FR2503211A1

FR2503211A1 - Drilling hole for pile foundations - involves suction pipe moved along hole widened by extensible drill tips

Info

Publication number: FR2503211A1
Application number: FR8106846A
Authority: FR
Inventors: Masakazu Masuda; Hironori Matsumoto
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 1981-04-06
Filing date: 1981-04-06
Publication date: 1982-10-08
Also published as: FR2503211B1

Abstract

The appts. produces a drilled hole for pile foundations. It includes a drilling tube and drill tips with dia. extensible beyond that of the hole made by a drilling tool. These tips are displaceable along a widening guideway fastened at a predetermined angle to the bottom part of the tube, by means of a drive device. A suction pipe, sucking out and removing sand and mud, is released by the drill tip and widening drill tips. The pipe may be moved radially along the bottom of the widened hole, for complete removal of mud.

Description

L'invention concerne un procédé et une machine pour excaver un trou de pieu. L'invention a pour objet la construction à faible coüt de pieux de béton coulés sur place, de forte section et de grande longueur, pouvant supporter des charges horizontales et verticales élevées grâce à un élargissement de la partie supérieure ou du tronçon extrëme supérieur de ces pieux.Bien que plusieurs procédés d'excavation de trous de pieux à fond élargi, mettant en oeuvre des machines de forage à injection inverse, aient été développés à cet effet, ces procédés posent des problèmes en ce qui concerne les points indiqués ci-dessous (1) la machine d'excavation est complexe et cette complexité
est à l'origine de pannes et entraîne un coût élevé ; (2) les trous pour pieux à fond élargi ont une forme
instable ; (3) le temps de fonctionnement d'une excavatrice est long ; (4) la formation de la fondation à la partie inférieure du
pieu et le balayage du sol et du sable à cette partie
inférieure ne sont pas satisfaisants ; (5) l'élimination de la boue n'est pas satisfaisante ; (6) la précision de la mesure de la profondeur du trou du
pieu (longueur du pieu) est mauvaise ;; (7) La capacité de charge de la partie supérieure du pieu
peut etre augmentée, mais il est impossible de construire
de tels pieux résistant aux moments de flexion dus à des
forces extérieures horizontales provenant de tremble
ments de terre ou autres.The invention relates to a method and a machine for excavating a pile hole. The subject of the invention is the low-cost construction of concrete piles poured on site, of large cross section and of great length, capable of supporting high horizontal and vertical loads thanks to a widening of the upper part or of the upper end section of these Although several methods of excavating enlarged bottom pile holes, using reverse injection drilling machines, have been developed for this purpose, these methods pose problems with regard to the points indicated below. (1) the excavation machine is complex and this complexity
is the source of breakdowns and involves a high cost; (2) the holes for widened bottom piles have a shape
unstable; (3) the operating time of an excavator is long; (4) the formation of the foundation at the bottom of the
stake and sweeping the ground and sand at this part
lower are not satisfactory; (5) the elimination of mud is not satisfactory; (6) the accuracy of the hole depth measurement
stake (stake length) is bad ;; (7) The load capacity of the upper part of the pile
can be increased, but it is impossible to build
such piles resistant to bending moments due to
horizontal external forces from aspen
earth or other.

Compte tenu des inconvénients des procédés classiques d'excavation de trous de pieux à fond élargi, indiqués ci-dessus, l'invention concerne un procédé perfectionné d'excavation de trous de pieux à fond élargi, utilisant le système de forage à injection inverse. In view of the drawbacks of the conventional methods of excavating pile holes with a wide bottom, indicated above, the invention relates to an improved method of excavating pile holes with a wide base, using the reverse injection drilling system.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels
- les figures la à ld sont des coupes longitudinales schématiques de différents trous de pieux pouvant être excavés par la mise en oeuvre du procédé de l'invention
- la figure 2 est une élévation de l'ensemble de la machine d'excavation mettant en oeuvre le procédé de l'invention ;
- la figure 3 est une coupe suivant la ligne III
III de la figure 2 ;
- la figure 4 est une élévation schématique partielle montrant le travail d'un tuyau d'aspiration
- la figure 5 est une élévation, avec arrachement partiel, d'une variante du tuyau d'aspiration ; et
- la figure 6 est une vue schématique montrant le déplacement du tuyau d'aspiration montré sur les figures 4 et 5.The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples and in which
- Figures la to ld are schematic longitudinal sections of different pile holes that can be excavated by the implementation of the method of the invention
- Figure 2 is an elevation of the entire excavation machine implementing the method of the invention;
- Figure 3 is a section along line III
III of Figure 2;
- Figure 4 is a partial schematic elevation showing the work of a suction pipe
- Figure 5 is an elevation, partially broken away, of a variant of the suction pipe; and
FIG. 6 is a schematic view showing the displacement of the suction pipe shown in FIGS. 4 and 5.

