13 (figure 3) mobile le long du rail, et contenue avec un jeu approprié dans une enveloppe tubulaire 14. Un mécanisme d'entraînement 15 permet de faire tourner la vis de forage et son enveloppe tubulaire en sens opposés par rapport à leur axe commun, pendant les opérations de forage. In the embodiment of Figures 1 to 3, the drilling machine is mounted for example on a tracked vehicle 10, and essentially comprises a support mast 11 to which is fixed a guide rail 12 which extends substantially over the entire length of the mast, to guide a drilling screw 13 (FIG. 3) movable along the rail, and contained with an appropriate clearance in a tubular casing 14. A drive mechanism 15 makes it possible to rotate the drilling screw and its casing tubular in opposite directions with respect to their common axis, during drilling operations.

Sur la figure 1, on a représenté la machine de forage en train de forer un trou dans le sol G. A cet effet, le mât 11 est dressé verticalement par rapport au sol, et soutenu par le véhicule à chenilles 10, auquel il est relié par deux contre-fiches articulées 16 (dont une seule est visible) et par une chape inférieure de liaison 17. Le mécanisme d'entraînement 15 (figure 2) est monté dans un carter 23 portant extérieurement deux paires opposées de pattes 18, étagées dans le sens vertical et en saillie latérale par rapport au carter. Ces pattes sont montées à coulisse sur le rail de guidage 12 du mât 11, pour permettre un mouvement vertical vers le haut ou vers le bas, le long du rail de guidage, du mécanisme d'entraîne- ment 15, avec la vis de forage 13 et son enveloppe 14. In Figure 1, there is shown the drilling machine drilling a hole in the ground G. For this purpose, the mast 11 is erected vertically with respect to the ground, and supported by the tracked vehicle 10, to which it is connected by two articulated struts 16 (only one of which is visible) and by a lower connecting yoke 17. The drive mechanism 15 (Figure 2) is mounted in a casing 23 externally carrying two opposite pairs of legs 18, stepped vertically and projecting sideways from the housing. These tabs are slidably mounted on the guide rail 12 of the mast 11, to allow vertical movement up or down, along the guide rail, of the drive mechanism 15, with the drilling screw 13 and its envelope 14.

Le mouvement vertical précité de la vis de forage 13, contenue dans son enveloppe et portée par le carter 23 du mécanisme d'entraînement 15, est commandé par un câble de hissage 19 associé à un treuil (non représenté) du véhicule porteur 10. Le câble 19 passe dans les poulies de renvoi d'un bloc de guidage 20 en tête du mât 11 et dans une poulie de mouflage 21 du carter du mécanisme d'entraînement 15, d'où le câble 19 fait retour pour aboutir a un point d'ancrage situé sous le bloc 20 en tête du mât. The aforementioned vertical movement of the drilling screw 13, contained in its envelope and carried by the casing 23 of the drive mechanism 15, is controlled by a hoisting cable 19 associated with a winch (not shown) of the carrier vehicle 10. The cable 19 passes through the guide pulleys of a guide block 20 at the head of the mast 11 and into a hauling pulley 21 of the housing of the drive mechanism 15, from where the cable 19 returns to arrive at a point d anchorage located under block 20 at the top of the mast.

En virant ou en dévirant le câble de hissage 19 au moyen du treuil de manoeuvre précité, on peut ainsi faire monter ou descendre la vis de forage 13, contenoedans son enveloppe et portée par le mécanisme d'entraînement 15. Le mouvement précité de montée ou de descente s'effectue par coulissement des éléments en question le long du rail de guidage 12.By turning or unscrewing the hoisting cable 19 by means of the aforementioned operating winch, it is thus possible to raise or lower the drilling screw 13, contained in its casing and carried by the drive mechanism 15. The aforementioned movement of raising or lowering is effected by sliding the elements in question along the guide rail 12.

