FR2486122A1 - Procede de forage de trous dans le sol et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE FORAGE DU SOL. LE PROCEDE DE FORAGE DU SOL PAR ENFONCEMENT DANS CE DERNIER D'UNE CAPSULE SOUS L'EFFET DE CHOCS, REMPLISSAGE DE CELLE-CI PAR LA TERRE, EXTRACTION DE LADITE CAPSULE DU TROU DE FORAGE ET ELIMINATION DE LA TERRE CONTENUE DANS LADITE CAPSULE, EST CARACTERISE EN CE QUE, UNE FOIS LA CAPSULE 1 REMPLIE DE TERRE, ON CONTINUE A L'ENFONCER DANS LE SOL 2 SOUS L'EFFET DE CHOCS DE FACON A FAIRE PASSER LADITE TERRE A TRAVERS LADITE CAPSULE, ET, LORS DE L'EXTRACTION DE LA CAPSULE 1 DU TROU DE FORAGE 3, A EN EXTRAIRE EGALEMENT LA TERRE AYANT PASSE A TRAVERS LA CAPSULE 1. L'INVENTION PEUT ETRE UTILISEE NOTAMMENT DANS LE BATIMENT POUR PERCER DES TROUS SOUS LES OUVRAGES DE GENIE CIVIL, PAR EXEMPLE POUR LA POSE DE CANALISATIONS SOUTERRAINES A TRAVERS LES CHAUSSEES OU LES VOIES FERREES.
Description
La présente invention concerne les procédés et les dispositifs pour la
réalisation d'ouvrages souterrains et a notamment pour objet un procédé de forage de trous dans
le sol et un dispositif pour sa mise en oeuvre.
L'invention peut être utilisée notamment dans le bâtiment pour percer des trous sous les ouvrages de génie
civil, par exemple pour la pose de canalisations souter-
raines à travers les chaussées ou les voies ferrées, pour déblayer les tubes de tubage introduits dans le sol, l'ouverture en avant, au moyen de vérins ou d'autres moyens, ainsi que pour obtenir des trous verticaux ou inclinés
pour les pieux de fondation des ouvrages de génie civil.
Dans les travaux d'assainissement agricole, l'invention peut être utilisée pour creuser des trous ou des puits de
filtration.
Dans la prospection géologique du sous-sol, on peut utiliser l'invention pour prélever des échantillons de terrains à différentes profondeurs et pour réaliser des
sondages d'exploration.
On connaît un procédé de réalisation de trous dans le sol qui comprend les opérations suivantes: enfoncement du tube dans le sol, l'ouverture en avant, par poussée statique à l'aide d'un vérin ou d'un treuil par l'intermédiaire d'un système de palans, désagrégation du terrain remplissant le tube à l'aide d'un organe de travail ou manuellement, et évacuation des déblais à l'aide de vis transporteuses, de convoyeurs, de berlines et d'autres moyens de transport (cf., par exemple, V.I. Minaev, "Mashiny dlia stroitelstva magistralnykh truboprovodov", Moscou, Editions "Nedra",
1973).
L'utilisation de vérins et de treuils pour la poussée des tubes nécessite toutefois un platelage d'appui spécial dont la fouille de travail doit être équipé. Ce platelage d'appui est destiné à supporter la réaction de l'équipement , de poussée des tubes et à éviter la destruction des parois
de la fouille de travail.
La désagrégation mécanique du terrain et son évacuation du tube enfoncé sont effectuées à l'aide d'un dispositif autonome équipé d'um organe d'entraînement du dispositif de coupe et d'un dispositif pour l'évacuation des déblais
hors du trou.
Ce procédé nécessite un équipement encombrant, com- pliqué, à plusieurs organes d'entraînement, ce qui complique
considérablement l'exécution des travaux.
La désagrégation manuelle du terrain dans le tube et son évacuation ne sont possibles que dans les tubes d'un diamètre d'au moins 800 mm et se caractérise par de
mauvaises conditions sanitaires et hygiéniques du travail.
On connaît un autre procédé de forage de trous dans le sol, comprenant les opérations suivantes: déplacement d'un dispositif d'excavation (appelé "capsule" dans ce qui suit) dans le trou, pénétration de la capsule dans le terrain, son remplissage par la terre et extraction de la
capsule avec le terrain du trou (cf., par exemple, G.E.
Paraubek, "Vibrovakuumnaia vyeika grunta", Trudy Moskovskogo inzhenernoekonomicheskogo instituta, publication 3, Moscou,
Editions "Nauka", 1954).
Les opérations de déplacement de la capsule jusqu'au fond du trou et de retour de ladite capsule sont effectuées
à l'aide d'un treuil et d'un palan. L'opération d'enfon-
cement de la capsule dans le terrain s'effectue grâce à un effort axial appliqué au fond de la capsule. Cet effort axial résulte d'une dépression créée à l'intérieur de la capsule grâce à la différence des pressions à l'intérieur et à l'extérieur de la capsule, cet effort étant proportionnel
à la dépression et à l'aire de section de la capsule.
Ce procédé nécessite, toutefois, un équipement compliqué et se caractérise par une productivité du travail peu élevée. Le domaine de son application est limité. La réalisation de trous suivant ce procédé n'est possible que dans des sols cohérents et la vitesse commerciale. d'avant 35. cement est de 0,3 à 0,6 m/h. Ce faible rendement est dû au fait que le terrain extrait ne remplit la capsule qu'à
0,5-0,6 de son volume.