Les figures représentent une machine A d'excavation utilisée pour la mise en oeuvre du procédé d'excavation de trous de pieux selon l'invention. La machine d'excavation comporte une colonne creuse 1 de forage ayant la longueur demandée (conçue pour etre mise en rotation par un dispositif approprié d'entraînement, non représenté sur les figures) et portant à son extrémité inférieure un outil 2 d'excavation destiné à réaliser un trou R1 de pieu ayant le diamètre demandé. La terre et le sable excavés sont déchargés audessus du sol, avec la boue, par des moyens connus. The figures represent an excavation machine A used for implementing the method of excavating pile holes according to the invention. The excavation machine comprises a hollow drilling column 1 having the required length (designed to be rotated by an appropriate drive device, not shown in the figures) and carrying at its lower end an excavation tool 2 intended to make a pile hole R1 having the requested diameter. The excavated earth and sand are discharged above the ground, with mud, by known means.

Plusieurs outils 3 de forage (par exemple quatre outils comme montré sur les figures), destinés à élargir le trou, sont disposés à l'extrémité inférieure de la colonne 1 de forage, à des intervalles déterminés de façon arbitraire. Several drilling tools 3 (for example four tools as shown in the figures), intended to widen the hole, are arranged at the lower end of the drilling column 1, at arbitrarily determined intervals.

Chaque outil 3 est fixé à l'extrémité inférieure d'une barre 6 de poussée dont l'extrémité supérieure est supportée par un anneau 5 de poussée pouvant coulisser sur la colonne 1 de forage. L'outil 3 est conçu de manière à pouvoir se déplacer le long d'un guide 8 d'élargissement de fond qui est ajusté entre un anneau fixe 7 assujetti à la colonne 1 de forage et un point approprié de l'extrémité extérieure de l'outil 2 d'excavation. Le guide 8 s'effile vers son extrémité supérieure de façon à pouvoir être maintenu dans un trou R1 de pieu pendant la progression de l'excavation de ce trou R1 au moyen de l'outil 2, mais il s'élargit vers son extrémité inférieure afin que des trous R2, R3 et R4 de pieux, à fond élargi comme demandé, puissent être réalisés lorsque l'outil 3 d'élargissement est descendu.Each tool 3 is fixed to the lower end of a push bar 6, the upper end of which is supported by a push ring 5 which can slide on the drilling column 1. The tool 3 is designed so as to be able to move along a bottom widening guide 8 which is adjusted between a fixed ring 7 secured to the drilling column 1 and an appropriate point on the outer end of the 'excavation tool 2. The guide 8 tapers towards its upper end so as to be able to be maintained in a pile hole R1 during the progress of the excavation of this hole R1 by means of the tool 2, but it widens towards its lower end so that holes R2, R3 and R4 of piles, with an enlarged bottom as requested, can be made when the enlargement tool 3 is lowered.

L'outil 3 d'élargissement comporte un élément coulissant 4 qui présente une section droite en U de manière que cet outil 3 puisse être déplacé le long du guide 8. The widening tool 3 comprises a sliding element 4 which has a U-shaped cross section so that this tool 3 can be moved along the guide 8.

Cependant, l'élément de coulissement n'est pas nécessairement limité à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple.However, the sliding element is not necessarily limited to the embodiment described above by way of example.

L'anneau 5 de poussée est élevé et abaissé au moyen d'un dispositif approprié de commande, par exemple un vérin hydraulique 9 dans cette forme de réalisation. Le vérin hydraulique 9 est monté de manière à pouvoir coulisser par son extrémité arrière sur la colonne 1 de forage, et l'extrémité supérieure d'une tige 10 de piston est reliée à l'anneau 5 de poussée. Le vérin hydraulique 9 est commandé depuis la surface du sol. L'outil 3 d'élargissement est abaissé le long du guide 8 par poussée vers le bas de l'anneau 5 par l'intermédiaire de la barre 6 de poussée, afin que l'outil 3 s'élargisse radialement. The thrust ring 5 is raised and lowered by means of a suitable control device, for example a hydraulic cylinder 9 in this embodiment. The hydraulic cylinder 9 is mounted so that it can slide by its rear end on the drilling column 1, and the upper end of a piston rod 10 is connected to the thrust ring 5. The hydraulic cylinder 9 is controlled from the ground surface. The widening tool 3 is lowered along the guide 8 by pushing down the ring 5 via the push bar 6, so that the tool 3 widens radially.