Sur les figures 2 et 3, on a représenté les détails d'un mode de réalisation du mécanisme d'entraînement 15. Dans ce mode de réalisation particulier, décrit ici à titre d'exemple, le mécanisme d'entraînement 15 comporte deux moteurs 22 et 22a, montés sur le carter 23 du mécanisme. De préférence, les moteurs précites sont synchrones, tournant à la même vitesse, et développant la même puissance. Figures 2 and 3 show the details of an embodiment of the drive mechanism 15. In this particular embodiment, described here by way of example, the drive mechanism 15 comprises two motors 22 and 22a, mounted on the casing 23 of the mechanism. Preferably, the aforementioned motors are synchronous, rotating at the same speed, and developing the same power.

Sur la figure 3 le moteur 22 comporte un arbre de sortie 24 qui pénètre vers le bas dans le carter 23, ot il est tenu par deux paliers à billes 25. De même, l'autre moteur 22a comporte un arbre 24a (non représenté) qui pénètre vers le bas dans le carter 23, où il est tenu par deux autres roulements analogues aux roulements 25. In FIG. 3, the motor 22 comprises an output shaft 24 which penetrates downward into the casing 23, where it is held by two ball bearings 25. Similarly, the other motor 22a comprises a shaft 24a (not shown) which penetrates down into the casing 23, where it is held by two other bearings similar to the bearings 25.

Des pignons d'entraînement 26 et 26a, clavetés respectivement sur les arbres 24 et 24a des moteurs 22 et 22a, sont en prise tous les deux avec une roue dentée 27, montée sur un premier arbre d'entraînement creux 28 qui traverse verticalement le carter 23, où il peut pivoter sur des paliers 29, montés sensiblement aux deux extrémités de l'arbre creux 28. Drive pinions 26 and 26a, keyed respectively on the shafts 24 and 24a of the motors 22 and 22a, are both engaged with a toothed wheel 27, mounted on a first hollow drive shaft 28 which passes vertically through the casing 23, where it can pivot on bearings 29, mounted substantially at the two ends of the hollow shaft 28.

De préférence (figure 2), le premier arbre d'entraînement 28 est disposé de manière à être plus éloigné du rail de guidage 12 que les deux moteurs 22 et 22a, euxmêmes montés symétriquement de part et d'autre d'un plan de référence défini par l'axe du premier arbre d'entraînement 28 et l'axe du mât 11. Ce montage préféré permet d'obtenir un meilleur équilibrage du mécanisme d'entraînement, outre un autre avantage-pratique exposé plus loin pour la commodité du forage. Preferably (FIG. 2), the first drive shaft 28 is arranged so as to be further from the guide rail 12 than the two motors 22 and 22a, themselves mounted symmetrically on either side of a reference plane defined by the axis of the first drive shaft 28 and the axis of the mast 11. This preferred arrangement allows better balancing of the drive mechanism, in addition to another practical advantage explained below for the convenience of drilling .

Le premier arbre d'entraînement 28 porte en outre un pignon 30, en prise avec au moins un pignon fou 31. The first drive shaft 28 further carries a pinion 30, engaged with at least one idler pinion 31.

Le mécanisme 15 représenté à titre d'exemple comporte trois pignons fous 31 en prise avec le pignon 30 de l'arbre 28, et régulièrement répartis autour de celui-ci. Chaque pignon fou 31, monté sur un arbre 47 qui pivote sur des paliers 32 solidaires du carter 23, se trouve en prise avec la denture interne d'une couronne tournante 33,- tenue par un roulement à billes 34 sur une bordure annulaire 35 faisant corps avec le carter 23. La couronne 33 à denture interne est solidaire d'un-second arbre d'entraînement tubulaire 36, orienté vers le bas, et-co-axial au premier arbre d'entraînement 28.The mechanism 15 shown by way of example comprises three idler pinions 31 engaged with the pinion 30 of the shaft 28, and regularly distributed around the latter. Each idler gear 31, mounted on a shaft 47 which pivots on bearings 32 integral with the casing 23, is engaged with the internal toothing of a rotating crown 33, - held by a ball bearing 34 on an annular edge 35 making body with the casing 23. The crown 33 with internal toothing is integral with a second tubular drive shaft 36, oriented downwards, and co-axial with the first drive shaft 28.

