FR2485583A1 - Appareil pour stabiliser les sous-sols instables par injection d'un agent de fixation - Google Patents

Abstract

APPAREIL POUR STABILISER DES SOUS-SOLS INSTABLES QUI COMPREND UNE SALLE DE COMMANDE INSTALLEE SUR UN BATEAU 1 ET AYANT DES MOYENS POUR CONSERVER UN AGENT DE TRAITEMENT ET UN DISPOSITIF DE COMMANDE POUR EXECUTER UN TRAITEMENT DE FIXATION, AINSI QU'UN MELANGEUR 4 SUSPENDU A UN CHEVALEMENT 3 OU A UN ECHAFAUDAGE SITUE SUR LEDIT BATEAU DE FACON A POUVOIR SE DEPLACER VERTICALEMENT. CET APPAREIL EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND UN CERTAIN NOMBRE D'AGITATEURS 10 ADAPTES A ETRE ENTRAINES PAR UNE UNITE D'ACTIONNEMENT DUDIT MELANGEUR DE FACON QUE LES AGITATEURS ADJACENTS TOURNENT DANS DES DIRECTIONS OPPOSEES; UN CERTAIN NOMBRE DE PALES D'AGITATION 14 FIXEES A LA PARTIE INFERIEURE DESDITS AGITATEURS AFIN DE MELANGER LE SOUS-SOL INSTABLE ET L'AGENT DE FIXATION; ET DES MOYENS D'ALIMENTATION POUR AMENER LEDIT AGENT DE FIXATION DE SA SOURCE SITUEE SUR LEDIT BATEAU, DANS LA REGION DE MELANGE DESDITS AGITATEURS.

Description

La présente invention se rapporte a un appareil qui peut être installé sur un bateau pour traiter des soussols instables.

Il est connu de traiter les sous-sols instables afin de produire artificiellement un sous-sol stable. Les sous-sols instables contiennent beaucoup moins d'humidité que les fonds boueux, de sorte qu'ils sont mieux adaptés pour les traitements de fixation Toutefois, dans certains cas, les sous-sols instables s'entendent a une grande profondeur et la mixtion entre ceux-ci et l'agent de fixation s'est révelee insuffisante pour assurer un traitement de fixation satisfaisant. D'autre part, lorsqu'on injecte l'agent de fixation ou de durcissement en utilisant un appareil de traitement approprié dans le fond de la mer, de façon a mélanger celui-ci pour produire une paroi solide continue, cet appareil de traitement doit ensuite être déplacé d'un point a un autre pour poursuivre le traitement.A cette fin, on a adopté un procédé consistant a placer un piquet de référence au voisinage de la zone de travail maritime et à mesurer la distance et la direction d'un bateau de service à partir de ce piquet au moyen d'un ruban ou d'un emetteur de façon à transmettre les résultats mesurés par voie herzienne au quartier-maître du bateau ; on adopte également parfois un procédé dans lequel un gyroscope ou un compas de navigation est utilisé. Dans ces procédés, plusieurs personnes sont nécessaires pour effectuer les mesures et les erreurs d'observation sont importantes car les travaux sont accomplis manuellement.

Le but de la présente invention est de fournir un appareil de traitement qui delivre un agent de fixation, à des terrains instables et qui le mélange au moyen d'un agitateur en produisant ainsi un sous-sol d'excellente qualité.

Un second but de l'invention est de permettre d'ancrer un bateau de service portant l'appareil de traitement dans une position déterminée de manière aisée et sure.

Un troisième but de l'tnvention est de tenir un groupe d'agitateurs ayant une forne rectiligne au moyen d'un organe de support cylindrique, tout en débarrassant celui-ci de la terre, évitant ainsi qu'une fraction quelconque du soussol instable ne soit pas traitée.