A la place du vérin hydraulique 9, il est possible d'utiliser, pour assumer la même fonction, une tige filetée disposée à peu près parallèlement à la colonne 1 de forage. Dans ce cas, la tige filetée est vissée dans l'anneau 5 de poussée et elle est entraînée par un moteur électrique. In place of the hydraulic cylinder 9, it is possible to use, to assume the same function, a threaded rod disposed approximately parallel to the drilling column 1. In this case, the threaded rod is screwed into the thrust ring 5 and it is driven by an electric motor.

L'anneau 5 de poussée comporte un dispositif l1 destiné à détecter la longueur de la descente. Le dispositif 11 de détection représenté sur la figure 2 est constitué d'un câble qui peut cependant être remplacé par une chaîne ou par un tige, ou bien la détection peut être effectuée par mesure du débit d'écoulement du liquide dans le vérin hydraulique. The thrust ring 5 includes a device 11 intended to detect the length of the descent. The detection device 11 shown in FIG. 2 consists of a cable which can however be replaced by a chain or by a rod, or else the detection can be carried out by measuring the flow rate of the liquid in the hydraulic cylinder.

La machine A d'excavation comporte un tuyau mobile 20 d'aspiration (figure 4) destiné à décharger la terre et le sable excavés par les outils 3 d'élargissement. The excavation machine A comprises a mobile suction pipe 20 (FIG. 4) intended to discharge the earth and the sand excavated by the widening tools 3.

Le tuyau 20 d'aspiration est supporté de manière à pouvoir coulisser par un manchon 22 de support qui est articulé à une première extrémité d'une barre supérieure 23 dont l'autre extrémité est articulée sur un anneau 19 de réception monté de manière à pouvoir s'élever et descendre sur la colonne 1 de forage. Une première extrémité d'une barre inférieure 24 est également supportée et articulée sur le manchon 22 et l'autre extrémité de cette barre est articulée sur une partie inférieure appropriée de la colonne 1 de forage. Une extrémité supérieure du tuyau 20 d'aspiration est reliée à un tuyau la de raccordement qui, lui-même, est relié à la colonne 1 de forage par l'intermédiaire d'un tuyau flexible 25.L'orifice inférieur 21 du tuyau 20 d'aspiration est déplacé radialement par des mouvements articulés des deux barres 23 et 24, proportionnellement à la descente de l'anneau 5 de poussée. Ainsi, pendant que la colonne 1 de forage tourne, la boue est aspirée avec précision du fond du trou qui est ainsi balayé.The suction pipe 20 is supported so as to be able to slide by a support sleeve 22 which is articulated at a first end of an upper bar 23, the other end of which is articulated on a receiving ring 19 mounted so as to be able to go up and down on the drilling column 1. A first end of a lower bar 24 is also supported and articulated on the sleeve 22 and the other end of this bar is articulated on a suitable lower part of the drilling column 1. An upper end of the suction pipe 20 is connected to a connecting pipe 1a, which itself is connected to the drilling column 1 by means of a flexible pipe 25. The lower orifice 21 of the pipe 20 suction is moved radially by articulated movements of the two bars 23 and 24, proportional to the descent of the thrust ring 5. Thus, while the drilling column 1 rotates, the mud is precisely sucked from the bottom of the hole which is thus swept.