On connalt un dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé décrit ci dessus, et comprenant une capsule cylindrique sous forme d'un gobelet dont l'ouverture est tournée du côté de la prise de la terre, et un vibrateur monté sur le fond de la capsule (voir, par exemple, V.I. Minaev, "Machiny dlia stroltelstva magistralnykh
truboprovodov", Moscou, Editions "Nedra", 1973).
Le bout fermé deJa capsule est percé d'un canal reliant sa cavité intérieure à une pompe à vide pour évacuer l'air de cette cavité. La capsule est dotée d'un jeu de tiges reliées par un palan à un treuil, ces tiges étant munies de sabots d'appui présentant le môme diamètre extérieur
que la capsule.
Il est à noter que ce dispositif a un faible rendement, le volume de la capsule ne permettant d'extraire que de
faibles quantités de déblais.
Le domaine d'application du dispositif est limité par le fait que sa pénétration dans le sol se fait sous l'effet de la dépression créée dans la capsule serrée avec force contre le massif de terrain, de sorte que le dispositif ne
peut être utilisé que pour les sols compacts et cohérents.
En outre, le dispositif est difficile à utiliser car il comprend trois organes d'entraînement et nécessite, après chaque avancement, un rallongement du train de tiges pour ramener la capsule au fond du trou. Or, étant donné les dimensions limitées de la fouille de travail, ce qui est normalement le cas dans les conditions d'exigulté d'une agglomération urbaine, on est obligé de démonter le train
de tiges pour retirer la capsule aveclesdéblais du trou.
On connaît un procédé de forage de trous.dans le sol, selon lequel une capsule enfoncée dans le sol sous l'effet de chocs se remplit de terreest retirée du trou et est vidée (cf., par exemple, B.M. Rebrik, "Burenie skvazhin pri inzhenerno-geologicheskikh izyskaniiakh'h,
35. Moscou, Editions "Nedra", 1979, pages 210-211).
Dans ce procédé, les opérations de descente et de montée sont effectuées à l'aide d'un treuil ou d'une installation de forage reliée à la capsule par le train
de tiges.
Le procédé décrit ci-dessus se caractérise par une faible productivité du travail, le volume de terres extraites en un cycle étant inférieur ou égal au volume de la cavité intérieure de la capsule. En outre, le train de tiges exige beaucoup de temps pour son montage et démontage. Ce procédé ne permet pas de réaliser des trous inclinés
ou horizontaux.
Le procédé nécessite un équipement supplementaire pour les opérations de descente et de montée, ce qui augmente la main-d'oeuvre nécessaire et complque l'exécution des travaux. On connaît également un dispositif pour réaliser des trous dans le sol, destiné à metre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus et comprenant une capsule de prise de terres dont l'une des extrémités est ouverte du côté de la prise des terres et qui est dotUe d'tm mécanisme de
percUseon (voir la mAme référence).
Dans ce dispositif, l'extrémité de la capsule opposée à l'extrémité ouverte du côté de la priîe des terres est fermée et comporte un mécanisme de percussion. Il1 en résulte que le rendement du dispositif esat faible du fait des quantités limitées de déblais extraites, qui sont
éaloescinférieuresau volume intérieur de la capsule.
La surface extérieure latérale de la capsule présente une saillie annult d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur du corps du mécanisme de percussion. Le domaine d'application de ce dispositif est limité, car il n'est destiné qu'à la réalisation de trous verticaux. Cela est dû au fait que lorsqu'il s'agit du forage de trous inclinés ou horizontaux, la position du dispositif dans le trou est instable, ce qui s'explique par la présence de 35. la saillie annulaire à la surface extérieure latérale de
la capsule.
L'utilisation d'un équipement supplémentaire pour la descente dudit dispositif dans le trou et pour sa remontée
complique l'entretien et l'utilisation du dispositif.
Dans le cadre de l'invention, on s'est donc proposé de créer un procédé de forage de trous dans le sol, qui permettrait d'extraire du trou de forage une quantité de déblais supérieure au volume de la capsule et de forer des trous horizontaux, verticaux ou inclinés dans n'importe quels sols déformables, ainsi que de créer un dispositif pour le forage de trous dans le sol, mettant en oeuvre ledit procédé, dont la capsule serait réalisée de manière
à faciliter l'exécution des travaux et à rendre le dis-
positif plus simple et plus commode à utiliser.
Ce but est atteint du fait que le procédé de forage de trous dans le sol, du type dans lequel la capsule enfoncée dans le sol sous l'effet de chocs se remplit de terre, puis
est retirée du trou et vidée, est caractérisé,selon l'invention.
en ce que l'enfoncement de la capsule dans le sol soiu l'effet des chocs continue après son remplissage par la terre, de sorte que celle-ci passe par la capsule, et que lors de l'extraction de la capsule du trou, on en extrait la quantité supplémentaired terre ayant passé à travers
la capsule.
Il est avantageux, en retirant du trou la capsule remplie de terre et la terre ayant passé à travers la capsule, de changer en même temps le sens et la fréquence
des chocs.
Le but de l'invention est également atteint du fait que le dispositif pour le forage de trous dans le sol, destiné à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, du type comprenant une capsule de prise de terre dont l'une des extrémités est ouverte du côté de la prise de terre, et un mécanise de percussion, est caractérisé, suivant l'invention, en ce que l'extrémité de la capsule opposée à son extrémité ouverte du côté de la prise de terre est 35. réalisée de manière qu'elle soit au moins partiellement ouverte. Il est également avantageux que le mécanisme de percussion soit fixé à la surface intérieure de la capsule,
du côté de son extrémité qui est ouverte au moins partiel-
lement. Il est désirable de prévoir dans la capsule au moins un élément fermant au moins partie)Jement l'extrémité
ouverte du côté de la prise i terre.