Un quatrieme but de la présente invention est d'éviter que l'agent de durcissement, qui est dirigé, à partir de l'agitateur jusqu'a la pointe de la tige d'agitation par un conduit, durcisse inopinement, en prévoyant un tuyau de retour séparé dudit conduit, en formant ainsi un circuit continu pour l'agent de durcissement.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la Figure 1 est une vue schématique destinée à montrer les conditions dans lesquelles un appareil de traitement installé sur un bateau peut être utilise conformément à l'invention
- la figure 2A est une vue latérale illustrant le montage du mélangeur de l'appareil de traitement ;;
- les figures 2B et 2C sont respectivement des vues en coupe suivant les lignes A-A et B-B de la figure 2A
- la figure 3A est une vue latérale illustrant le montage d'un mélangeur différent de celui de la figure 2A sur l'appareil de traitement
- les figures 3B et 3C sont respectivement des vues en coupe suivant la ligne C-C et D-D de la figure 3A
- la figure 4A est une vue latérale illustrant la section d'agitation de l'appareil de traitement
- la figure 4B est une vue en coupe suivant la ligne E-E de la figure 4A
- la figure 4C est une vue explicative montrant les directions de rotation des agitateurs de la figure 4A ;
- la figure 5 est une vue explicative montrant l'arrangement du dispositif de mesure utilisé pour déterminer la position du bateau portant l'appareillage ;;
la figure 6 est un graphique destiné à mieux faire comprendre les principes utilisés pour déterminer la position du bateau
- les figures7A, 7B, 7C et 7D sont respectivement des vues de face de l'agitateur et montrent quatre variantes de réalisation d'un dispositif pour évacuer la terre du cylindre de support de l'agitateur
- la figure 8 est une vue schématique dDune installation assurant l'alimentation de la pointe de l'agitateur avec l'agent de durcissement ; et,
- les figures 9A et 9B sont des vues schématiques illustrant les conditions de fonctionnement dflun distributeur qui commande la circulation de l'agent de durcissement.

En se référant maintenant aux figures 1 à 4,on va décrire ci-après un appareil pour le traitement du sous-sol qui est installé sur un bateau 1. Le bateau 1r qui a une forme génerale rectangulaire, présente, au centre, un trou vertical 2. Un chevalement ou un échaffaudage 3 se dresse sur le bateau i à proximité immédiate du trou 2. Sur le côté du chevalement 3 est installé un mélangeur 4 destine à améliorer le sous-sol, l'extrémité supérieure du mélangeur 4 étant suspendue par un câble à une poulie 5 montée au sommet du chevalement 3 Ce câble aboutit à un treuil placé à la base du chevalement 3, ce qui permet d'éleveur et d'abaisser le mélangeur 4.Pour empêcher le mélangeur 4 d'osciller, on a prévu des rails de guidage verticaux 6, comme représenté sur les figures 2A à 2C, et des pattes de glissement 7 de part et d'autre du mélangeur 4 qui peuvent glisser dans les rails de guidage 6. Bien que ceci n'ait pas été représenté sur le dessin, il convient de noter que les rails de guidage 6 peuvent s'élever et s'abaisser par rapport au chevalement 3 de la meme manière que le mélangeur 4.

Dans une variante de réalisation, la structure de montage du mélangeur 4 pourrait être réalisée comme représenté sur les figures 3A à 3C. Dans cette modification, les pattes de glissement, qui sont fixées sur les côtés du mélangeur 4 faisant face au chevalement 3, sont guidées dans leur mouvement de glissement dans un seul rail 6 fixé au chevalement 3.

En se reportant à la figure 1, on voit que sur le bateau 1 est également ïnstallé un moteur primaire, un dispositif hydraulique et d'autres éléments nécessaires pour actionner le mélangeur 4. On a également prévu une pompe pour injecter un agent de fixation dans le mélangeur 4, un atelier Pu pour préparer l'agent de fixation et un silo Sa destiné à contenir une réserve de matière utilisée pour l'agent de fixation. Au moyen d'un dispositif installé dans une salle de commande 8 qui est également montée sur le bateau 1, la pompe et le dispositif hydraulique peuvent être commands de façon à élever, à abaisser et à immobiliser le mélangeur 4.

D'autre part, un réservoir-ballast est également prévu sur le bateau 1 et permet de maintenir celui-ci constamment dans une position horizontale.

En considérant les figures 4A, 4B et 4C, on voit que le mélangeur 4 comprend des agitateurs 10 qui sont supportés par des paliers 11 le long de la circonférence d'un cylindre 9, lequel comprend ainsi quatre organes d'agitation.