Dans les formes de réalisation montrées sur les figures 2 à 4, le tuyau 20 d'aspiration est déplacé en synchronisme avec les outils 3 d'élargissement, mais cette synchronisation n'est pas nécessaire et le tuyau 20 d'aspiration peut exécuter un mouvement alternatif indépendamment des outils 3. Par exemple, comme montré sur la figure 4, l'une ou l'autre des barres supérieure et inférieure supportant le manchon 22 de support, par exemple la barre inférieure 24, peut etre remplacée par un mécanisme à vis, à savoir un écrou commandé par un vérin hydraulique, un moteur électrique, une pression d'huile ou autre, vissé sur une tige filetée ou une vis et mis en rotation de manière à faire apparaître et disparaître cette vis. Dans un tel montage, la tige du piston est avancée ou rétractée sous l'action du vérin hydraulique et, par conséquent, le tuyau 20 d'aspiration exécute un mouvement alternatif. En variante, le fond du vérin hydraulique est monté sur un point approprié de la partie supérieure de la colonne 1 de forage, la barre supérieure 23 étant supprimée, et l'extrémité supérieure de la tige du piston est supportée par le manchon 22 afin que le tube d'aspiration puisse être animé d'un mouvement alternatif conjointement avec la barre inférieure 24. I1 existe un autre moyen permettant de faire exécuter un mouvement alternatif radial au tuyau 20 d'aspiration, ce moyen consistant à donner le poids nécessaire au manchon 22 de support et à relier une extrémité d'un câble ou d'une chaîne à ce manchon, la barre supérieure 23 étant supprimée.En relâchant le câble ou la chaîne au moyen d'un moteur électrique ou autre dispositif installé sur la surface du sol, on fait descendre le manchon 22 de support, sous l'effet de son propre poids, le long du tuyau 20 d'aspiration, et ce manchon tourne en même temps autour d'un centre constitué par l'articulation de la barre inférieure 24 sur la colonne 1 de forage. Ainsi, le tuyau d'aspiration est animé d'un mouvement alternatif radial par des tractions ascendantes et des descentes répétées du câble ou de la chalne, indépendamment de l'outil 3 d'élargissement. In the embodiments shown in Figures 2 to 4, the suction pipe 20 is moved in synchronism with the widening tools 3, but this synchronization is not necessary and the suction pipe 20 can execute a movement alternative independently of tools 3. For example, as shown in FIG. 4, one or other of the upper and lower bars supporting the support sleeve 22, for example the lower bar 24, can be replaced by a screw mechanism , namely a nut controlled by a hydraulic cylinder, an electric motor, an oil pressure or the like, screwed onto a threaded rod or a screw and rotated so as to make this screw appear and disappear. In such an arrangement, the piston rod is advanced or retracted under the action of the hydraulic cylinder and, consequently, the suction pipe 20 performs a reciprocating movement. Alternatively, the bottom of the hydraulic cylinder is mounted on an appropriate point on the upper part of the drilling column 1, the upper bar 23 being removed, and the upper end of the piston rod is supported by the sleeve 22 so that the suction tube can be reciprocated in conjunction with the lower bar 24. There is another means for making a reciprocating radial movement of the suction pipe 20, this means consisting in giving the necessary weight to the sleeve 22 to support and connect one end of a cable or chain to this sleeve, the upper bar 23 being removed. By releasing the cable or chain by means of an electric motor or other device installed on the surface of the ground, the support sleeve 22 is lowered, under the effect of its own weight, along the suction pipe 20, and this sleeve rotates at the same time around a center formed by the articulation of the lower bar 24 on the drilling column 1. Thus, the suction pipe is driven in a reciprocating radial movement by upward pulls and repeated descents of the cable or the chalne, independently of the widening tool 3.

Ces moyens peuvent être adoptés comme souhaité, sans sortir du cadre de l'invention.These means can be adopted as desired, without departing from the scope of the invention.

La figure 5 représente une forme de réalisation utilisant un système de pivotement différent pour le tuyau 20 d'aspiration. Dans cette forme de réalisation, un conduit flexible 25, disposé de manière à dépasser à la partie inférieure de la colonne 1 de forage, comporte un tuyau 20 d'aspiration qui est conçu de manière que l'espace demandé soit réalisé entre l'extrémité supérieure 21 du tuyau d'aspiration et la surface du fond du trou excavé. Un vérin hydraulique, un cylindre à commande par moteur ou autre élément 33 est placé sur une console 34 qui fait saillie d'une partie de la colonne 1 de forage, et une tige 33a du vérin est fixée à une partie du tuyau 20 d'aspiration. En commandant le vérin hydraulique 33 depuis la surface du sol, on peut déplacer radialement le tuyau 20 d'aspiration dans le trou excavé.Dans ce cas, si une machine d'excavation à injection inverse est tournée pendant que le tuyau d'aspiration est déplacé radialement, le point de travail, situé à l'orifice de l'extrémité inférieure du tuyau d'aspiration, se déplace comme montré sur la figure 6. Autrement dit, l'orifice d'aspiration progresse vers la surface circonférentielle extérieure du fond du trou du pieu, en suivant une spirale concentrique. Par conséquent, selon ce procédé, étant donné que le vérin hydraulique est commandé depuis la surface du sol afin de déplacer constamment le tuyau 20 d'aspiration dans une direction radiale, l'orifice d'aspiration situé à l'extrémité inférieure du tuyau d'aspiration est déplacé de manière à parcourir la totalité du fond du trou et la terre excavée est aspirée et déchargée immédiatement.De plus, ce dispositif convient à toutes formes de fond de trou, quel que soit l'angle d'inclinaison du fond, et l'orifice d'aspiration est protégé contre toute obturation par la terre excavée, les pierres, etc. Ainsi, ce dispositif accroît l'efficacité d'excavation et assure un enlèvement précis de la terre excavée et de la boue du fond du trou, ce qui a pour résultat une stabilisation de la charge pouvant être appliquée à l'extrémité supérieure du pieu. Les figures représentent en 30 un stabilisateur dont le diamètre est presque égal à celui du trou R1 ou R2 de pieu, ce stabilisateur étant monté sur l'anneau fixe qui est placé sur la colonne 1 de forage audessous de l'anneau 19 de réception, afin d'empêcher toute déviation de l'excavation.Un ressort 31 est destiné à compenser toute déviation lorsque l'anneau 5 de poussée est abaissé, et à repousser vers le haut le vérin hydraulique 9 lorsque ce dernier est libéré. Figure 5 shows an embodiment using a different swivel system for the suction pipe. In this embodiment, a flexible conduit 25, arranged so as to project beyond the lower part of the drilling column 1, comprises a suction pipe 20 which is designed so that the space required is created between the end upper 21 of the suction pipe and the bottom surface of the excavated hole. A hydraulic cylinder, a motor-controlled cylinder or other element 33 is placed on a console 34 which projects from a part of the drilling column 1, and a rod 33a of the cylinder is fixed to a part of the pipe 20 aspiration. By controlling the hydraulic cylinder 33 from the ground surface, the suction pipe 20 can be moved radially in the excavated hole. In this case, if a reverse injection excavation machine is turned while the suction pipe is moved radially, the working point, located at the opening of the lower end of the suction pipe, moves as shown in figure 6. In other words, the suction opening progresses towards the outer circumferential surface of the bottom from the stake hole, following a concentric spiral. Therefore, according to this method, since the hydraulic cylinder is controlled from the ground surface in order to constantly move the suction pipe 20 in a radial direction, the suction port located at the lower end of the pipe d the suction is moved so as to cover the entire bottom of the hole and the excavated soil is immediately sucked and discharged.Moreover, this device is suitable for all forms of downhole, whatever the angle of inclination of the bottom, and the suction port is protected from being blocked by excavated earth, stones, etc. Thus, this device increases the excavation efficiency and ensures precise removal of the excavated soil and mud from the bottom of the hole, which results in stabilization of the load that can be applied to the upper end of the pile. The figures show at 30 a stabilizer whose diameter is almost equal to that of the pile hole R1 or R2, this stabilizer being mounted on the fixed ring which is placed on the drilling column 1 below the receiving ring 19, in order to prevent any deviation from the excavation. A spring 31 is intended to compensate for any deviation when the thrust ring 5 is lowered, and to push up the hydraulic cylinder 9 when the latter is released.