La fixation du mécanisme de percussion à la surface intérieure de la capsule peut être réalisée au moyen d'un
mécanisme de fixation.
Il est avantageux que le mécanisme de fixation du mécanisme de percussion à la surface intérieure de la capsule comprenne une douille destinée à recevoir la tête du mécanisme de percussion et fixée directement par une partie de sa surface extérieure à la surface intérieure de la capsule, de manière que l'axe de la douille soit parallèle à l'axe longitudinal de la capsule et que la projection de la douille sur un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la capsule soit inférieure à la projection du contour intéréur de la capsule sur ce même plan, et que ledit mécanisme de fixation comprenne également un dispositif de verrouillage destiné à recevoir la partie
arrière du mécanisme de percussion, dont la surface exté-
rieure est directement fixée à la surface intérieure de la capsule coaxialement à la douille, et dont les dimensions transversales sont commensurables avec les dimensions
transversales de la douille.
Le dispositif de verrouillage peut être réalisé sous forme d'une douille recevant la partie arrière du mécanisme de percussion, fixée à la surface intérieure de la capsule et constituant l'un des éléments d'un couple à vis ou d'un
couple à coins.
Il est avantageux que le mécanisme de fixation du mécanisme de percussion à la surface intérieure de la capsule soit réalisé sous formne d'une douille recevant 35. la partie avant du mécanisme de percussion, disposée coaxialement à la capsule et fixée à la surface intérieure
de celle-ci à l'aide d'ailettes.
Il est désirable que l'élément fermant au moins partiel-
lement l'extrémité ouverte du côté de la prise de terre soit réalisé sous forme d'au moins un volet monté de manière à
pouvoir s'ouvrir du côté opposé à la prise de terre.
L'élément fermant au moins partiellement l'extrémité ouverte du côté de la prise de terre peut être réalisé sous forme d'un jeu de couteaux dont l'arête coupante est orientée du côté de la prise de terre et qui sont montés
de manière à former des fenêtres entre eux.
Il est rationnel que l'élément fermant au moins partiellement l'extrémité ouverte du côté de la prise de terre soit réalisé sous forme d'une douille dont la surface intérieure comporte au moins une rainure circulaire dans laquelle est montée une bague à surface intérieure dentée ou un ressort pouvant effectuer des mouvements longitudinaux. Il est désirable que la partie de la capsule se trouvant du côté de son extrémité ouverte opposée à celle ouverte du côté de la prise de terre soit réalisée sous
forme d'un auget.
Il est avantageux que la partie de la capsule se trouvant du côté de l'extrémité ouverte du côté de la prise de terre soit réalisée sous forme d'un auget disposé du même côté que l'auget réalisé du côté de l'extrémité ouverte opposée, et que la partie de la capsule disposée entre
les augets soit réalisée sous forme d'un cylindre.
Il est tout à fait rationnel de réaliser le corps de la capsule sous forme de deux parties oblongues dont les côtés sont joints l'un à l'autre dans le sens de l'axe longitudinal de la capsule suivant une ligne brisée, le contour de cette ligne brisée étant formé par des saillies et creux alternés pratiqués sur ces parties de manière
que les saillies soient disposées en face des creux.
Lorsqu'il faut débarrasser le tube de la terre, l'une 35. des parties oblongues du corps de la capsule peut être dotée d'un élément élastique qui est en contact avec le tube et dont l'une des extrémités est fixée, de préférence,
sur cette partie oblongue.
Il est préférable qu'au moins l'une des extrémités de l'élément élastique soit dotée d'un élément servant à régler l'effort de pression de l'élément élastique contre le tube. Un tel mode de réalisation du dispositif pour le forage de trous, objet de l'invention, destiné à réaliser
le procédé selon l'invention, permet d'augmenter la produc-
tivité du travail. En outre, ce dispositif se distingue par la simplicité de son fonctionnement et la commodité
de son utilisation.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la
lumière de la description explicative qui va suivre de
différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente le dispositif pour le forage de trous dans le sol, selon l'invention, destiné à la
mise en oeuvre du procédé selon l'invention (coupe longi-
tudinale); - la figure 2 est une vue suivant la flèche A de la figure I; la figure 3 représente un autre mode de réalisation du dispositif, objet de l'invention, au moment o le dispositif est extrait du trou (coupe longitudinale); - la figure 4 représente le mime dispositif que celui de la figure 3, mais au moment o il est enfoncé dans le sol (coupe longitudinale); - la figure 5 est une vue ouivant la flèche B de la figure 3 (avec arrachement partil1); - la figure 6 représente encore un autre mode de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon i'invention (coupe longitudinale); , - la figure 7 est une vue en coupe suivat' VII-VIl de la figure 6; - la figure 8 est une vue en coupe suivant VIII-VIII de la figure 7; - la figure la figure 6; 9 est une vue en coupe suivant IX-IX de - la figure 10 est une vue en coupe suivant X-X de la figure 9; - la figure 11 représente l'un des modes de réalisation du dispositif selon la figure 6, à échelle agrandie (coupe longitudinale); la figure 12 est une vue en coupe suivant XII-XII de la figure 11; - la figure 13 est une vue en coupe suivant XIII-XIII de la figure 12; - la figure 14 est une vue en coupe suivant XIV-XIV de la figure 11;