L'extrémité inférieure du premier arbre d'entraînement 28 est raccordée à un arbre creux 37 portant la vis de forage 13, qui présente une rampe hélicoïdale continue 38 fixée sur l'arbre creux 37. De préférence, ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 3, le premier arbre d'entraînement 28 est raccordé à l'arbre 37 de la vis de forage, par l'intermédiaire d'un arbre creux démontable 39, de faible longueur, et portant une vis de refoulement vers le bas 40, analogue à la rampe hélicoldale continue 38 fixée sur l'arbre principal 37 de la vis de forage, mais de pas inverse par rapport à la rampe 38. The lower end of the first drive shaft 28 is connected to a hollow shaft 37 carrying the drilling screw 13, which has a continuous helical ramp 38 fixed to the hollow shaft 37. Preferably, as has been shown in Figure 3, the first drive shaft 28 is connected to the shaft 37 of the drilling screw, by means of a removable hollow shaft 39, of short length, and carrying a delivery screw towards the bottom 40, analogous to the continuous helical ramp 38 fixed to the main shaft 37 of the drilling screw, but of opposite pitch relative to the ramp 38.

L'extrémité supérieure du premier arbre d'entrainement 28 est raccordée à une canalisation souple 41 par un joint tournant 42. La canalisation 41 communique ainsi avec l'arbre principal 37 de la vis de forage, par l'intermédiaire du premier arbre d'entraînement 28 et de l'arbre intermédiaire démontable 39. Comme indiqué déjà, les arbres précités sont creux, et on peut ainsi amener par la canalisation 41 toute espèce de fluide approprié, pour faire passer dans l'arbre 37 de la vis de forage le fluide qui en ressort par un orifice (non représenté), prévu à cet effet à l'extrémité inférieure de l'arbre 37. On précise plus loin la nature des fluides ainsi amenés par la canalisation 41, à propos du fonctionnement de la machine de forage conforme à l'invention. The upper end of the first drive shaft 28 is connected to a flexible pipe 41 by a rotary joint 42. The pipe 41 thus communicates with the main shaft 37 of the drilling screw, via the first shaft. drive 28 and the removable intermediate shaft 39. As already indicated, the aforementioned shafts are hollow, and it is thus possible to bring by the pipe 41 any suitable fluid, to pass the shaft 37 of the drilling screw the fluid which emerges therefrom through an orifice (not shown), provided for this purpose at the lower end of the shaft 37. The nature of the fluids thus supplied by the pipe 41 is specified below, with regard to the operation of the drilling according to the invention.

Par sa bordure inférieure 43, le second arbre d'entraînement tubulaire 36 est boulonné sur la bordure supérieure de l'enveloppe tubulaire 14, qui entoure la vis de forage 13. Ainsi, la vis de forage 13 et son enveloppe tubulaire 14 sont entraînées en rotation en sens opposés par rapport à leur axe commun, sous l'effet du mouvement du premier arbre 28 et du second arbre 36, respectivement. By its lower edge 43, the second tubular drive shaft 36 is bolted to the upper edge of the tubular casing 14, which surrounds the drilling screw 13. Thus, the drilling screw 13 and its tubular casing 14 are driven in rotation in opposite directions with respect to their common axis, under the effect of the movement of the first shaft 28 and the second shaft 36, respectively.

Vers le bas (figure 1), l'enveloppe tubulaire 14 se termine un peu au-dessus de l'extrémité inférieure de la vis de forage, dont au moins le bout se trouve ainsi exposé en dehors de l'enveloppe 14. Celle-ci comporte de place en place dans le sens de la longueur un nombre approprié d'ouvertures 44 et 44a, pour l'évacuation des déblais enlevés par la vis de forage 13, et envoyés vers le haut par la rampe hélicoïdale 38 de la vis en fonctionnement. Downwards (FIG. 1), the tubular casing 14 ends a little above the lower end of the drilling screw, at least the end of which is thus exposed outside the casing 14. This ci has from place to place in the direction of the length an appropriate number of openings 44 and 44a, for the evacuation of the cuttings removed by the drilling screw 13, and sent upwards by the helical ramp 38 of the screw in operation.