Une opération d'excavation d'un trou de pieu, élargi à sa partie inférieure au moyen de la machine A d'excavation décrite ci-dessus, est expliquée ci-dessous. An operation of excavating a pile hole, enlarged at its lower part by means of the excavation machine A described above, is explained below.

L'outil 3 d'élargissement est poussé par le vérin hydraulique 9 jusqu'à la partie effilée du guide 8, c'est-àdire jusqu'à la position dans laquelle il ne dépasse pas de l'outil inférieur 2 d'excavation, puis il est fixé dans cette position. Par rotation de la colonne 1 de forage, un trou R1 de pieu de diamètre demandé est excavé au moyen de l'outil 2 d'excavation et la terre et le sable de déblai sont évacués au-dessus du sol par la colonne 1 de forage. L'excavation du trou RI de pieu n'est pas limitée à l'action de la machine A d'excavation décrite ci-dessus, mais elle peut également mettre en oeuvre une tarière ou autre machine utilisée classiquement.Dans le cas de la machine A d'excavation, cette dernière est introduite dans le trou excavé R1 et l'excavation est effectuée de manière que l'angle du fond du trou soit aussi plat que possible. Lorsque l'excavation a atteint la longueur spécifiée, celle du trou de pieu suivant
R3 est commencée.The enlargement tool 3 is pushed by the hydraulic cylinder 9 to the tapered part of the guide 8, that is to say to the position in which it does not protrude from the lower excavation tool 2, then it is fixed in this position. By rotation of the drilling column 1, a pile hole R1 of the required diameter is excavated by means of the excavation tool 2 and the earth and the cut sand are evacuated above the ground by the drilling column 1 . The excavation of the pile hole RI is not limited to the action of the excavation machine A described above, but it can also use an auger or other machine conventionally used. On excavation, the latter is introduced into the excavated hole R1 and the excavation is carried out so that the angle of the bottom of the hole is as flat as possible. When the excavation has reached the specified length, that of the next pile hole
R3 has started.

Comme indiqué précédemment, le vérin hydraulique 9 est actionné par l'application d'une pression hydraulique à partir de la surface du sol, tandis que la rotation de la colonne 1 de forage est maintenue et que l'anneau 5 de poussée est abaissé par l'intermédiaire de la tige 10 de piston afin que l'outil 3 d'élargissement descende le long du guide 8 d'élargissement du trou et qu'il s'élargisse radialement, le long de la surface inclinée de ce guide 8, pour réaliser ainsi une excavation en utilisant la rotation de la colonne 1 de forage. L'amplitude de l'élargissement réalisé par l'outil 3, c'est-à-dire la distance sur laquelle l'outil 3 est descendu, est détectée depuis la surface du sol au moyen du dispositif approprié 11 de détection, par exemple un câble, et lorsque l'outil 3 est abaissé dans sa position la plus basse sur le guide 8, la pression hydraulique n'est plus appliquée. As previously indicated, the hydraulic cylinder 9 is actuated by the application of hydraulic pressure from the ground surface, while the rotation of the drilling column 1 is maintained and the thrust ring 5 is lowered by through the piston rod 10 so that the widening tool 3 descends along the guide 8 for widening the hole and that it widens radially, along the inclined surface of this guide 8, to thus carry out an excavation using the rotation of the drilling column 1. The amplitude of the widening achieved by the tool 3, that is to say the distance over which the tool 3 is lowered, is detected from the ground surface by means of the appropriate detection device 11, for example a cable, and when the tool 3 is lowered to its lowest position on the guide 8, the hydraulic pressure is no longer applied.

Lorsque le vérin hydraulique 9 est actionné par la pression hydraulique et que l'anneau 5 de poussée est abaissé jusqu'à l'anneau 19 de réception par l'intermédiaire de la tige 10 du piston, l'anneau 19 de réception descend en comprimant le ressort 31. En meme temps que l'anneau 19 de réception descend, l'orifice 21 du tuyau 20 d'aspiration se déplace latéralement sous l'effet des mouvements articulés de la barre supérieure 23 et de la barre inférieure 24 et, par suite de la rotation de la colonne 1 de forage, l'orifice 21 d'aspiration se déplace également en suivant une spirale. When the hydraulic cylinder 9 is actuated by hydraulic pressure and the thrust ring 5 is lowered to the receiving ring 19 by means of the piston rod 10, the receiving ring 19 descends while compressing the spring 31. At the same time as the receiving ring 19 descends, the orifice 21 of the suction pipe 20 moves laterally under the effect of the articulated movements of the upper bar 23 and the lower bar 24 and, by following the rotation of the drilling column 1, the suction orifice 21 also moves in a spiral.

Ainsi, la terre et le sable excavés sont aspirés et éliminés totalement, de même que la boue, ce qui achève l'excavation du trou de pieu à fond élargi.Thus, the excavated earth and sand are sucked up and completely eliminated, as well as the mud, which completes the excavation of the pile hole with an enlarged bottom.

Lorsque l'excavation souhaitée est finie, l'anneau 5 de poussée est élevé au moyen du vérin hydraulique 9 pendant que la colonne 1 de forage continue de tourner et que l'outil 3 d'élargissement est remonté au moyen de la tige 6. A ce moment, l'anneau 19 de réception est poussé vers le haut, en mëme temps que l'anneau 5 de poussée s'élève, par la force de rappel du ressort 31, et le tuyau 20 d'aspiration est déplacé vers la partie centrale axiale en meme temps qu'il aspire la boue du fond du trou de pieu, et il revient ainsi dans sa position initiale. L'anneau 5 continue d'être poussé vers le haut et le retour de l'outil 3 dans sa position de départ est détecté par le dispositif 11. La pression hydraulique est alors arrêtée. When the desired excavation is finished, the thrust ring 5 is raised by means of the hydraulic cylinder 9 while the drilling column 1 continues to rotate and the widening tool 3 is raised by means of the rod 6. At this time, the receiving ring 19 is pushed up, at the same time as the pushing ring rises, by the return force of the spring 31, and the suction pipe 20 is moved towards the axial central part at the same time as it sucks the mud from the bottom of the pile hole, and it thus returns to its initial position. The ring 5 continues to be pushed upwards and the return of the tool 3 to its starting position is detected by the device 11. The hydraulic pressure is then stopped.

Selon l'invention, lorsque l'outil d'élargissement est déplacé radialement vers l'extérieur le long du guide 8, il est possible d'excaver un trou de pieu de diamètre agrandi, exactement aux mesures demandées. De plus, ces mesures peuvent être déterminées au moyen d'un dispositif de détection placé au sol, et la terre et le sable excavés par l'outil 3 d'élargissement sont évacués par le tuyau 20 d'aspiration. En faisant pivoter radialement ce tuyau d'aspiration, la boue restante peut être aspirée et remontée en totalité et, par conséquent, un balayage du fond du trou est effectué avec précision, de sorte que le trou de pieu à fond élargi peut être totalement rempli de béton sans risque de mélange avec de la boue, ce qui permet d'appliquer la charge demandée au tronçon extrême supérieur d'un pieu. According to the invention, when the widening tool is moved radially outward along the guide 8, it is possible to excavate a pile hole of enlarged diameter, exactly to the required measurements. In addition, these measurements can be determined by means of a detection device placed on the ground, and the earth and the sand excavated by the enlargement tool 3 are evacuated by the suction pipe 20. By radially pivoting this suction pipe, the remaining slurry can be fully vacuumed and raised and, therefore, a sweep of the bottom of the hole is performed with precision, so that the pile hole with the widened bottom can be completely filled of concrete without risk of mixing with mud, which makes it possible to apply the required load to the upper extreme section of a pile.