Ces quatre organes d'agitation sont accouplés de façon à former deux ensembles d'agitation. En d'autres termes, les cylindres de support 9 sur lesquels les agitateurs 10 sont montés, sont reliés deux à deux au moyen d'éléments auxiliaires horizontaux pour constituer le mélangeur de la présente invention. L'extrémité supérieure de chaque agitateur 10 est reliée, par un réducteur 13 à un moteur 12 et est tenue au-dessus de celui-ci par un câble de suspension fixé à un châssis de support. L'extrémité inférieure de l'agitateur 10 ainsi monté s'abaisse à l'extrémité du cylindre de support correspondant et porte des pales d'agitation 14. il est à noter que les agitateurs adjacents tournent dans-des directions opposées, de sorte qu'aucun effort de torsion ne s'exerce sur le cylindre de support 9 sur lequel ils sont montés.D'autre part, le long de la paroi latérale du cylindre de support 9 est installé un tuyau d'alimentation 15 dont l'extrémité supérieure communique, dans l'atelier Put par un tuyau d'alimentation, avec une pompe et dont l'extrémité inférieure débouche au voisinage des pales d'agitation 14. En variante, les agitateurs 10 pourraient avoir une forme cylindrique et leur lumière-pourrait servir de passage pour l'agent de fixation, en remplacement des tuyaux d'alimentation 15.

Lors de l'utilisation du mélangeur 4 décrit cidessus, on enfonce les agitateurs 10, pendant qu'ils tournent, dans le sous-sol instable en faisant fonctionner la pompe ou le dispositif hydraulique. Après cela, pendant que l'agent de fixation circule dans les tuyaux d'alimentation 15, on fait tourner les agitateurs 10, tout en les remontant, ce qui a pour effet de mélanger, comme il convient, l'agent de fixation avec le sol instable,réalisant ainsi le traitement de fixation.

I1 est à noter que le bateau doit être ancré avec précision à l'endroit prévu où le sous-sol doit être amélioré.

La détermination de cette position est assurée par un dispositif de surveillance installé, lui aussi, sur le bateau. On va décrire maintenant la structure de ce dispositif de surveillance en se référant aux figures 1 et 5.

Le dispositif pour surveiller la position du bateau 1 comprend trois télémètres optiques 16a, 16b et 16c installés sur le bateau 1 et un ordinateur 17 placé dans la salle de commande 8. Les télémètres 16a, 16b et 16c sont des appareils automatiques commandés à distance par un des positif 18. Sur une base de référence 19 sont installés trois miroirs 20a, 20b et 20c du type à réglage automatique, qui sont espacés l'un de l'autre dwune distance déterminée.

Les trois télémètres 16a, 16b et 16c sont arrangés pour mesurer les distances qui les séparent des miroirs correspondants.

Les trois télémètres 16a, 16b et 16c sont reliés respectivement par un câble 21 à l'ordinateur 17 qui, de son côté, est relié à un dispositif d'affichage 22.

On va décrire maintenant, en se référant à la figure 6,la méthode de calcul qu'il convient d'adopter pour déterminer la position du dispositif de surveillance. Les positions des télémètres de gauche et de droite 16a et 16b installés sur le bateau 1 ont été désignées respectivement
A et B. Ensuite, on suppose que les coordonnées rectangulaires de la position A sont exprimees par (0, O).Dans ces conditions, la position B, qui est espacée de la position A d'une distance dl, est exprimée par (d1, O) et la position
C du télémètre 16c, qui est espacé d'une distance c de la position B, est exprimée par (dl-c,O). Si d'autre part, la position D du réflecteur 20a situe au point de référence est exprimée par (p,s), alors la position E de l'autre réflecteur 20b, qui est espacé d'une distance d2 du réflecteur 20a, est exprimée par (p+d2, s). A partir de ces valeurs, les longueurs 11, 12 et 13 des lignes AD, BE et CD peuvent être calculées de la manière suivante : on suppose que le bateau doit être déplacé des points A et B aux points A' et B', et que ces déplacements doivent être déterminés.Si le point A' est situé à (x1, y1), alors que le point B' est situé à (x2, y2), alors les longueurs l1',l2' et 13'' des lignes
A'D, B'E et C'D sont surveillées par les télémètres optiques 16a, 16b et 16c, de sorte qu'elles peuvent être calculées par les équations suivantes. Incidemment, on utilise la longueur 13"' et les angles 01, y, et # apparaissant sur la figure 6 dans les calculs.