- la figure 15 représente encore un mode de réalisa-
tion du dispositif, objet de l'invention (coupe longi-_ tudinale); - la figure 16 est une vue suivant la flèche C de la figure 15; - la figure 17 est une vue suivant la flèche D de la figure 15; - la figure 18 est une vue en coupe suivant XVIII-XVIII de la figure 15; - la figure 19 représente un mode de réalisation de l'élément du dispositif selon l'invention, destiné à fermet partiellement son extrémité ouverte du côté de la prise de terre (coupe transversale); - la figure 20 représente encore un mode de réalisation du dispositif, objet de l'invention (coupe longitudinale);
- la figure 21 représente encore un mode de réa-
lisation du dispositif selon la figure 20 (coupe longi-
tudinale); - la figure 22 représente encore un mode de réalisation du dispositif, objet de l'invention (coupe longitudinale); 35. - la figure 23 est une vue en coupe suivant XXIII-XXIII de la figure 22; - la figure 24 représente encore un mode de réalisation du dispositif selon la figure 20; - la figure 25 est une vue en coupe suivant XXV-XXV de la figure 24; - la figure 26 est une vue en coupe suivant XXVI-XXVI de la figure 24. Le procédé de forage de trous dans le sol, selon l'invention, consiste à enfoncer la capsule 1 (figure 1) dans le sol sous l'effet de chocs orientés suivant l'axe longitudinal de la capsule 1, du côté de la prise de terre 2, à remplir la capsule de terre 2 et à continuer son enfoncement dans le terrain après son remplissage par la terre 2 grâce à l'effet de chocs orientés eux aussi suivant l'axe longitudinal de la capsule 1 du c8té de la prise de terre 2, de sorte que la terre 2 passe en même temps à travers la capsule, comme indiqué sur la figure 1. On retire ensuite la capsule 1 du trou à forer 3, en extrayant en même temps du trou 3 la terre 2 ayant passé à travers la capsule, puis on enlève la terre 2 de la
capsule 1 elle-même.
Le dispositif selon l'invention, destiné à mettre en oeuvre ce procédé, comprend ladite capsule 1 pour la prise de terre 2. La capsule 1 a une extrémité 4 ouverte du côté de la plse de terre 2, et une extrémité opposée à l'extrémité 4 et ouverte, elle aussi, comme représenté sur la figure 2. L'extrémité de la capsule opposée à l'extrémité ouverte du côté de la prise de terre peut être également réalisée de manière qu'elle ne soit que
partiellement ouverte.
Un mécanisme de percussion 7 doté d'un tuyau flexible 8 d'alimentation en air comprimé est fixé à la surface intérieure 6 de la capsule 1 (figure 1) du coté de l'extrémité ouverte 5. Dans le mode envisagé de réalisation du dispositif, le mécanisme de percussion 7 est soudé à
la surface intérieure 6 de la capsule 1.
35. Le mécanisme de percussion peut également être fixé à la surface extérieure de la capsule. Toutefois, ce mode de réalisation du dispositif pourrait provoquer une destruction partielle des trous forés, du fait que les éléments reliant le mécanisme de percussion à la capsule
feraient saillie à la surface de la capsule.
L'extraction de la capsule 1 du trou 3 est effectuée à l'aide d'un treuil (non représenté sur les dessins). Il est préférable, selon le procédé faisant l'objet de l'invention, que l'extraction du trou 3 figure 3) de la capsule 1 contenant la terre 2 et de la terre 2 ayant passé à travers la capsule se fasse en même temps qu'un
changement du sens et de la fréquence des chocs.
Dans le dispositif mettant en oeuvre ce procédé et représenté sur les figures 3 et 4, ce but est attent à l'aide d'un mécanisme de percussion 7 (fJgure 3) dont les chocs sont orientés suivant l'axe longitudinal de la capsule 1 du côté opposé à la prise de terre 2, au moment o la capsule 1 est retirée du trou 3, tandis qu'ils sont orientés suivant l'axe longitudinal de la capsule 1 (figure 4) du côté de la prise de terre 2 au moment o
la capsule 1 est enfoncée dans le terrain 2.
Dans la capsule 1 du dispositif selon les figures 3 et 4, on a prévu un élément 9 fermant partiellement l'extrémité 4. Cet élément peut fermer complètement l'extrémité de la capsule ouverte du côté de la prise
de terre.
L'emploi de cet élément s'est avéré nécessaire du fait que lorsque la capsule est retiré du trou sous l'effet des chocs, es forces de frottement et d'adhésion ne suffisent
pas pour retenir la terre dans la capsule.
Dans le mode de réalisation envisagé, l'élément 9 est réalisé sous forme d'un volet 10 (figure 5) monté sur un axe 11 fixé dans le corps de la capsule 1 de manière que oe voletpaimetourner du côté opposé à la prise de terre 2, comme
on le voit sur la figure 4.
Le mode de réalisation du dispositif décrit ci-dessus
35. et tous les autres dispositifs dont la description va
suivre sont destinés à forer un trou de forage 3 (figures3 et 4) dans un tube 12 enfoncé préalablement dans le
terrain 2 par son extrémité ouverte.
Dans le dispositif représenté sur la figure 6 et destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, la fixation du mécanisme de percussion à la surface intérieure 14 de la capsule 15 se fait au moyen d'un mécanisme de
fixation 16.