On a désigné par 44a (figure 3) celle des ouvertures précitées qui se trouve disposée le plus loin vers le haut, et qui joue un rôle particulier, comme on l'expose plus loin. 44a (FIG. 3) has designated that of the above-mentioned openings which is arranged furthest upwards, and which plays a particular role, as explained below.

Les deux moteurs 22 et 22a utilisés dans le mode de réalisation de la machine de forage conforme à l'invention que l'on décrit ici à titre d'exemple, permettent d'augmenter la puissance disponible'sur le mécanisme de transmission 15. Mais il est évident que ce système à deux moteurs associés n'est qu'un exemple, et qu'on peut -aussi bien employer un seul moteur1 comme dans le cas de la variante 15a du mécanisme d'entraînement représentée sur la figure 4. De préférence, le moteur unique 22b est alors disposé entre le rail de guidage 12 et le premier arbre d'entrainement 28, pour assurer une meilleure stabilité du mécanisme d'entraînement 15a. The two motors 22 and 22a used in the embodiment of the drilling machine according to the invention which are described here by way of example, make it possible to increase the power available on the transmission mechanism 15. But it is obvious that this system with two associated motors is only one example, and that it is also possible to use a single motor1 as in the case of variant 15a of the drive mechanism shown in FIG. preferably, the single motor 22b is then disposed between the guide rail 12 and the first drive shaft 28, to ensure better stability of the drive mechanism 15a.

On va maintenant exposer le fonctionnement de la machine de forage conforme à l'invention que l'on vient de décrire en référence aux figures l'à 3. Par exemple, lea deux moteurs 22 et 22a tournent à la même vitesse et dans le même sens (correspondant au sens inverse de celui des aiguilles d'une montre sur la figure 2). Comme les arbres de sortie 24 et 24a des moteurs précités entraînent le premier arbre 28 de la tête de forage par l'intermédiaire des pignons de sortie 26, 26a, et de la roue dentée 27, le premier arbre 28 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, ainsi que la vis de forage 13 qu'il entraîne directement. We will now describe the operation of the drilling machine according to the invention which has just been described with reference to Figures 1 to 3. For example, the two motors 22 and 22a rotate at the same speed and in the same direction (corresponding to the opposite direction to that of the needles of a watch in figure 2). As the output shafts 24 and 24a of the aforementioned motors drive the first shaft 28 of the drilling head via the output pinions 26, 26a, and the toothed wheel 27, the first shaft 28 rotates clockwise of a watch, as well as the drilling screw 13 which it drives directly.

L'arbre 28 entraine en outre la couronne tournante 33 à denture interne, par l'intermédiaire du pignon 30 et des trois pignons fous 31-, de sorte que la couronne 33 tourne à l'envers par rapport à l'arbre 28, dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, ainsi que le second arbre d'entrainement 36. I1 en va de même pour l'enveloppe tubulaire 14, contenant la vis de forage 13, car elle est boulonnée directement sur le second arbre de sortie 36. Ainsi, la vis de forage 13 de la machine conforme à l'invention pénètre dans le sol G en tournant en sens inverse par rapport à l'enveloppe tubulaire tournante 14 qui l'entoure, ainsi qu'on l'a déjà indiqué. The shaft 28 also drives the rotating crown 33 with internal toothing, by means of the pinion 30 and the three idler pinions 31-, so that the crown 33 turns upside down relative to the shaft 28, in anticlockwise, as well as the second drive shaft 36. I1 is the same for the tubular casing 14, containing the drilling screw 13, because it is bolted directly to the second shaft outlet 36. Thus, the drilling screw 13 of the machine according to the invention penetrates into the ground G by rotating in opposite direction relative to the rotating tubular casing 14 which surrounds it, as has been already indicated.