Sur la figure 6
q = d1 - d2 - p - - - - - - - - - - - - - -(1)
d12 = 11,2 + 13'"2 - 2 11' 13'" cos#1' --- (2) d22 = 12,2 + 13' "2 - 2 11' 13'"cos#2' --- (3)
12' cos = 13'"cos(#2 + #)- - - - - - - - - (4)
c2 = 13"2 + 13'"2 - 213'"13'" cos # - - - -(5)
(d1 -c)2 = 11,2 + 13"2 - 2 11,13"cos(#1' - #) --(6)
Etant donné que dans les équations ci-dessus, les grandeurs c, dl, d2 et p sont données et puisque les lon-gueurs 11 ', 12' et 13" sont surveillées par les télémètres, on voit que la grandeur q peut être déterminée à partir de l'équation (1) et que les valeurs #1, γ et 13"' peuvent être déterminées à parir des équations (2), (5) et (6).

De plus, les valeurs #2, et E peuvent être détermi- nées respectivement par les équations (3) et (4).

En conséquence :
x2 = 12' sin # - q - - - - - - - - - - - - - - - (7)
y2 = s - 12' cos # - - - - - - - - - - - - - - - (8)
cos # - p/11 - - - - - - - - - - - - - - - - - - (9)
# = t/2 - (#2' + #) - - - - - - - - - - - - - - -(10) # = t/2 - (# + ss) - - - - - - - - - - - - - - - -(11)
tan ss = (d1 - p)/s - - - - - - - - - - - - - - - (12)
tan α = (p/s) - - - - - - - - - - - - - - - - - -(13) α + ss + # - # = #1' - - - - - - - - - - - - - - -(14)
A partir des équations ci-dessus, Qn obtient x1 = p - l1(# + #) - - - - - - - - - - - - - - -(15)
Y1 = S - 12sin (O + #)
A partir de ces calculs, on détermine le déplacement A' (x1, Y1) et B' (x2' y2) du bateau, à la suite de quoi lés positions relatives sont tracées sur les coordon- nees sur lesquelles les poins A et B sont utilisés comme origines dans le dispositif d'affichage 22. Ainsi la position du bateau 1 apparaît sur le dispositif d'affichage 22.

On va décrire maintenant, en se référant aux figures 7A,7B et 7C un dispositif pour évacuer la terre ou autre qui s'infiltre dans le cylindre de support 9. La raison pour laquelle on évacue la terre du cylindre de support est d'éviter qu'une partie du sous-sol ne soit pas traitée. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 7A, un cylindre hydraulique 23 est logé dans le cylindre de support 9, l'une de ses extrémités étant fixée à l'extrémité supérieure de ce dernier, tandis que son autre extrémité est reliée à une tige 24 qui s'abaisse jusqu'à l'extrémité inférieure du cylindre 9.Le long de la tige 24 sont espacées des pales 25, qui peuvent se déplacer verticalement, de sorte que la terre contenue dans le cylindre de support 9 peut être agitée afin de la préparer à être évacuée et mélangée avec l'agent de fixation à l'extérieur du cylindre 9. I1 est à noter que les bords extérieurs des pales 25 sont espacés de la paroi intérieure du cylindre de support 9, D'autre part, les mouvements d'extension et de contraction du vérin hydraulique 23 sont accomplis par un dispositif de commande (non représenté), logé à la partie supérieure du mélangeur 4 ou sur le bateau. Ainsi, un mouvement vertical de va-et-vient peut être imprimé à la tige 24 par une commande judicieuse du dispositif hydraulique.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 7B, le cylindre de support 9 comporte, à sa partie supérieure, un raccord 26 par lequel de l'eau peut être introduite, au besoin, par un tuyau non référencé. Ainsi, l'eau introduite à la partie supérieure du cylindre 9 descend jusqu'à la terre ou augmente sa pression, de sorte que celle-ci est évacuée du cylindre 9 et peut se mélanger avec l'agent de fixation. L'eau utilisée comme fluide de travail pourrait éventuellement etre remplacée par de l'air comprimé.