- Le mécanisme 16 fixant le mécanisme de percussion 13 à la surface intérieure 14 de la capsule 15 comprend une douille 17 dans laquelle est disposée la partie avfant 18 du mécanisme de percussion 13 et qui est directement fixée par sa surface extérieure à la surface intérieure 14 de la capsule 15. L'axe de la douille 17 est parallèle à l'axe longitudinal de la capsule 15 et la projection de la douille 17 sur un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la capsule 15 est plus petite que la projection du contour
intérieur de la capsule sur ledit plan.
Le mécanime 16 de fixation du mécanisme de percussion 13 à la surface intérieure 14 de la capsule 15 comprend également un dispositif de verrouillage 19 qui renferme la partie arrière 20 du mécanisme de percussion 13 avec un tuyau flexible 21 pour l'amenée d'air comprimé, qui est directement fixé par sa surface extérieure à la surface intérieure 14 de la capsule 15, coaxialement à la douille
17, et dont les dimensions transversales sont commensu-
rables avec les dimensions transversales de la douille 17.
Le dispositif de verrouillage 19 est réalisé soUs forme d'une douille 22 qui renferme la partie arrière 20 du mécanisme de percussion 13 avec le tuyau flexible 21, et qui est fixée à la surface intérieure 14 de la capsule 15. L'une des extrémités de la douille 22 est en biseau et constitue l'un des éléments d'un couple de coins dont l'autre élément est constitué par we coin 23 qui est en contact avec une douille d'appui 24 contre laquelle prend appui la partie arrière 20 du mécaniSme de percussion 130 35. La douille 17 (figure 7) est fiîxée à la surface intérieure 14 de la capsule 15 par soudage effectué à travers des trous 25 pratiqués dans le corps de la capsule
1, et à l'aide d'un support 26 (figure 8).
La douille 22 (figure 9) est fixée à la surface intérieure 14 de la capsule 15 par soudage effectué à travers des trous 27 pratiqués dans le corps de la capsule 15, et à l'aide d'un support 28 (figure 10). A l'extrémité 29 (figure 6) de la capsule 15, ouverte du côté de la prise de terre et opposée à l'extrémité ouverte 30 du côté de laquelle est disposé le mécanisme de percussion 13, on a prévu un volet 32 monté sur un axe 31 de manière à pouvoir tourner du côté opposé à la prise de terre (élément 9 recouvrant partiellement
l'extémité 29).
Selon un autre mode de réalisation du dispositif, objet de l'invention, le dispositif de verrouillage 19 (figure 11) du mécanisme de fixation 16 est réalisé sous forme d'une douille 33 qui renferme la partie arrière du mécanisme de percussion 13 avec le tuyau flexible 21, et qui est fixée à la surface intérieure 14 de la capsule 15. La surface intérieure de la douille 33 comporte un filetage hélicoïdal formant l'un des éléments d'un couple à vis dont l'autre élément est constitué par un filetage hélicoïdal pratiqué à la surface extérieure de la douille 34. Un bout de la douille 34 est en contact
avec la face de la douille d'appui 24.
Dans le mécanisme de fixation 16, la douille 35 (figures1l et 12) recevant la partie avant 18 du mécanisme de percussion 13 est fixée à la surface intérieure 14 de la capsule 15 à l'aide de lamelles 36 découpées dans la capsule 15 et embrassant la douille 35, et à l'aide d'un
support 37 (figures 12 et 13).
La douille 33 (figure 14) est fixée à la surface intérieure 14 de la capsule 15 à l'aide de lamelles 38 découpées dans la capsule 45 et embrassant la douille 33,
et à l'aide d'un support 39.
35. Le mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, tel qu'il est représenté sur la figure 15, s'applique surtout au forage de trous dans les sols
compacts et cohérents.
Dans ce dispositif, le mécanisme 16 de fixation du mécanisme de percussion 13 à la surface intérieure 40 de la capsule 41 est réalisé sous forme d'une douille 42 destinée à recevoir la partie avant 18 du mécanisme de percussion 13. La douille 42 est disposée coaxialement à la capsule 41 et est fixée à sa surface intérieure 40 à l'aide d'ailettes 43, de sorte qu'il se forme entre les ailettes 43 des fenêtres 44 (figure 16) assurant l'ouverture partielle de l'extrémité 45 (figure 15) de la capsule 41, opposée à son extrémité 46 disposée du côté de la prise de terre. Dans de mode de réalisation du dispositif, selon l'invention, on a prévu deux éléments 9 et 9' recouvrant
partiellement l'extrémité 46 de la capsule 41.
L'élément 9 est réalisé sous forme d'un jeu de couteaux 47 (figure 17) dont l'arête coupante 48 (figure 15) est tournée du côté de la prise de terre. Les couteaux 47 (figure 17) sont disposés de manière à former entre eux
des fenêtres 49.
L'élément 9' est réalisé sous forme d'une douille 50 (figure 15) dont la surface intérieure présente deux rainures circulaires 51 dans lesquelles sont montées des
bagues 52 pouvant effectuer des mouvements longitudinaux.
Les bagues 52 (figure 18) ont une surface intérieure dentée
53 (figure 18).
L'élément 9' (figure 19) recouvrant partiellement l'extrémité de la capsule 41, ouverte du côté de la prise de terre, peut être réalisé sous forme d'une douille 54 dont la surface intérieure présente plusieurs rainures circulaires 55 dans lesquelles sont montés des ressorts 56 roulés de manière à former un anneau. Les ressorts 56 sont montés dans les rainures 55 denanière à pouvoir effectuer
des mouvements longitudinaux.