Sur les figures 5A à 5F on a schématisé les phases successives d'un procédé permettant de mettre en place dans le sol un pieu préfabriqué en béton armé, au moyen de la machine de forage conforme à l'invention. On commence à faire penétrer dans le sol G la vis de forage 13, entourée de son enveloppe tubulaire 14 tournant en sens inverse (figure 5A), tout en injectant une boue liquide lourde du genre "Bentonite", amenée dans l'arbre 37 de la vis de forage en passant par la canalisation 41, et par le premier arbre d'entraînement 28. Au fur et à mesure de l'enfoncement du forage, la boue liquide s'écoule dans le trou foré H, en sortant par l'orifice (non représenté) prévu à cet effet au bout de l'arbre 37 de la vis de forage. In FIGS. 5A to 5F, the successive phases of a process have been shown diagrammatically making it possible to place a prefabricated reinforced concrete pile in the ground, by means of the drilling machine according to the invention. We begin to penetrate into the ground G the drilling screw 13, surrounded by its tubular casing 14 rotating in opposite directions (FIG. 5A), while injecting a heavy liquid mud of the "Bentonite" type, brought into the shaft 37 of the drilling screw passing through the pipe 41, and through the first drive shaft 28. As the drilling is driven in, the liquid mud flows into the drilled hole H, leaving through the orifice (not shown) provided for this purpose at the end of the shaft 37 of the drilling screw.

Dans le trou H en cours de forage, la boue liquide ainsi injectée se mélange aux graviers, au sable et à l'argile ou aux autres déblais analogues, pour former une boue épaisse. Cette boue épaisse est évacuée vers le haut par le transporteur à vis d'Archimède constitué par la rampe hélicoïdale continue fixée sur l'arbre 37 de la vis de forage, et la boue précitée est ainsi refoulée par les orifices d'évacuation 44 et 44a jusqu'à la surface du sol. Une partie de la boue refoulée sort par les ouvertures 44 situées à l'intérieur du trou H, et cette boue colmate la paroi du trou dont elle empêche l'effondrement (figure 5B). In hole H during drilling, the liquid mud thus injected mixes with gravel, sand and clay or other similar cuttings, to form a thick mud. This thick mud is evacuated upwards by the Archimedes screw conveyor constituted by the continuous helical ramp fixed on the shaft 37 of the drilling screw, and the aforementioned mud is thus discharged through the evacuation orifices 44 and 44a. to the ground surface. Part of the repressed mud comes out through the openings 44 located inside the hole H, and this mud clogs the wall of the hole from which it prevents collapse (FIG. 5B).

L'arbre 37 de la vis de forage est relié au mécanisme d'entraînement 15 par l'arbre intermédiaire 39 de faible longueur (figure 3), sur lequel est fixée la rampe hélicoïdale de refoulement vers le bas 40, dont le pas est opposé à celui de la rampe hélicoïdale continue 38 fixée sur l'arbre 37. Ainsi, malgré l'effet de la rampe hélicoïdale continue 38 qui évacue continuellement la boue épaisse vers le haut de l'enveloppe tubulaire 14 la rampe de pas opposé 40 repousse cette boue vers le bas, si bien que la boue sort finalement de l'enveloppe tubulaire 14-par son ouverture 44a disposée le plus loin vers le haut, entre les rampes hélicoïdales opposées 38 et 40. The shaft 37 of the drilling screw is connected to the drive mechanism 15 by the intermediate shaft 39 of short length (FIG. 3), on which is fixed the helical downward pressure ramp 40, the pitch of which is opposite to that of the continuous helical ramp 38 fixed on the shaft 37. Thus, despite the effect of the continuous helical ramp 38 which continuously evacuates the thick mud towards the top of the tubular casing 14, the opposite pitch ramp 40 repels this mud down, so that the mud finally leaves the tubular casing 14-through its opening 44a disposed furthest upwards, between the opposite helical ramps 38 and 40.