Dans le mode de réalisation de la figure 7C, on a fixé sur la face intérieure de la partie inférieure du cylindre de support 9 une buse 27 permettant d'injecter de l'eau pour éliminer la friction entre la terre et la paroi intérieure du cylindre 9. Ainsi, cette terre est évacuée du cylindre de support 9. L'alimentation en eau de la buse 27 est commandée par un dispositif disposé, de préférence, à la partie supérieure du mélangeur 4 ou sur le bateau. Le cas échéant, la buse 27 pourrait comporter des moyens pour lui imprimer un mouvement d'oscillation le long de la paroi intérieure du cylindre de support 9.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 7D, le cylindre de support 9 présente, à sa partie inférieure,un certain nombre de trous 28 par lesquels de l'air comprimé provenant d'un conduit 29 arrivant d'un compresseur ou autre, est injecté afin de diminuer la friction entre la terre et la paroi intérieure du cylindre 9 en vue de faciliter l'évacuation de la terre.

En se référant maintenant à la figure 8, on va décrire un dispositif pour fournir l'agent de fixation au tuyau d'alimentation 15 du mélangeur. Le tuyau d'alimentation 15 est relié par un tuyau souple, à l'orifice de sortie d'une pompe 30 qui est montée sur le chevalement 3.

L'entrée de la pompe 30 communique avec la sortie d'un agitateur 31 monté, lui-aussi, sur le chevalement 3.

L'entrée de l'agitateur 31 communique avec la sortie de l'installation de préparation Pu par un tuyau d'alimentation 33 comportant, à sa partie centrale, une pompe 32.

L'agitateur 31 comporte un orifice de recyclage de l'agent de fixation qui communique, par un tuyau de retour 34, avec un orifice d'entrée situé à un niveau plus bas que l'agitateur 31 de l'installation
Le fonctionnement est le suivant ; quand le tuyau d'alimentation 15 doit recevoir une certaine quantité d'agent de fixation, par exemple quand la terre et l'agent de fixation doivent être mélangés pendant la remontée du mélangeur 4, on met en marche la pompe 32 pour envoyer une certaine quantité d'agent de fixation de l'installation de préparation Pu vers l'agitateur qui conserve cet agent, tandis que l'autre pompe 30 est mise en marche pour alimenter avec l'agent de fixation, à partir de l'agitateur 31, le tuyau d'alimentation 15 par le tuyau souple.Par contre, quand le tuyau d'alimentation 15 n'a pas besoin d'agent de fixation, on met en marche la pompe 32, tandis que l'autre pompe 30 reste inactive, afin de diriger l'agent de fixation de l'installation de préparation Pu à l'agitateur 31. Ensuite, on ouvre l'orifice de retour de l'agitateur 31 de sorte que l'agent de fixation puisse être renvoyé dans l'installation
Pu par le tuyau de retour 34.

De cette manière, quand le tuyau d'alimentation 15 ne reçoit pas d'agent de fixation, un circuit est établi par l'installation PuB le tuyau d'alimentation 33, l'agitateur 31 et le tuyau de retour 34. Ceci permet d'éviter une stagnation de l'agent de fixation dans le tuyau d'alimentation 33 et, par conséquent, le durcissement de celui-ci.

De plus, étant donné que le passage de l'agent de fixation situé en aval dela pompe 30 est pratiquement vertical, l'agent de fixation est empêche de rester immobile, rendant ainsi le canal de circulation précédent inutile.