Pour faciliter l'évacuation de la terre de la capsule 35. 57 (figure 20) d'un dispositif conforme à l'invention et destiné à réaliser des trous dans les sols non cohérents, l'extrémité ouverte 58 de la capsule, opposée à son extrémité
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59 ouverte du côté de la prise de terre, est réalisée sous forme d'un auget 60 sur la surface intérieure duquel est
fixé le mécanisme de percussion 13.
Dans ce mode de réalisation du dispositif on a prévu deux éléments 9 et 9'recouvrant partiellement l'extrémité 59. Les éléments 9 et 9' sont réalisés sous forme de volets 62 et 63 montés sur des axes 64 et 65 de manière à pouvoir tourner du côté opposé à la prise de terre, de sorte que le volet 62 recouvre partiellement une moitié de l'ouverture de l'extrémité 59 du côté du mécanisme de percussion 13, et que le volet 63 recouvre le reste de l'ouverture de l'extrémité 59. La rotation du volet 63 du côté de la
prise de terre est limitée par une butée 66.
Le dispositif représenté sur la figure 21 est réalisé d'une manière analogue à celui de la figure 20, mais à cette différence près que la capsule 57, dans sa partie disposée du côté de l'extrémité 59, est réalisée sous
forme d'un auget 67 disposé du mSme côté que l'auget 60.
La partie de la capsule 57 disposée entre les"augets 60 et 67 est réalisée sous forme d'un cylindre 68 pour former
la cavité du trou.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, représenté sur la figure 22, est destiné
surtout à débarrasser le tube 69 de la terre qui s'y trouve.
A cet effet, le corps de la capsule 70 est réalisé en deux parties oblongues 71 et 72 jointes par leurs côtés suivant l'axe longitudinal de la capsule 70 de manière à former une ligne brisée 73. Le contour de la ligne brisée 73 est formé par les saillies 74 et des creux 75 alternés, réalisés dans ces parties de manière que les saillies 74 soient disposées en face des creux 75 (sur le dessin, les chiffres de référence 74 et 75 appartiennent à la partie 71). Sur la partie 72 (figure 23) de la capsule 70 sont 35. fixées des plaques 76 servant à empêcher la disjonction des
parties 71 et 72 de la capsule 70.
La partie 71 (figure 22) de la capsule 70 est dotée d'un élément élastique 77 qui est en contact avec le tube 69. L'une des extrémités de l'élément élastique 77 est percée d'un trou par lequel passe une cheville 78 fixée sur la partie 71 de la capsule 70 du côté de la prise de terre. L'autre extrémité de l'élément élastique 77 est disposée de manière à pouvoir se déplacer dans un
étrier de guidage 79.
Pour éliminer la terre contenue dans des tubes de diamètres variés, le dispositif selon la figure 20 peut être doté d'un élément élastique 80 (figure 24). L'une des extrémités de l'élément 80 est dotée d'un élément 81 servant à régler l'effort d'application de l'élément 80
contre le tube 82.
L'élément 81 (figure 25) est réalisé sous forme d'une vis 83 avec un écrou 84 et un contre-écrou 85 montés sur un support 86 fixé sur une traverse 87 disposée sur
l'auget 60 de la capsule 57.
L'autre extrémeité de l'léuent 80 (figure 24) est montée de manière à pouvoir tourner autour d'un axe 88 (figure 26) fixé sur des ailettes 89 diposées sur la
capsule 57 (figure 24) du côté de la prise de terre.
Le fonctionnement du dispositif conforme à l'invention pour le forage de trous dans le sol est le suivant0 La capsule 1 (figure 1) est poussée dans le sol 2 sous l'effet des chocs provoqués par le mécanisme de percussion 7 mis en action par l'air comprimé amené par
le tuyau flexible 8.
Les chocs sont orientés suivant l'axe longitudinal de la capsule 1 vers la prise de terre 2o Lorsque la capsule 1 se remplit de terre 2 par son extrémité ouverte 4, on continue à enfoncer la capsule 1 dans la terre 2 de manière que la terre passe par la capsule et sorte dans le trou 3 à travers l'extrémità partiellement ouverte 5 (figure 2) de la capsule 10 e. Ensuite on extrait la oapsule 1 (figure 1) avec la terre 2 du trou 3 à l'aide d'un treuil (non représenté), on en enlève la terre et on pousse à nouveau la capsule 1 dans le trou. Grâce aux chocs orientés vers la prise de terre 2, la capsule 1 se déplace suivant le trou 3 jusqu'à
son fond et pénètre dans celui-ci.
Le cycle décrit se répète.
Le principe de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention, représenté sur la figure 3, se distingue par le fait que l'extraction de la capsule 1 avec la terre 2, et de la terre ayant passé par la capsule, s'effectue en même temps qu'un changement de sens et de fréquence des
chocs exercés par le mécanisme de percussion 7 sur la cap-
sule 1.
Lorsque la capsule 1 est extraite du tube 12 à débar-
rasser de la terre 2, grâce aux chocs provoqués par le mécanisme de percussion 7 et orientés du côté opposé à la prise de terre 2, les forces de frottement et d'adhésion entre la terre 2 et la surface intérieure 6 de la capsule 1 ne suffisent pas pour retenir la terre 2 dans la dapsule 1; c'est pourquoi la capsule 1 est dotée d'un élément 9 réalisé sous forme d'un volet 10 monté de manière à pouvoir tourner sur l'axe 11 et fermant partiellement l'extrémité
4 de la capsule 1, comme indiqué sur la figure 5.