La description précédente porte sur le procédé d'excavation de trous de pieux à fond élargi, ce procédé consistant d'abord à excaver la terre et le sable uniquement au moyen d'un outil d'excavation, puis à faire descendre les outils d'élargissement du fond jusqu'à l'extrémité inférieure du trou de pieu, afin d'élargir la partie extrême inférieure de ce trou, comme montré sur la figure lc. The above description relates to the method of excavating pile holes with a wide bottom, this method consisting first of excavating the earth and the sand only by means of an excavation tool, then of lowering the widening the bottom to the lower end of the pile hole, in order to widen the lower extreme part of this hole, as shown in figure lc.

Cependant, le profil en coupe longitudinale du trou de pieu pouvant être excavé au moyen de la machine et du procédé selon l'invention n'est pas limité à celui montré sur la figure lc, mais l'invention permet d'obtenir des profils analogues à ceux représentés sur les figures la, lb et ld. La figure la montre le profil longitudinal d'un trou de pieu pouvant être excavé uniquement au moyen d'un outil d'excavation. La figure lb montre le profil longitudinal d'un trou de pieu de diamètre R2, pouvant être excavé en empêchant les outils d'élargissement de se déplacer sur le guide 8 après qu'ils ont été placés en position convenable sur ce guide 8. Dans ce cas, il est possible de choisir librement le diamètre du pieu. La figure ld montre le profil longitudinal d'un trou de pieu dont le tronçon supérieur présente un diamètre agrandi et dont le fond est élargi.A cet effet, les outils d'élargissement du fond sont maintenus en position basse afin d'excaver un trou de diamètre agrandi, puis ils sont tirés vers le haut jusqu'à la profondeur souhaitée.However, the profile in longitudinal section of the pile hole which can be excavated by means of the machine and the method according to the invention is not limited to that shown in FIG. 1c, but the invention makes it possible to obtain similar profiles to those shown in Figures la, lb and ld. Figure la shows the longitudinal profile of a pile hole that can only be excavated using an excavation tool. FIG. 1b shows the longitudinal profile of a pile hole of diameter R2, which can be excavated by preventing the enlargement tools from moving on the guide 8 after they have been placed in a suitable position on this guide 8. In in this case, it is possible to freely choose the diameter of the pile. Figure ld shows the longitudinal profile of a pile hole, the upper section of which has an enlarged diameter and the bottom of which is widened. For this purpose, the bottom widening tools are kept in the low position in order to excavate a hole of enlarged diameter, then they are pulled up to the desired depth.

L'excavation est ensuite poursuivie à un plus faible diamètre, et les outils d'élargissement sont finalement abaissés de nouveau pour excaver le fond élargi du trou du pieu. Etant donné que le trou de pieu ainsi excavé présente un plus grand diamètre à sa partie supérieure, lorsqu'une force extérieure horizontale agit sur une structure supportée par le pieu, par exemple lors d'un tremblement de terre, la résistance à un moment de flexion engendré dans le pieu est grande et, de plus, étant donné que la partie inférieure du pieu présente une plus grande surface résistant aux forces verticales par suite de l'élargissement du fond, le pieu peut supporter une charge verticale importante. De plus, étant donné que la partie intermédiaire du pieu est de plus faible diamètre que la partie supérieure et que la partie inférieure, la quantité de béton demandée est inférieure à celle qui serait demandée pour un pieu pouvant supporter les mêmes charges horizontales et verticales. I1 en résulte une diminution du coût de construction du pieu réalisé par le procédé de l'invention.Excavation is then continued to a smaller diameter, and the widening tools are finally lowered again to excavate the widened bottom of the pile hole. Since the pile hole thus excavated has a larger diameter at its upper part, when a horizontal external force acts on a structure supported by the pile, for example during an earthquake, the resistance to a moment of bending generated in the pile is large and, furthermore, since the lower part of the pile has a larger surface resistant to vertical forces as a result of the widening of the bottom, the pile can support a significant vertical load. In addition, since the intermediate part of the pile is smaller in diameter than the upper part and the lower part, the quantity of concrete required is less than that which would be required for a pile capable of supporting the same horizontal and vertical loads. This results in a reduction in the construction cost of the pile produced by the method of the invention.

I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la machine décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that numerous modifications can be made to the machine described and shown without departing from the scope of the invention.

Claims

1. Machine for excavating a pile hole of required diameter by means of an excavation tool (2) fixed to the lower end section of a rotary drilling column (1), and for stabilizing the wall of the hole by filling the excavated hole with a suspension, characterized in that it comprises a rotary drilling column (1), widening tools (3) intended to excavate a pile hole (R3) with a diameter greater than that of the hole (Rî) excavated by the excavation tool, these widening tools (3) being able to slide under the action of a control device such as a jack (9), along a guide (8) mounted on the lower part of the drill stand and inclined at a determined angle, the machine also comprising a suction pipe (20) intended to suction upwards and discharge the mud, earth and excavated sand by the excavation and widening tools, as well as the suspension, and a device intended to move the suction pipe in a radiating direction ale, at the same time as it turns, along the bottom of the excavated hole, so that the pipe sucks upwards and completely eliminates the mud deposited on the bottom of the hole.

2. Machine according to claim 1, characterized in that a control device such as a hydraulic cylinder (9) is used to move radially, at the same time as it rotates along the bottom of the excavated hole, the pipe d vacuum which sucks upwards and discharges mud, earth, sand and suspension.

3. Method of excavating a pile hole of required diameter by means of an excavation tool (2) fixed to the lower extreme section of a rotary drilling column (1), and of stabilizing the wall of the hole by filling the latter with a suspension, the method being characterized in that it consists in excavating a pile hole (R1) of chosen diameter and required shape by means of widening tools (3) designed to be able slide along a guide (8) arranged on the lower part of the rotary drilling column and inclined at a determined angle, and to be sucked up and discharge the mud, the earth and the sand excavated by the tools, as well as the suspension, by means of a suction pipe (20) fixed to the rotary drilling column.

4. Method of excavating a pile hole of required diameter by means of an excavation tool (2) fixed to the lower end section of a rotary drilling column (1), and stabilizing the wall of the hole by filling the latter with a suspension, the method being characterized in that it consists in excavating, in soil and sand, to a determined depth, a pile hole (R1) with an enlarged bottom while maintaining enlargement tools (3) in the high position, then lower the enlargement tools according to a guide (8) in order to excavate a hole (R3) with an enlarged bottom, of requested shape, then to suck up and discharge the earth, sand and mud excavated and deposited on the bottom of the hole, by means of a suction pipe (20) fixed to the rotary drilling column.

5. Method of excavating a pile hole of requested diameter, using excavation tools (2) attached to the lower end section of a rotary drilling column (1), and stabilizing the wall of the hole by filling the latter with a suspension, the method being characterized in that it consists in first excavating a pile hole (R4) of enlarged diameter, to the required depth, maintaining tools (3) d widening in the low position, pull the widening tools upwards and excavate a hole (R1) of reduced diameter, to the required depth, lower the widening tools along guides (8) and excavate a bottom of hole (R3) of enlarged diameter, in order to thus produce a pile hole having a larger diameter at the upper end and at the bottom of the pile, and finally to suck upwards and completely discharge the earth, sand, mud and suspension excavated by tools and deposited on the bottom of the hole, using a suction pipe (20) fixed to the rotary drilling column.

6. Method for excavating a pile hole of required diameter by means of excavation tools attached to the lower end section of a rotary drilling column (1), and for stabilizing the wall of the hole by filling the latter with a suspension, the method being characterized in that it consists first of excavating a pile hole (R2) to a determined depth, maintaining widening tools (3) in the high position, then lowering the tools (3) along guides (8) and detecting the amplitude of movement of the widening tools (3) by means of a detection device (11), for example a cable, connected to these tools widening and rising to the ground, or else by means of a device for measuring a quantity of liquid supplied to a cylinder, the process finally consisting in sucking upwards and discharging the earth, the sand and the mud excavated by tools and deposited on the bottom of the hole, by means of a suction pipe (20) fixed to the rotat column drilling ive.

7. Method for excavating a pile hole of required diameter by means of excavation tools (2) attached to the lower end section of a rotary drilling column (1), and for stabilizing the wall of the hole by filling this the latter with a suspension, the method being characterized in that it consists in excavating a pile hole (R1) to the determined depth, maintaining widening tools (3) in the high position, then lowering the widening tools along guides (8) and excavating an enlarged bottom pile hole (R3), of requested shape, and, finally, sucking up and discharging the earth, sand and mud excavated by the tools and deposited on the bottom of the hole, by means of a suction pipe (20) which can be moved at the same time as the enlargement tools are lowered.