La rampe 40 de refoulement vers le bas sert ainsi à empêcher la boue de pénétrer dans le carter 23 du mécanisme d'entraînement 15.The downward delivery ramp 40 thus serves to prevent the mud from entering the casing 23 of the drive mechanism 15.

Lorsque le trou foré H atteint une profondeur convenable, on stoppe les deux moteurs 22 et 22a, et on retire du trou la vis de forage 13 et son enveloppe tubulaire 14. Pendant ce mouvement de retrait, on injecte par le bout de l'arbre 37 de la vis de forage une petite quantité de béton brut 45, pour combler le fond du trou (figure 5C). When the drilled hole H reaches a suitable depth, the two motors 22 and 22a are stopped, and the drilling screw 13 and its tubular casing 14 are removed from the hole. During this withdrawal movement, the end of the shaft is injected 37 of the drilling screw a small quantity of raw concrete 45, to fill the bottom of the hole (Figure 5C).

On injecte ensuite une solution de boue liquide 46 du genre "Bentonite" dans le trou H, également par le bout de l'arbre 37 de la vis de forage en cours de retrait (figure 5D). A liquid mud solution 46 of the "Bentonite" type is then injected into the hole H, also through the end of the shaft 37 of the drilling screw being withdrawn (FIG. 5D).

Après avoir retiré du trou la vis de forage 13 entouree par son enveloppe tubulaire 14, on introduit dans le trou un pieu préfabriqué P en béton (figure 5E), et on enfonce complètement le pieu P dans le trou (figure 5F). Cet enfoncement complet du pieu en béton P provoque une remontée du béton brut 45 à un niveau plus ou moins élevé, suivant le rapport existant entre le volume du pieu et celui du trou H, et suivant la quantité de béton brut mise au fond 45 du trou. La fixation solide dans le trou H du pieu préfabriqué P en béton est assurée par le durcissement du béton qui entoure le pieu. After having removed the drilling screw 13 surrounded by its tubular casing 14 from the hole, a prefabricated pile P made of concrete is introduced into the hole (FIG. 5E), and the pile P is fully inserted into the hole (FIG. 5F). This complete driving in of the concrete pile P causes the raw concrete 45 to rise to a higher or lower level, depending on the ratio existing between the volume of the pile and that of the hole H, and according to the quantity of raw concrete placed at the bottom 45 of the hole. The solid fixing in the hole H of the prefabricated pile P in concrete is ensured by the hardening of the concrete which surrounds the pile.

Sur les figures 6A à 6E, on a représenté les phases successives d'un procédé permettant de réaliser un pieu en béton armé coulé sur place dans un trou, au moyen de la machine de forage conforme à l'invention. On fore d'abord le trou H dans le sol G (figures 6A et 6B), de la même manière que dans l'opération déjà décrite en référence aux figures 5A et 5B. Ensuite, pendant le retrait de la vis de forage 13 entourée par son enveloppe tubulaire, on injecte dans le trou H du mortier pâteux 48 par le bout de l'arbre 37 de ia vis de forage (figure 6C), sensiblement jusqu'à remplir le trou. In FIGS. 6A to 6E, the successive phases of a process have been shown making it possible to produce a reinforced concrete pile poured in situ into a hole, by means of the drilling machine according to the invention. The hole H is first drilled in the ground G (FIGS. 6A and 6B), in the same manner as in the operation already described with reference to FIGS. 5A and 5B. Then, during the withdrawal of the drilling screw 13 surrounded by its tubular casing, a mortar 48 is injected into the hole H by the end of the shaft 37 of the drilling screw (FIG. 6C), substantially until filling the hole.

On met ensuite en place dans le trou H plein de mortier une armature S en treillis de tiges d'acier (figure 6D). Une fois le mortier solidifié (figure 6E), on obtient un pieu en béton armé, solidement fixé dans le trou. Then put in the hole H full of mortar a frame S of steel rod lattice (Figure 6D). Once the mortar has solidified (Figure 6E), we obtain a reinforced concrete pile, firmly fixed in the hole.

Grâce à l'effet de la rotation de l'enveloppe tubulaire 14, qui tourne à l'envers par rapport à la vis de forage 13, pour contre-balancer le couple de réaction du forage, la machine de forage conforme à l'invention permet de réaliser des trous de grand diamètre dans des sols de toute espèce. En outre, l'enveloppe tubulaire guide la vis de forage pour réaliser des trous droits, en évitant l'effondrement de la paroi du trou en cours de forage. Par ailleurs, comme la vis de forage 13 entourée par son enveloppe tubulaire 14 est disposée plus loin du mât 11 que les deux moteurs 22 et 22a, ou que le moteur unique 22b, la vis peut pénétrer dans le sol immédiatement à l'aplomb d'un bâtiment ou d'un ouvrage, en cas de besoin. Thanks to the effect of the rotation of the tubular casing 14, which turns upside down relative to the drilling screw 13, to counterbalance the reaction torque of the drilling, the drilling machine according to the invention allows to make large diameter holes in soils of all kinds. In addition, the tubular casing guides the drilling screw to make straight holes, avoiding the collapse of the wall of the hole during drilling. Furthermore, as the drilling screw 13 surrounded by its tubular casing 14 is disposed farther from the mast 11 than the two motors 22 and 22a, or than the single motor 22b, the screw can penetrate the ground immediately below 'a building or structure, if necessary.

Claims

1 - Drilling machine for making holes in the ground, comprising guide means arranged vertically in the service position, a drilling screw oriented vertically and capable of sliding along the guide means, the drilling screw being associated with means for driving in rotation and comprising a shaft on which is fixed a continuous helical ramp, characterized in that it comprises a tubular casing surrounding the drilling screw, and being able to slide with the latter along the guide means, the drive means being provided to rotate in opposite directions about their common axis the drilling screw and the tubular casing which surrounds it, the driving means being for this purpose connected to the upper ends of the drilling screw and its tubular envelope.

2 - Machine according to claim 1, characterized in that the drive means comprise a housing which can move along the guide means, at least one motor mounted on the housing and having an output shaft, a first shaft drive can pivot in the casing and connected coaxially to the upper end of the drilling screw, means for communicating the rotation of the output shaft of the engine to the first drive shaft, a second drive shaft tubular drive which can pivot in the casing and co-axial with the first drive shaft, this second drive shaft being connected to the upper end of the tubular casing, and means for communicating the rotation of the shaft of output of the motor to the second tubular drive shaft, so as to rotate the latter in a direction opposite to the direction of rotation of the first drive shaft.

3 - Machine according to claim 2, characterized in that the means provided for communicating the rotation of the motor output shaft to the second tubular drive shaft comprise a drive pinion integral with the first drive shaft, at least a link pinion mounted idly in the casing and engaged with the drive pinion, and an internal gear crown mounted on a bearing in the casing and engaged with the idle gear, the internal gear crown being connected in a co -axial to the second drive shaft secured to the tubular casing.

4 - Machine according to claim 2, charac terized in that the shaft of the drilling screw and the first drive shaft of the drive means are both hollow shafts, allowing the circulation of a fluid arriving from the end of the first drive shaft opposite the drilling screw.

5 - Machine according to any one of claims 2 to 4, characterized in that each motor of the drive means is disposed between the guide means and the first drive shaft of the drive means.

6 - Machine according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the drive means comprise a second motor also mounted on the aforementioned casing, and associated with the first motor to rotate the first and the second shafts drive and in that the two motors are arranged between the guide means and the first drive shaft of the drive means, the two motors being mounted on either side of a plane defined by l axis of the first drive shaft and the axis of the guide means.

7 - Machine according to claim 1, characterized in that the drilling screw further comprises a downward helical discharge ramp, this second helical ramp being relatively short and disposed above the aforementioned continuous helical ramp, the two ramps helical with opposite steps.

8 - Machine according to claim 1 or claim 7, characterized in that the tubular casing of the drilling screw has a number of openings for the evacuation of cuttings removed by the drilling screw, the evacuation openings aforementioned being arranged from place to place along the tubular envelope.