Le fonctionnement de l'élément 9 est le suivant.
Lorsque la capsule 1 (figure 4) est enfoncée dans le terrain 2 sous l'effet des chocs exercés par le mécanisme de percussion 7, la terre 2 entrant dans la capsule 1 fait tourner le volet 10 du côté opposé à la prise de terre
2. La terre 2 remplit la capsule 1 et, pendant que celle-
ci continue son mouvement, sort dans le trou 3 par l'ex-
trémité partiellement ouverte 5 de la capsule 1.
Lorsque la capsule 1 (figure 3) est extraite du trou 3, c'est-à-dire lorsqu'on inverse le sens des chocs agissant sur la capsule 1 et qu'on change la fréquence de ces chocs, la terre 2 se trouvant dans la capsule 1 provoque la fermeture du volet 10 qui ferme l'extrémité 4 de la capsule , 1, pour créer ainsi une résistance supplémentaire à la
terre 2 et la retenir dans la capsule 1.
Le principe de fonctionnement du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, tel qu'il est représenté sur les figures 6 à 22, est analogue au principe de fonctionnement du dispositif selon les figures 3 et 4. Mais chacun de ces modes de réalisation présente
quelques différences dont la description détaillée va
suivre. Par exemple, dans le dispositif selon la figure 6, pour assurer la stabilité de la position de la capsule 15 dans le trou foré, le mécanisme de percussion 13 est fixé à la surface intérieure 14 de la capsule 15 de manière que le centre de gravité du mécanisme de percussion 13 soit déplacé vers la surface intérieure 14 et que l'axe 31 de rotation du volet 32 soit déplacé vers la surface
intérieure 14 dans le sens diamétralement opposé.
Le mécanisme de percussion 13 est fixé à la capsule 1 à l'aide du mécanisme 16 de fixation réalisé sous forme d'une douille 17 et d'un dispositif de verrouillage 19 disposés sur un même axe et dont l'axe commun est parallèle
à l'axe de la capsule 15.
Ce mode de fixation du mécanisme de percussion 13 sur la capsule 15 permet de déposer le mécanisme de percussion 13 et de l'utiliser à d'autres fins. A cet effet, on sépare le couple à coin formé par la douille 22 et le coin 23 et
on extrait le mécanisme de percussion 13 de la douille 17.
La figure 11 représente un autre mode de réalisation du dispositif selon la figure 6, dans lequel le dispositif de verrouillage 19 est réalisé sous forme d'un couple à vis formé par les douilles 33 et 34. Pour démonter le mécanisme de percussion 13, on tourne la douille 34 pour la déplacer par rapport à la douille 33 et on retire le mécanisme de
percussion 13 de la douille 35.
Pour augmenter la vitesse d'avancement des trous dans les sols compacts et cohérents, les couteaux 47 et les anneaux 52 à la surface dentée 53 dans le dispositif selon 35. la figure 15 détruisent la structure du sol, ce qui facilite la pénétration de la capsule 41 dans le sol et intensifie
la pénétration de terre dans la capsule 41.
Le ressort 56 (figure 19) détruit le sol de la môme manière que les anneaux 52 (figure 18) à surface dentée
53 (figure 15).
La figure 20 représente un mode de réalisation du dispositif dans lequel la capsule 57 est destinée au
forage de trous dans les sols pulvérulents.
La présence des deux volets 62 et 63 permet d'assurer de meilleures conditions pour empocher la terre remplissant la capsule 57 d'en sortir au moment o elle est extraite
du trou.
Le fait de prévoir l'auget 60 facilite l'évacuation
de la terre de la capsule 57 après son extraction du trou.
Le fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 21 est analogue au fonctionnement du dispositif
représenté sur la figure 20.
Pour éliminer la terre du tube 69, la capsule 70 du dispositif tel qu'il est représenté sur la figure 22 est réalisée sous forme de deux parties oblongues
71 et 72 jointes entre elles suivant une ligne brisée 73.
La disjonction des parties 71 et 72 au cours du remplissage de la capsule 70 par la terre est empêchée par les plaques
76 (figure 23) et l'élément élastique 77 (figure 22).
Après l'extraction de la capsule 70 du tube 69, on sépare les parties 71 et 72 et l'élimination de la terre
de toute la capsule s'effectue facilement.
La figure 24 représente un mode de réalisation du dispositif, dans lequel l'effort d'application de l'élément élastique 80 contre le tube 82 est réglé à l'aide de l'élément 81. Ceci est nécessaire pour évacuer la terre de
tubes de diamètres différents.
Le dispositif, objet de l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé proposéjpermet d'obtenir dans le sol des trous d'un diamètre allant jusqu'à 800 mm, à une vitesse d'avancement de 1 à 4 m/h, et d'assurer un haut degré de 35. mécanisation du curage de tubes de toute longueur poussés dans le sol par leur extrémité ouverte suivant un procédé
statique ou dynamique.