On va décrire ci-après un mode de réalisation différent de celui de la figure 8 d'un dispositif d'alimentation conçu pouréviter que l'agent de fixation durcisse dans le circuit d'alimentation en se référant aux figures 9A et 9B. Dans cette variante de réalisation, on a prévu, entre l'installation de préparation Pu et le tuyau d'alimentation 15, un certain nombre de tuyaux d'alimentation d'agent de durcissement et de tuyaux d'alimentation d'eau, dont les interconnexions peuvent être commutées par un distributeur 35 représenté sur la figure 9A. La position représentée sur la figure 9A correspond à celle dans laquelle l'agent de fixation est dirigé vers le tuyau d'alimentation 15, tandis que l'eau est recyclée. Par contre, la figure 9B correspond au cas dans lequel les tuyaux amenant l'agent de durcissement sont utilisés partiellement comme tuyaux de retour sans fournir l'agent de durcissement au tuyau d'alimentation 15. Ainsi, quand le tuyau d'alimentation 15 n'est pas alimenté avec l'agent de durcissement, celui-ci circule et est recyclé, évitant ainsi qu'il durcisse dans les tuyaux d'alimentation. Il est à noter que dans ces modes de réalisation, l'eau peut être utilisée pour rincer le mélangeur et pour évacuer la terre ou autre dans les modes de réalisation des figures 7B et 7C.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Appareil pour stabiliser des sous-sols instables qui comprend une salle de commande installée sur un bateau (1) et ayant des moyens- pour conserver un agent de traitement et un dispositif de commande pour exécuter un traitement de fixation, ainsi qu'un mélangeur (4) suspendu à un chevalement (3) ou à un échaffaudage situé sur ledit bateau de façon à pouvoir se déplacer verticalement, caractérisé en ce qu'il comprend un certain nombre d'agitateurs (10) adaptés à être entraînés par une unité d'actionnement dudit mélangeur de façon que les agitateurs adjacents tournent dans des directions opposées ; un certain nombre de pales d'agitation (14) fixées à la-partie inférieure desdits agitateurs afin de mélanger le sous-sol instable et l'agent de fixation ; et des moyens d'alimentation pour amener ledit agent de fixation de sa source située sur ledit bateau, dans la région de mélange desdits agitateurs.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits agitateurs (10) sont des arbres supportés le long du pourtour d'un cylindre.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un arbre, auquel un certain nombre de pales d'agitation (14) sont fixées, est-logé à l'intérieur dudit cylindre de support (9) et en ce que son extrémité supérieure est reliée à un vérin fixé à la base dudit mélangeur.

4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par une entrée d'eau disposée à la partie supérieure dudit cylindre de support, ce qui permet d'introduire de l'eau dans celle-ci.

5. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour injecter de l'eau ou de l'air dans la partie inférieure dudit cylindre de support.

6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits agitateurs sont des arbres creux à l'inte- rieur desquels l'agent de fixation peut circuler

7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend trois télémètres optiques (16a, 16b, 16c) installés sur ledit bateau à une certaine distance l'un de l'autre, trois réflecteurs formant une base de référence sur le sous-sol devant être traité et un ordinateur (17) pour recevoir en tant que signaux d'entrée les distances mesurées entre les- différents télémètres et les réflecteurs correspondants (20a, 20b, 20c), ce qui permet de déterminer la position dudit bateau.

8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également un agitateur communiquant avec un tuyau d'alimentation d'agent de fixation et qui est dispose sur le chevalement (3) dudit bateau (1), un tuyau d'afin mentation (40) d'agent de fixation établissant une communier cation entre ledit agitateur et ladite source d'agents de fixation sur ledit bateau et qui comporte, à sa partie centrale, une pompe et un tuyau de retour s'étendant en parallèle audit tuyau d'alimentation d'agent de fixation afin de recycler ce dernier, ce qui fait que quand le tuyau d'alimentation n' est pas alimenté, l'agent de fixation sortant dudit tuyau d'alimentation est recyclé par ledit tuyau de retour.

9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, au moins, deux tuyaux d'alimentation (40) d'agent de fixation pour établir une communication entre un tuyau d'alimentation d'agent de fixation et la source de celui-ci sur ledit bateau, un distributeur disposé dans la région centrale desdits tuyaux d'alimentation d'agent de fixation, ce qui fait que l'agent de fixation sortant d'une partie desdits tuyaux d'alimentation peut être recyclé par les tuyaux restants au moyen dudit distributeur.