2486122"
Claims (17)
1. Procédé de forage de trous dans le sol par enfon-
cement dans ce dernier d'une capsule sous l'effet de chocs, remplissage de celle-ci par la terre, extraction de ladite capsule du trou de forage et élimination de la terre contenue dans ladite capsule-, caractérisé en ce que, une fois la capsule (1) remplie de terre, on continue à l'enfoncer dans le sol (2) sous l'effet de chocs de façon à faire passer ladite terre à travers ladite capsule, et, lors de l'extraction de la capsule (1) du trou de forage (3), à en extraire également la terre ayant passé à travers
la capsule (1).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite extraction de la capsule (1) remplie de terre (2) et de la terre ayant passé à travers la capsule (1) est effectuée en changeant en môme temps le sens et la
fréquence des chocs.
3. Dispositif de forage de trous dans le sol, pour la
mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications
1 et 2, du type comprenant une capsule (1) de réception de terre (2), dotée d'une extrémité ouverte du côté de la prise de ladite terre, et un mécanisme de percussion (7), caractérisé en ce que l'extrémité (5) de la capsule (1) opposée à son extrémité (4) ouverte du côté de la prise
de terre est au moins partiellement ouverte.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme de percussion (7) est fixé à la surface intérieure (6) de la capsule (1), du côté de
son extrémité (5) qui est au moins partiellement ouverte.
5. Dispositif selon l'une des revendication 3 et 4, caractérisé en ce que la capsule (1) est dotée d'au moins un élément (9) fermant au moins partiellement son extrémité
(4) ouverte du côté de la prise de terre.
6. Dispositif selon l'une des revendications 3, 4 et 5
caractérisé en ce que la fixation du mécanisme de percussion 35. (13) à la surface intérieure (14) de la capsule (15) est
?486122
réalisée à l'aide d'un mécanisme de fixation (16).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mécanisme (16) de fixation du mécanisme de percussion (13) à la surface intérieure (14) de la capsule (15) comprend une douille (17) recevant la partie avant (18) du mécanisme de percussion (13) et fixée directement, par une partie de sa surface extérieure, à la surface intérieure (14) de la capsule (15), de sorte que l'axe de la douille (17) soit parallèle à l'axe longitudinal de la capsule (15)
et que la projection de la douille (17) sur un plan perpen-
diculaire à l'axe longitudinal de la capsule (15) soit plus petite que la projection du contour intérieur de la capsule (15) sur ce même plan, ledit mécanisme de fixation comprenant également un dispositif de verrouillage (19) recevant la partie arrière (20) du mécanisme de percussion (13), qui est directement fixé, par une partie de sa surface extérieure,
à la surface intérieure (14) de la capsule (15), coaxia-
lement à la douille (17), et dont les dimensions trans-
versales sont commensurables avec les dimensions trans-
versales de la douille (17).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (19) est réalisé sous forme d'une douille (22) dans laquelle est disposée la partie arrière (20) du mécanisme de percussion (13) et qui est fixée à la surface intérieure (14) de la capsule (15), cette douille constituant l'un des éléments d'un
couple de jonction à vis ou à coin.
9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mécanisme (16) de fixation du mécanisme de percussion (13) à la surface intérieure (40) de la capsule (41) est réalisé sous forme d'une douille (42) recevant la partie avant (18) du mécanisme de percussion (13), disposée coaxialement à la capsule (41) et fixée à la
surface intérieure (40) de celle-ci au moyen d'ailettes (43).
35.
10. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément fermant au moins partiellement ladite extrémité ouverte du côté deJa prise de terre est
2486122-
réalisé sous forme d'au moins un volet (32) monté de manière
à pouvoir tourner dans le sens opposé à la prise de terre.
11. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément fermant au moins partiellement ladite extrémité ouverte du côté de la prise de terre est réalisé sous forme d'un ensemble de couteaux (47) dont l'arête coupante (48) est tournée du côté de la prise de terre et qui sont disposés de manière à former entre eux des fenêtres (49).
12. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément fermant au moins partiellement ladite extrémité ouverte du côté de la prise de terre est réalisé sous forme d'une douille (50) dont la surface intérieure présente au moins une rainure circulaire (51) dans laquelle est disposée une bague (52) à surface intérieure dentée (53) ou un ressort (56) de manière à pouvoir effectuer des
mouvements longitudinaux.
13. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8,
et 10 à 12, caractérisé en ce que la capsule (57), du côté de son extrémité ouverte (58) opposée à son extrémité (59) ouverte du côté de la prise de terre, est réalisée
sous forme d'un auget (60).
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la capsule (57), du côté de son extrémité (59) ouverte du côté de la prise de terre, est réalisée sous forme d'un auget (67) disposé du même côté que lauget (60) réalisé à l'extrémité ouverte opposée, de sorte qu'il se forme entre les augets (60 et 67) une partie de la capsule
(57) réalisée sous forme d'un cylindre (68).
15. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 8
et 10 à 14, caractérisé en ce que le corps de la capsule (70) est réalisé sous forme de deux parties oblongues
(7 et 72) jointes entre elles dans le sens de l'axe longi-
tudinal de la capsule (70) suivant une ligne brisée (73), 35. le contour de cetteligne brisée étant formée par des saillies (74) et des creux (75) alternés, réalisés dans ces parties de manière que les saillies (74) soient disposées en face 248612e
des creux (75).
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'en cas d'évacuation de la terre se trouvant dans le tube, l'une (71) des parties oblongues du corps de la capsule (70) est dotée d'un élément élastique (77) en contact avec le tube (69) et dont l'une des extrémités est
fixée sur cette partie oblongue (71).
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'une des extrémités de l'élément élastique (80) 10. est dotée d'un élément (81) permettant de régler l'effort d'application de l'élément élastique (80) contre le tube (82).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |