FR2506383A1 - Outil pour le sondage de sols macroporeux compressibles et procede de sondage utilisant ledit outil - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE FORAGE DU SOL. L'OUTIL DE SONDAGE CONFORME A L'INVENTION EST CARACTERISE NOTAMMENT EN CE QUE LA SURFACE SERVANT A COMPACTER LE SOL DE CHACUN DES TRONCONS DU CORPS SE PRESENTE SOUS FORME D'UNE SURFACE CYLINDRIQUE DECRITE PAR UNE GENERATRICE L CONVENABLEMENT LONGUEET PARALLELE A L'AXE DE L'OUTIL ET EST DELIMITEE PAR DEUX COURBES EN HELICE PARALLELES DONT LES ANGLES D'INCLINAISON SONT IDENTIQUES, QUE CES SURFACES SE COMBINENT SUCCESSIVEMENT LES UNES AVEC LES AUTRES PAR L'INTERMEDIAIRE DE PORTIONS DE TRANSITION 7 PRESENTANT UNE SURFACE CYLINDRIQUE DONT LA GENERATRICE L EST PARALLELE A L'AXE DE L'OUTIL ET SE RAPPROCHE PROGRESSIVEMENT DE CET AXE, EN FORMANT UNE TRANSITION PROGRESSIVE DE LA SURFACE DU TRONCON 4 DE PLUS GRAND RAYON VERS LA SURFACE DU TRONCON ADJACENT 4 DE PLUS PETIT RAYON. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AU FORAGE DE TROUS DESTINES A RECEVOIR DES PIEUX DANS LES CONSTRUCTIONS INDUSTRIELLES ET CIVILES.

Description

La présente invention concerne les techniques de forage du sol et a notamment pour objets un outil pour le sondage de sols macroporeux compressibles et un procédé de sondage utilisant ledit outil.

L'invention présente le plus d'intérêt pour le forage de trous dans lesdits sols en vue d'y mouler des pieux pour les besoins de la construction industrielle et civile.

Aux fins de la présente description, on entend par sols macroporeux compressibles des terrains loessiques qui s'affaissent facilement , des terrains argileux tendres saturés d'eau à indice de consistance I) 053 de même que des terrains sablonneux meubles saturés d'eau et d'autres terrains similaires.

On sait que les sols en question présentent une faible solidité structurale et se détruisent facilement sous effet de l'humidité et des charges dynamiques. C'est la raison pour laquelle les procédés de sondage largement répandus, permettant normalement d'obtenir des trous convenables, de même que les outils utilisés dans ces procédés, sont pratiquement peu efficaces lorsqu'on opère dans les sols mentionnés. Par exemple, lorsqu'on a recours au sondage par percussion, on assiste à la destruction des parois du trou de forage. Pour un sondage combiné par vibro-percussion, outre cet inconvénient, il a le désavantage d'être très bruyant et d'exercer un effet nuisible sur les bâtiments proches du chantier. Du fait que l'équi- pement pour le sondage par percussion ne-fonctionne que d'une manière périodique, leur rendement est limité.En cas de forage rotatif, on n'arrive pas à compacter suffisamment les parois du trou, d'où la réduction de leur qualité et, par conséquent , une capacité portante réduite du pieu. Lorsqu'iL s'agit de forer de tels sols à l'aide d'un jet de liquide, ce mode opératoire ne convient pas du tout. Pris séparément ou en combinaison, les procédés de sondage connus prévoient, d'une manière ou d'une autre, l'enlèvement de la terre, ce qui empêche le compactage des parois du trou.

On connais un outil et un procédé pour le sondage de sols macroporeux compressibles (voir le brevet d'invention des Etats Unis d'Amérique NO 4 193 461). L'outil en question comporte un corps adapté pour être fixé à une tige de forage et présentant une portion calibreuse et des tronçons coaxiaux délimités radialement par des surfaces servant à compacter le sol, dont les rayons diminuent d'une manière échelonnée en allant de la portion calibreuse vers l'embout dudit outil.

Chacun desdits tronçons de corps se présente sous forme d'un organe plongeur comportant un ou plusieurs sabots agencés pour se déplacer radialement, sous l'effet d'une commande appropriée, entre deux positions extrêmes.

Lors de la pénétration de l'outil dans le sol, chacun desdits tronçons de corps sert à compacter le sol à l'aide des sabots suivant une circonférence à rayon égal ou quelque peu supérieur au rayon du tronçon qui en est voisin du coté de la portion calibreuse, à condition de noyer les sabots de ce tronçon voisin. C'est de cette manière qu'on procède pour forer le trou en opérant simultanément le compactage du sol.

Dans le dispositif considéré, le compactage du sol est dt à l'action radiale discrète des sabots sur le sol, dans les zones correspondant aux tronçons de corps, d'où le caractère irrégulier de ce compactage aussi bien suivant la périphérie circulaire qu'en profondeur du trou, ce qui nuit par la suite à la capacité portante du pieu fabriqué dans ce trou. L'action discrète sur le sol, qui s'y oppose de plus en plus à mesure du compactage, est due au va-et-vient des sabots. Cette conception de l'outil, de même que le mode opératoire du procédé, est peu efficace sur le plan du rendement et se caractérise par une consommation élevée d'énergie du fait que ses sabots doivent être retirés avant d'effectuer la course de travail suivante.

On s'est donc proposé de mettre au point un outil pour le sondage de sols macroporeux compressibles et un procédé utilisant cet outil, qui permettraient d'obtenir des trous dont les parois présenteraient de meilleures caractéristiques de résistance, d'élever le rendement et de réduire la consommation d'énergie lors des travaux de formation des trous de sonde.

Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un outil pour le sondage de sols macroporeux compressibles, du type comportant un corps adapté pour être fixé à une tige de-forage, lequel corps présente une portion calibreuse et des tronçons coaxiaux qui, délimités radialement par des surfaces servant à compacter le sol, se succèdent d'une manière échelonnée en sorte que leurs rayons diminuent en allant de la portion calibreuse vers l'embout de l'outil, lequel outil est caractérisé, selon l'invention, en ce que la surface servant à compacter le sol de chacun des tronçons de corps se présente sous forme d'une surface cylindrique qui est tracée par une génératrice convenablement longue. et parallèle à l'axe de l'outil et est délimitée par deux courbes en hélice parallèles dont les angles d'inclinaison sont identiques, que ces surfaces se combinent successivement les unes avec les autres par l'intermédiaire de portions de transition présentant une surface cylindrique dont la génératrice est parallèle à l'axe de l'outil et se rapproche progressivement de cet axe tout en formant un passage régulier de la surface du tronçon à rayon supérieur vers la surface du tronçon adjacent à rayon inférieur.

Cette conception de l'outil est très simple et d'une fiabilité remarquable du fait que l'outil ne comporte aucun élément relativement mobile. Le passage régulier d'un tronçon de corps à l'autre permet d'agir sur le sol radialement d'une manière continue, grâce à quoi on obtient un rendement plus élevé. L'outil en fonctionnement est silencieux et n'a aucun effet percutant sur le sol et, par là même, sur les bâtiments proches du chantier, ce qui permet de recourir à cet outil en opérant dans les quartiers à population dense d'une ville. Du fait de l'absence de tout effet percutant sur le sol, le compactage de celui-ci est très régulier.

En conformité avec l'invention, les portions de transition voisines sont éloignées l'une de l'autre, suivant une hélice cylindrique, d'une valeur angulaire ne dépassant pas 7200. Cette réalisation de l'outil permet de. prévenir tout battement radial, c'est-à-dire de répartir unifromément toutes les charges auxquelles est soumis le corps de l'outil.

Il est rationnel que l'outil de l'invention, suivant un mode de réalisation de celle-ci, comporte des bourrelets réalisés suivant une courbe en hélice sur les surfaces cylindriques voisines des gradins des tronçons de corps dont les rayons diminuent d'une manière échelonnée et les portions de transition, le surplomb de chacun des bourrelets dans le sens radial ne dépassant pas celui du gradin faisant partie de celui des tronçons adjacents qui présente un rayon plus grand. Ces bourrelets contribuent, en plus, à déplacer le sol radialement et, d'autre part, premettent de rendre plus stable la pénétration axiale de l'outil dans le sol.

Il est d'autre part rationnel de recourir à un autre mode de réalisation, caractérisé en ce que chacune des portions de transition se présente sous forme d'un galet agencé pour la rotation autour d'un axe faisant, avec l'axe de l'outil, un angle égal à l'angle d'inclinaison de la courbe en hélice qui délimite les surfaces cylindriques des tronçons de corps adjacents, lequel galet est monté en sorte que chaque courbe en hélice passe dans le plan de la face terminale respective dudit galet.

Ce mode de réalisation de l'outil permet d'obtenir facilement des trous de sonde à parois bien compactées, ce qui contribue à améliorer la capacité portante du futur pieu. Le compactage radial du sol est, en ce cas, dû à l'action respective des galets rotatifs, d'où une plus faible résistance de frottement, qui diminue de 3 à 3,5 fois, du fait que le frottement de glissement du sol sur le métal est remplacé par un frottement de roulement.

il est aussi rationnel que le corps de l'outil, conformément à un autre mode de réalisation, présente axialement une cavité allant en se rétrécissant vers l'embout, l'outil en question étant alors muni d'un vibrateur servant à produire des oscillations transversales et qui est logé dans ladite cavité et comporte une commande de rotation, un arbre relié à cette commande et disposé d'une manière sensiblement coaxiale par rapport à l'axe de l'outil, ainsi que des balourds qui sont disposés sur l'arbre, suivant la longueur de celui-ci, et dont la masse diminue dans le sens du rétrécissement de la cavité dans le corps de l'outil.

Cet outil permet d'obtenir des trous de sonde de grand diamètre (au-dessus de 0,8 m), grâce au fait que le sol est soumis à un effet radial supplémentaire de caractère oscillatoire.

Il est d'autre part avantageux de prévoir des appuis pour l'arbre qui, disposés entre les balourds, permettent de localiser l'effet vibratoire que chacun des balourds exerce sur le sol.

On peut aussi envisager un mode de réalisation de l'outil conforme à l'invention, caractérisé en ce que le corps comporte des tronçons coaxiaux-dont les rayons diminuent d'une manière échelonnée à partir de la portion calibreuse vers l'endroit de jonction avec la tige de forage, ces tronçons, qui se succèdent en diminuant d'une manière échelonnée,étant délimités radialement par des surfaces cylindriques tracées, chacune, par une génératrice de longueur convenable et parallèle à l'axe de l'outil et délimitée par deux courbes en hélice parallèles dont les angles d'inclinaison sont identiques, et en ce que ces surfaces se combinent successivement les unes avec les autres par l'intermédiaire de portions de transition présentant une surface cylindrique dont la génératrice est parallèle à l'axe de l'outil et se rapproche progressivement de cet axe tout en formant un passage régulier de la surface du tronçon de plus grand rayon vers la surface du tronçon adjacent de plus petit rayon.

Le mode de réalisation qui vient d'être décrit permet d'opérer l'affermissement des parois du trou, avec utilisation de différents matériaux de renforcement, aussi bien lors de la pénétration de l'outil dans le sol que lors de son extraction, d'obtenir une couche renforcée d'épaisseur et de résistance voulues, ainsi que d'élever la capacité portante du futur pieu moulé tout en diminuant les frais de main-d'oeuvre.

Il est aussi rationnel que l'outil de l'invention comporte, conformément à un autre mode de réalisation, un autre corps coaxial au corps précité et présentant axialement un canal servant à laisser passer un agent fluide durcissant et comporte une portion calibreuse et des tronçons coaxiaux dont les rayons diminuent d'une manière échelonnée à partir de la portion calibreuse, les tronçons coaxiaux étant délimités radialement par des surfaces cylindriques décrites chacune par une génératrice convenablement longue et parallèle à l'axe de l'outil et délimitées par deux courbes en hélice parallèles dont les angles d'inclinaison sont identiques, que ces surfaces se combinent successivement les unes avec les autres par l'intermédiaire de portions de transition présentant chacune une surface cylindrique dont la génératrice est parallèle à l'axe de l'outil et se rapproche progressivement de cet axe tout en formant un passage régulier de la surface du tronçon de plus grand rayon vers la surface du tronçon adjacent de plus petit rayon, et que, d'une part, ledit autre corps est relié à demeure au corps mentionné par l'intermédiaire d'un élément de transition communiquant avec le canal destiné à laisser passer l'agent fluide durcissant, lequel élément présente une ouverture pour faire sortir cet agent fluide durcissant dans la cavité du trou foré, et d'autre part, il présente un tronçon adapté pour être raccordé avec une tige de forage tubulaire par laquelle cet agent fluide durcissant arrive dans le canal du corps pour passer ensuite, par l'ouverture ménagée dans 1 'élément de transition,dans la cavité du trou foré.

Ce mode de réalisation a l'avantage de permettre la formation du trou et, en même temps, l'affermissement de ses parois, qu'on peut opérer, en l'occurrence, aussi bien lors de la pénétration de l'outil dans le sol que lors de son extraction, ce qui permet, à son tour, de réduire la main d'oeuvre et d'élever le rendement du processus. On bénéficie d'autre part d'une meilleure stabilité des parois du trou de sonde, ce qui permet d'élever la capacité portante des futurs pieux moulés ou bien d'élever la fiabilité des trous d'exploitation. En outre, cette conception de I'outil -permet d'enfoncer un matériau de renforcement dans les parois du trou de manière à former une ou plusieurs couches ou bien de recourir à cet effet à des matériaux de renforcement différents.

On peut envisager en outre un second mode de réalisation, caractérisé en ce que le corps de ltoutil comporte au moins deux parties dont la première à l'un de ses côtés, celui dont le rayon est plus grand, fixé à la tige de forage tubulaire et est traversée axialement, de part en part, par un canal, tandis que son autre côté, celui dont le rayon est plus petit, se termine par une face dont la forme est analogue à celle du gradin séparant les tronçons de corps adjacents et dont la deuxième partie est engagée dans le canal axial de la première partie de manière à se déplacer axialement dans ce canal et présente axialement un canal servant à laisser passer un agent fluide durcissant qu'on fait arriver par la tige de forage tubulaire, et des ouvertures pour faire sortir ce fluide durcissant, les parois du canal axial de la première partie de corps étant pourvues de rainures longitudinales et la deuxième partie présentant extérieurement des saillies qui, engagées dans ces rainures longitudinales, peuvent y coulisser de sorte que, lors de la pénétration de l'outil dans le sol, la deuxième partie vienne se loger dans la première de manière que ses ouvertures de sortie soient fermées par cette première partie de corps et, lors de l'extraction de l'outil, ladite deuxième partie coulisse hors de la première en libérant les ouvertures de sortie et en livrant passage à l'agent fluide durcissant destiné à la formation d'un pieu moulé.

Ce mode de réalisation a l'avantage de permettre la formation du trou et le moulage du pieu sans qu'un remplacement de l'équipement soit nécessaire et sans qu'on doive procéder au tubage de ce trou lorsqu'il s'agit d'opérer dans des sols ébouleux, ce qui améliore. la productivité du travail.

Suivant un autre mode de réalisation de l'outil conforme à l'invention, celui-ci comporte une troisième partie, analogue à la première partie mais orientée dans le sens opposé, qui est emmanchée sur la tige de forage tubulaire de manière à pouvoir coulisser le long de celle-ci, présente un tronçon de grand rayon servant de portion calibreuse et qui est munie d'une jupe s'étendant vers la première partie du corps, laquelle jupe se termine par une face dont la forme est analogue à celle du gradin séparant les tronçons de corps adjacents, une surface radiale avec un élément d'accrochage étant prévue à l'endroit de Jonction de la première partie de corps avec la tige de forage tubu.- laire et la troisième partie de corps présentant une surface similaire opposée avec un élément d'accrochage correspondant, grâce à quoi on arrive à prévenir toute rotation des première et deuxième parties par rapport à ladite troisième partie lors de l'extraction de l'outil du trou foré, que l'extension axiale de ladite jupe est suffisante pour délimiter la zone d'écoulement du fluide durcissant des ouvertures de sortie de la deuxième partie de corps lors de l'extraction de l'outil du trou foré, et que la tige de forage présente un arrêtoir délimitant la course de ladite troisième partie de corps le long de cette tige de forage, de sorte que, lors de l'enfoncement de l'outil dans le sol, la face terminale de ladite jupe vienne s'immobiliser sur la courbe en hélice respective.

Lorsqu'on retire l'outil tout en remplissant le trou de béton frais destiné au moulage du pieu, ce mode de réalisation permet d'éviter que de la terre pénètre dans le béton.

Le problème exposé plus haut est aussi résolu à l'aide d'un procédé de sondage de sols macroporeux compressibles, du type consistant à faire pénétrer l'outil dans le sol, à affermir les parois du trou de sonde résultant et à retirer cet outil, lequel procédé est caractérisé, selon l'invention, en ce que l'affermissement des parois du trou est opéré en même temps que se produit la pénétration de l'outil conforme à l'invention, l'opération étant due à l'application continue de forces orientées radialement aux zones de contact entre l'outil et le sol, lesquelles forces sont appliquées à chaque zone de contact, successivement suivant la périphérie de la cavité qu'on est en train de forer, et, en opérant de cette façon le compactage du sol, le trou de sonde est élargi au fur et à mesure de la pénétration de l'outil, de manière à devenir conforme au diamètre prédéterminé.

Ce mode opératoire permet de compacter le sol en continu au fur et à mesure de la pénétration de l'outil et de la formation du trou de sonde, ce qui assure à ce trou des parois de haute qualité.

Suivant un mode opératoire particulier, il est rationnel de former d'abord un trou primaire de diamètre inférieur au diamètre prédéterminé en opérant à cet effet à l'aide de moyens et par des techniques connues,de remplir ce trou primaire d'un matériau de renforcement , et de procéder, à l'aide de l'outil conforme à l'invention, au sondage suivant l'axe de ce trou primaire de manière à obtenir un trou de diamètre recherche tout en enfonçant ledit matériau de renforcement dans le sol.

Le mode opératoire décrit permet de former le trou et en même temps d'affermir ses parois à l'aide d'un agent durcissant. Cela contribue à élever la capacité portante du futur pieu moulé et la fiabilité des trous d'exploitation.

Il est avantageux d'opérer en conformité avec un mode de réalisation caractérisé en ce que le trou de sonde primaire est rempli de matériau de renforcement jusqu'à un niveau de i... 1,5 m inférieur à celui de la gueule du trou.

Il est d'autre part avantageux d'opérer en sorte que le rapport entre le diamètre du trou primaire et celui du trou à obtenir soit de 0,4 à 0,8.

En remplissant ces conditions on arrive à prévenir l'expulsion du matériau de renforcement de la gueule du trou lors de la pénétration de l'outil dans le trou primaire.

Pour le sondage de sols compressibles, on peut recourir à un mode de réalisation de l'outil comportant, outre la partie fonctionnelle principale,une partiefonction- nelle supplémentaire comprenant des tronçons coaxiaux analogues dont les rayons diminuent de manière échelonnée en allant de la portion calibreuse vers l'endroit de jonction avec la tige de forage.

Le mode opératoire se caractérise alors en ce qu'on fait d'abord pénétrer dans le sol l'outil conforme à ce mode de réalisation et, dès que celui-ci atteint la profondeur prédéterminée, on admet dans le trou de sonde obtenu un matériau de renforcement, après quoi on retire l'outil tout en enfonçant ce matériau de renforcement dans les parois du trou. Ce mode opératoire permet d'affermir les parois du trou non seulement lors de la pénétration de coutil dans le sol mais aussi lors de son extraction.

En fonction du type de matériau qu'on utilise en tant que matériau de renforcement et de la profondeur voulue du trou, ce matériau peut être admis dans le trou par portions. En opérant ainsi, on peut réduire sensiblement la consommation de ce matériau et régler de manière convenable la charge imposée à l'outil.

En opérant à l'aide de l'outil conforme au mode de réalisation décrit ci-dessus, on peut effectuer la pénétration de l'outil dans le sol simultanément avec l'admission du matériau de renforcement et, une fois que l'outil se trouve à la profondeur prédéterminée, on peut retirer l'outil tout en enfonçant le matériau de renforcement dans les parois du trou.

Le procédé conforme à l'invention peut aussi être réalisé à l'aide d'un outil comportant deux corps analogues à celui qu'on emploie en opérant de la manière décrite plus haut, lesquels corps sont montés coaxialement. L'un desdits corps présente alors un embout, tandis que l'autre est raccordé à une tige de forage tubulaire et est traversé de part en part par un canal axial, ces deux corps étant reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un élément de transition communiquant avec ledit canal axial et présentant des ouvertures servant à faire sortir le matériau de renforcement dans la cavité du trou de sonde.Lorsqu'on opère à l'aide de l'outil conforme à ce mode de réalisation, cet outil est enfoncé dans le sol à la profondeur prédéterminée et le matériau de renforcement est admis dans le trou simultanément, ces deux opérations étant d'autre part accompagnées de l'enfoncement de ce matériau de renforcement dans les parois du trou, après quoi on retire l'outil du trou de sonde.

Lorsqu'on agit en conformité avec ce mode opératoire, le matériau de renforcement peut en outre être admis dans le trou lors de l'extraction de l'outil et enfoncé dans les parois de ce trou toujours lors de l'extraction de 1 'outil en donnant naissance, de cette façon, à une couche de renforcement supplémentaire qui vient elle aussi affermir les parois du trou de sonde.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront 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 référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue d'ensemble d'un outil conforme à l'invention;
- la figure 2 est une vue suivant la flèche A de la figure 1;
- la figure 3 représente la construction géométrique de l'outil conforme à l'invention;
- la figure 4 représente un mode de réalisation de l'outil conforme à l'invention;
- la figure 5 représente un autre mode de réalisation de l'outil conforme à l'invention;
- la figure 6 représente encore un mode de réalisation de l'outil conforme à l'invention;;
- la figure 7 est une coupe axiale de 1 'outil représenté sur la figure 6;
- la figure 8 représente une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7;
- la figure 9 est une représentation détaillée, à échelle agrandie, de la portion de transition conforme au mode de réalisation de la figure 7;
- la figure 10 est une vue suivant X-X de la figure 9;
- la figure Il (a-e) est une représentation schématique d'un mode de réalisation du procédé conforme à l'invention;
- la figure 12 représente un autre mode de réalisation de l'outil conforme à l'invention;
- la figure 13 est une coupe suivant la ligne
XIII-XIII de la figure 12;
- la figure 14 représente un mode de réalisation de l'outil muni, selon l'invention, d'une partie fonctionnelle renversée;;
- la figure 15 (a-d) représente schématiquement un autre mode de réalisation du procédé conforme à l'invention;
- la figure 16 représente un autre mode de réalisation de l'outil, caractérisé, selon l'invention, en ce qu'il comporte deux corps disposés coaxialement;
- la figure 17 est une coupe suivant la ligne
XVII-XVII de la figure 16;
- la figure 18 (a, b) illustre schématiquement un autre mode de réalisation du procédé conforme à l'invention;
- la figure 19 est une coupe axiale d'un des modes de réalisation de l'outil conforme à l'invention, montré au cours de sa pénétration dans le sol;
- la figure 20 est une coupe suivant la ligne
XX-XX de la figure 19;
- la figure 21 est une coupe suivant la ligne
XXI-XXI de la figure 19;
- la figure 22 est une coupe axiale du mode de réalisation représenté sur la figure 19 et montré lors de l'extraction du trou de sonde;;
- la figure 23 est une coupe suivant la ligne xxiII-XXIII de la figure 22;
- la figure 24 (a, b) illustre schématiquement le fonctionnement de l'outil conforme à l'invention représenté dans deux positions sur les figures 19 et 22.

Comme il ressort de la figure 1 des dessins, l'outil pour le sondage de terrains comporte un corps 1 adapté pour être raccordé à une tige de forage 2. Le corps 1 comporte une portion calibreuse 3 et des tronçons coaxiaux 4 qui constituent la partie fonctionnelle de cet outil.

Chacun des tronçons 4 présente un rayon r qui lui est propre, et tous ces tronçons sont disposés en sorte que le rayon du tronçon adjacent en allant de la portion calibreuse 3 vers l'embout 5 soit d'une valeur plus faible.

D'autre part, chacun des tronçons 4 est délimité radialement par une surface servant à compacter le sol. Cette surface se présente sous forme d'une surface cylindrique (figure 3) tracée par une génératrice 1 de longueur prédéterminée et parallèle à l'axe de l'outil, qui est délimitée par deux courbes en hélice parallèles a et b dont les angles d'inclinaison A sont identiques. Ainsi, la forme de la partie fonctionnelle du corps 1 est proche d'une forme conique, ce qui est dû au fait que ladite partie fonctionnelle est formée de tronçons 4 délimités radialement par les surfaces cylindriques dont les rayons diminuent d'une manière échelonnée en allant de la portion calibreuse 3 vers l'embout 5.Du fait que les tronçons 4 présentent des rayons inégaux, un gradin 6 se présente entre les surfaces cylindriques des tronçons adjacents qui, pour des raisons de simplicité, sont représentés sous forme d'un épaulement (figure 1), mais qui, cependant, peut avoir des coins arrondis (figure 5). Les surfaces cylindriques des tronçons 4 adjacents se combinent successivement les unes avec les autres par l'intermédiaire de portions de transition 7 (voir les figures 1 et 2) présentant des surfaces cylindriques dont la génératrice est de longueur égale à celle de la génératrice 1, qui est parallèle à l'axe i de l'outil et qui. se rapproche progressivement de cet axe en formant un passage régulier de la surface cylindrique du tronçon 4 de plus grand diamètre vers la surface cylindrique du tronçon 4 adjacent de plus petit rayon.

Comme il ressort de la figure 1 et surtout de la figure 2, chaque portion de transition 7 suivante est éloignée suivant l'hélice cylindirque d'une valeur angulaire ne dépassant pas 7200, c1est-à-dire que l'écart angulaire e des portions de transition 7, ou bien la longueur du tronçon 4 suivant l'hélice , par exemple l'hélice a, ne doit pas dépasser 7200. Dans le cas contraire, le tronçon 4 prendrait la forme d'un corps cylindrique travaillant comme portion calibreuse qui n'apporterait rien à l'élargissement du trou JusqU'à ce qu'il soit conforme au diamètre prédéterminé, de même qu'au compactage du sol, ce qui ressortira mieux de la description portant sur le fonctionnement de l'outil conforme à l'invention.

En examinant la figure 4 des dessins annexés, on voit que les surfaces cylindriques des tronçons 4, de même que celles des portions de transition 7, présentent, au voisinage des gradins 6, des bourrelets 8 réalisés suivant la courbe en hélice. Le surplomb de chacun des bourrelets 8 dans le sens radial ne dépasse pas celui du gradin 6 faisant partie de celui des tronçons 4 adjacents qui présente le plus grand rayon. Ces dimensions radiales des bourrelets 8 sont imposées pour ne pas provoquer la destruction des parois du trou lors du sondage.

Comme il ressort des dessins annexés, l'outil conforme à l'invention présente un canal axial 9 et des canaux d'évacuation 10 qui sont reliés à une source de liquide, par exemple à une source d'eau (non représentée).

Au besoin, par exemple lorsqu'on opère dans un sol très compact, ces canaux 9 et 10 servent à amener du liquide en quantité suffisante pour réduire les charges imposées à l'outil sans perturber sensiblement la structure.du sol.

On vient de donner de l'outil conforme à la présente invention une description suffisante pour la compréhension de l'invention. Pour ce qui est des caractéristiques concrètes de construction, par exemple des dimensions, elles sont de la compétence des spécialistes en la matière, qui, èn partant des conditions réelles et en conformité avec les objectifs à atteindre, peuvent aboutir facilement à la mise en oeuvre de l'invention en employant les matériaux et en opérant par des méthodes de construction connus.

Ci-après ne sont décrits que quelques exemples non limitatifs de calcul portant sur la détermination des dimensions de l'outil conforme à l'invention. Pour la conicité C < de l'outil, on a empiriquement établi que la plage rationnelle se trouve ici dans les limites de 15 à 400, celle entre 20 et 300 étant la plus avantageuse. Pour le nombre de tronçons 4, le chiffre oscille ici entre 5 et 20, un nombre de 10 à 15 étant cependant préférable.

Exemple 1
En admettant que le diamètre prédéterminé du trou est D = 600 mm, la conicité Oc = 250, et l'écart angulaire G = 4500, on a à déterminer la dimension du gradin, t; la dimension axiale minimale du tronçon, 1; le rayon de chacun des tronçons coaxiaux en allant de la portion calibreuse vers l'embout, r1 , r2 ... rn .

1
En adoptant n = 10, R = 2 D, on a :
t - R - 300 - 30 mm:
t 10 = 1 = 360.R = 360.300 = 109 mm
netg or/2 10.450.0,22 r1 = R - t = 300 -30 = 270 mm; r2 = R - 2t = 300 -60 = 240 mm, et ainsi de suite.

On peut déterminer la longueur de l'outil ou bien de sa partie fonctionnelle comme suit

où 11 , 12 .. ln constituent le pas de l'hélice ou bien la dimension axiale minimale , ou, ce qui revient au même, la longueur de la génératrice des surfaces cylindriques des tronçons coaxiaux de 1 à n ; #1 , #2 ... #n constituent l'écart angulaire des portions
de transition de 1 à n ; e constitue le nombre de spires N de l'hélice dans les limites d'un tronçon de corps.

Pour les outils dans lesquels lî = 12 = ...= ln= const., et e1 = 42 = e = const., c'est-à-dire où 1 et e
n sont des valeurs constantes pour tous les tronçons, la longueur de l'outil peut être déterminée suivant la formule suivante
L = nl # = n1N (2)
360 où n est le nombre de tronçons coaxiaux.

Remarque : l'écart angulaire des portions de
transition est déterminé de la partie
médiane d'une portion de transition à
la partie médiane de la portion de
transition suivante.

Exemple 2
En admettant que n = 10, 1 = 70 mm, e = 4500, on a à déterminer la longueur de la partie fonctionnelle L.

Selon la formule (2), L = 10.70.450 - 875 mm.

360
Exemple 3 En admettant que n = 12, 1 = 80 mm; # = 4200, on a à déterminer la longueur de la partie fonctionnelle de l'outil.

Selon la formule (2), L = 12.80 b = 1120 mm.

L'outil conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante.

D'abord on place sur la surface du sol, l'embout de centrage 5 de l'outil, au point où on a l'intention de former le trou de sondage, après quoi l'outil est animé d'une rotation par une commande (non représentée) par l'intermédiaire de la tige due forage 2. En même temps, l'outil est soumis à un effort axial qui peut résulter du poids de l'outil, de la tige de forage, de la commande et d'un lest (ou bien d'une avance forcée). Sous l'action de la rotation et de l'effort axial, l'outil commence à pénétrer dans le sol. Lors de la pénétration de l'outil, on assit à un compactage continu du sol dans le sens radial suivant la périphérie du trou en cours de forage, lequel compactage est dû à l'action appropriée des portions de transition 7.Les surfaces cylindriques des tronçons 4 ne participent pas au compactage du sol. Le compactage du sol se produit progressivement. D'abord, ce sont les portions disposées le plus près de l'embout 5 qui participent au compactage, c'est-à-dire les surfaces les plus rapprochées radialement de l'axe longitudinal de l'outil. Lorsque outil tourne d'un angle &commat; 9 , égal à la longueur du tronçon cylindrique suivant l'hélice, le compactage du sol se produit sous l'effet de la portion de transition suivante, qui est d'un degré plus éloigné de l'embout 5, et ainsi de suite. Lorsque c'est le tour de la portion calibreuse de se mettre en jeu, on assiste à la formation d'un trou cylindrique de diamètre prédéterminé.

Les bourrelets 8 jouent ici le rôle de pales hélicordales et contribuent à l'avancement de l'outil dans le sol tout en stabilisant ce déplacement. Lors de la pénétration de l'outil dans les sols fortement compressibles, par exemple dans les sols argileux à indice de consistance 1L > 0,6, on n'a normalement pas besoin de bourrelets. Lors du sondage, on n'assiste pas à l'enlèvement du sol que l'on voit s'entasser progressivement contre les parois du trou.

Alors, une zone de sol compacté se forme autour du trou.

Cela contribue à élever la capacité portante du futur pieu.

et à parer à l'affaissement des sols limoneux.

L'outil conforme à l'invention se prête facilement à la mise en oeuvre du procédé de sondage avec introduction d'un matériau de renforcement. Comme il ressort de la figure Il (a-e), on procède d'abord à la formation d'un trou primaire (figure lita) de diamètre inférieur à celui prescrit, où l'on admet ensuite le matériau de renforcement (figure 11b). Ensuite, en recourant à l'outil conforme à l'invention, on procède à la formation d'un trou conforme au diamètre prescrit (figures 11c et 11d), qui s'accompagne de l'enfoncement du matériau de renforcement dans le sol.

Le trou fini est représenté sur la figure île.

On considère comme tout à fait commode, du point de vue exploitation, la version de l'outil proposé, représentée sur les figures 6-10 des dessins annexés. Selon ce mode de réalisation, chacune des portions de transition 7 précitées se présente sous forme d'un galet 12 (figures 6 et 7) agencé pour la rotation autour de son axe 13. L'axe 13 du galet 12 (voir la figure 7) forme un angle ' avec l'axe de l'outil, lequel angle est égal à l'angle > d'inclinaison de l'hélice délimitant les surfaces cylindriques des tronçons de corps 4 adjacents. En ce cas, chacune des courbes en hélice passe dans le plan de la face respective du galet 12, comme représenté conventionnellement en pointillé sur la figure 7.

Les galets 12 sont écartés les uns des autres, dans le plan de la section transversale de l'outil (voir les figures 7 et 8), de 900, et sont montés dans le corps I sur les supports 14 (figure 8). Dans le corps 1 sont ménagées des ouvertures où des galets sont disposés de sorte que leurs surfaces périphériques forment un passage régulier entre les surfaces des tronçons de grand rayon et celles des tronçons adjacents de petit rayon (pour plus de détails voir la figure 10).

Le diamètre de chacun des galets 12 est choisi de sorte qu'il ne dépasse pas 0,5 diamètre du corps 1 à l'endroit où ce galet doit être installé. Pour la longueur de ce galet, on la choisit en sorte qu'elle soit conforme à la distance séparant les courbes en hélice à. l'endroit du corps 1, chacun des galets 12 (figures 9 et 10) présente du côté de sa face inférieure (dans les dessins) un bourrelet 8 qui assure une conjugaison régulière entre les surfaces cylindriques des galets 12 et des tronçons de corps 4.

La présence des galets mentionnés permet de réduire considérablement le frottement lors de la pénétration de l'outil dans le sol, car ces galets permettent, en tournant avec le corps 1, de compacter radialement le sol et en même temps roulent sur la paroi du trou en cours de formation. Alors le frottement de glissement, auquel on assistait dans le cas précédent, donne place à un frottement de roulement.

- il y a lieu ici de noter que la conception des galets dont il s'agit ci-dessus peut être variée. En particulier, ces galets peuvent être montés sur des paliers à roulement 15 entre lesquels vient s'intercaler une douille d'écartement 16 (voir les figures 9 et 10). Cependant, on conçoit bien que d'autres types de paliers peuvent aussi être employés , de même que d'autres pièces analogues.

Il convient aussi de noter que la réduction du frottement entre l'outil et le sol, dont on bénéficie en cas d'emploi de galets, contribue à la réduction de la consommation d'énergie et à la productivité des travaux.

Gracie à l'utilisation des galets 12, on obtient un meilleur compactage des parois du trous de sonde, ce qui permet d'élever la capacité portante du futur pieu.

Au cas où on a besoin d'élever considérablement le rendement de l'outil, par exemple lorsqu'on cherche à obtenir des trous de grand diamètre (au-dessus de 0,8 mm), et surtout dans les sols présentant des inclusions dures, il est rationnel de recourir au mode de réalisation de l'outil, représenté sur la figure 12. En conformité avec ce mode de réalisation, le corps 1 présente axialement une cavité 17 qui se rétrécit vers l'embout 5. Alors l'outil est muni d'un vibrateur 18 servant à produire des oscillations transversales, lequel vibrateur est logé dans la cavité 17 en question.

Ce vibrateur 18 comporte une commande 19 de rotation montée dans la partie supérieure (non représentée) du corps 1, un arbre 20 relié à cette commande est monté sensiblement d'une manière coaxiale par rapport à l'axe de l'outil. il comporte aussi des balourds 21. Ces balourdes 21 sont disposés sur l'arbre 20, le long de sa longueur, et présentent des poids différents diminuant avec le rétrécissement de la cavité 17 dans le corps 1. Cette répartition du poids des balourds 21 est conditionnée par le fait que la résistance du sol à l'avancement de l'outil staccroft avec l'augmentation de la section transversale de l'outil, d'où la nécessité d'efforts plus importants pour surmonter cette résistance.

Lors du fonctioneement de l'outil conforme à ce mode de réalisation, on assiste à l'apparition d'oscillations transversales du corps 1, qui sont dues à la rotation de l'arbre 20 avec les balourds 21, d'où un vissage oscillatoire de l'outil dans le sol. On obtient alors une plus faible résistance du sol à l'avancement de l'outil et un meilleur compactage du sol. D'autre part, en opérant de cette manière, on arrive à éviter tout effet de succion par le vide, phénomène normalement très répandu dans de pareils cas, ce qui permet d'économiser du temps lors de l'extraction de l'outil.

il est avantageux, dans le cas de ce mode de réalisation, de prévoir plusieurs appuis 22 pour l'arbre 20, qu'on dispose entre les balourds 21 de la manière représentée sur les figures 12 et 13. Ces appuis 22-servent non seulement à amortir les charges radiales, mais aussi à réduire le battement de l'arbre 20 et à localiser l'effet vibratoire sur le sol exercé par chacun des balourds 21.

Ce mode de réalisation est surtout avantageux lorsque la structure et la compacité du sol varient en profondeur.

L'outil conforme à l'invention peut aussi se présenter scus la forme représentée sur la figure 14. Selon ce mode de réalisation, le corps 1 comporte une portion calibreuse 3 et deux parties fonctionnelles : une partie avant la (comprise entre la portion calibreuse 5 et l'embout 5) et une partie arrière lb (comprise entre la portion calibreuse 3 et la tige de forage 2.

Les parties fonctionnelles la et lb sont de conception analogue et ne diffèrent en rien dè la partie fonctionnelle décrite en détail plus haut pour les modes de réalisation précédents (figure 1). En ce cas, on est aussi en présence de tronçons coaxiaux présentant des surfaces cylindriques et des rayons diminuant d'une manière échelonnée : pour la partie.avant la, ce sont des tronçons 4a dont le rayon diminue en allant vers l'embout 5 pour la partie arrière 1b, ce sont des tronçons 4b dont le rayon diminue en allant vers la tige de forage 2. La partie avant la présente, tout comme la partie arrière lb, des portions de transition, respectivement 7a et 7b, de même que des bourrelets 8a et 8b, respectivement.

Muni, outre la partie fonctionnelle avant la, d'une partie fonctionnelle arrière 1b, ce mode de réalisation de l'outil se prête facilement à la mise en oeuvre de différents modes opératoires conformes à l'invention.

Selon l'un de ces modes opératoires, on fait pénétrer l'outil dans le sol jusqu'à une profondeur prédéterminée (voir la figure 15a), après quoi on admet dans le trou obtenu, à travers sa gueule, un matériau de renforcement 23 (figure 15pour procéder ensuite à l'extraction de l'outil (figure 15c). Lors de l'extraction de l'outil (figure 15c), la partie fonctionnelle arrière lb agit sur le matériau de renforcement de manière à 1 'enfoncer dans les parois du trou, d'où il résulte une couche de renforcement 24 autour de ce trou. Le matériau de renforcement 23 protège les parois du trou contre l'effondrement et contribue dans une grande mesure à accrottre la capacité portante du futur pieu.

La figure 15d représente un trou de sonde fini, entouré d'une couche de renforcement 24. Ce trou de sonde peut être utilisé ultérieurement aussi bien en tant que moule pour le pieu qu'en tant que puits de différentes destinations. Comme matériau de renforcement on peut utiliser du béton frais, du sable, de la scorie, du mortier ciment-sable, une solution à base de liants organiques, etc.

il est aussi à noter que le renforcement des parois du trou peut être réalisé aussi bien sur toute la longueur du trou que sur n'importe quel tronçon de ce trou.

Par exemple, en conformité avec un autre mode opératoire, le matériau de renforcement est admis dans le trou par portions suffisantes pour des tronçons longs de 2-3 m.

En opérant de cette manière, on réduit considérablement le débit de matériau de renforcement. D'autre part, ce mode opératoire permet de régler la charge s'exerçant sur l'outil aussi bien lors de sa pénétration dans le sol que lors de son extraction.

En conformité avec un autre mode de réalisation du procédé, le matériau de renforcement peut être admis dans le trou en même temps que s'effectue la pénétration de l'outil dans le sol, pour être enfoncé dans les parois du trou, comme dans les cas précédents, lors de l'extraction de l'outil.

En choisissant tel ou tel mode opératoire visant à mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention, on doit tenir compte des conditions réelles dans lesquelles les travaux auront lieu, prendre en considération la productivité recherchée, les dimensions du trou à obtenir, la compositoon du matériau de renforcement disponible et plusieurs autres facteurs.

L'outil conforme à l'invention peut également être réalisé de la manière représentée sur les figures 16 et 17 des dessins annexés. En ce cas, outil comporte (voir la figure 16), outre le corps principal 1, qui est analogue à celui représenté sur la figure 1, un autre corps 25, sensiblement analogue, qui est disposé coaxialement au premier et qui est relié à celui-ci à l'aide d'un élément de transition creux 26.

Le corps supplémentaire 25 présente un canal axial 27 communiquant avec le creux de 1 'élément de transition 26 et un tronçon 28 pour le raccordement avec la tige de forage 2. Délément de transition 26 présente des ouvertures latérales 29 (voir aussi figure 17). En présence de ce système de canaux communiquant entre eux, on n'a aucune difficulté pour admettre dans le trou un fluide durcissant, par exemple le matériau de renforcement précité.

La pénétration de cet outil dans le sol s'effectue (figure 18a) de la manière décrite plus haut pour la première version de l'outil. En même temps que la pénétration de l'outil, on admet le matériau de renforcement 23 dans le trou en cours de formation où il arrive par la tige de forage 2, le canal 27 et les ouvertures 29 de l'élément de transition 26, tout en s'accumulant dans l'espace entre les corps principal 1 et supplémentaire 25. Lors de la pénétration de l'outil dans le sol, le matériau de renforcement est enfoncé dans les parois du trou par la partie fonctionnelle avant 25a du corps supplémentaire 25, ce qui crée une couche de renforcement 24 bien compactée autour du trou de sonde.

Une fois atteinte la profondeur prévue, on retire l'outil du trou foré (voir la figure 18b). Pendant ce temps, le matériau de renforcement 23 est enfoncé dans les parois du trou par la partie fonctionnelle arrière lb du corps principal 1, en donnant naissance à une couche de renforcement plus épaisse.

De cette manière, on arrive à opérer simultanément le compactage et l'affermissement du sol lors de la pénétration de l'outil dans le sol aussi bien que lors de son extraction du trou. Cela contribue dans une grande mesure à élever la productivité du travail.

il est évident, pour un spécialiste en la matière, que l'outil proposé peut comporter non seulement deux, mais plusieurs corps. L'enveloppe de renforcement qui en résulte peut de ce fait être soit monocouche, soit multicouche, constituée par exemple de plusieurs matériaux différents.

Dans ce dernier cas, il est commode d'introduire un matériau de renforcement lors de la pénétration de l'outil dans le sol, et un autre lors de l'extraction de l'outil. L'outil en question peut aussi présenter non seulement un mais plusieurs canaux axiaux servant chacun à amener différents matériaux de renforcement.

Lorsqu'on a recours au procédé de l'invention pour fabriquer des pieux moulés, il est rationnel d'employer l'outil conforme au mode de réalisation représenté sur les figures 19-?4 des dessins annexés. En conformité avec ce mode de réalisation (figure 19), le corps 1 de l'outil se compose, suivant une version, de deux parties 30 et 31, tandis que suivant une autre version il comporte en outre une troisième partie 32 (les dessins ne montrent que cette dernière version qui parait être plus parfaite).

Chacune desditesparties de corps comporte des tronçons 4 dont les rayons diminuent d'une manière échelonnée et dont les détails ressortent de la description faite plus haut. La première partie 30 a l'un de ses côtés, celui qui présente un grand rayon (voir le haut de la figure), fixé à la tige de forage 2 et présente axialement un passage de part en part 33, tandis que son autre côté, celui qui présente un petit rayon, se termine par une face dont la forme est analogue à celle du gradin 6 séparant les tronçons adjacents 4 de la deuxième partie 31 du corps 1.

La deuxième partie 31 présente un embout 5 et est introduite de manière à pouvoir se déplacer axialement dans le canal 33 de la première partie. D'autre part, cette deuxième partie présente axialement un canal 34 avec des ouvertures latérales 35, lequel canal sert au passage d'un fluide durcissant, par exemple de béton frais, dans la cavité du trou en cours de formation.

Dans les parois du cantal axial 33 de la première partie 30 sont ménagées des rainures longitudinales 36, tandis que la deuxième partie 31 présente extérieurement des saillies 37 qui, introduites dans les rainures en question, peuvent y coulisser longitudinalement. Cette conception de l'outil permet la rotation simultanée de la tige de forage 2, de la première partie 30 et de la deuxième partie 31 du corps 1.

Pour la troisième partie 32, elle est analogue à la première partie 30, mais est orientée dans le sens opposé, de sorte que ses tronçons 4 se rétrécissent dans le sens d'extraction de l'outil. Cette troisième partie 32 est emmanchée sur la tige de forage 2 et est agencée pour glisser sur celle-ci. Elle présente un tronçon 3 de plus grand diamètre servant de portion calibreuse et est munie d'une jupe 38 s'étendant vers la première partie du corps 1.

La tige de forage 2 est munie d'un arrêtoir 39 (voir aussi la figure 20) délimitant la course de la troisième partie 32 le long de la tige lors de la pénétration de l'outil dans le sol. La jupe 38 se termine par une face dont la forme est analogue à celle du gradin 6 séparant les tronçons adjacents 4 de la première partie de corps 30.

A ltendroit de jonction de la première partie 30 avec la tige de forage 2, celle-ci présente une surface radiale 40 (voir la figure 21) qui, en l'occurrence, est réalisée sur la face terminale 41 (figure 19) de la tige 2 et est munie d'un élément d'accrochage en forme de saillies 42. La troisième partie 32 du corps 1 présente une surface similaire opposée 43 avec un élément d'accrochage correspondant formé par des saillies 44. Cette conception permet d'accrocher les saillies 42 et 44 les unes avec les autres (voir la figure 22) lors de l'extraction de l'outil et, par là même, de prévenir la rotation de la troisième partie 32 par rapport aux première et deuxième parties 30 et 31, ce qui prévient l'ameublissement des parois en cours de compactage à l'aide de l'outil considéré.

il est à noter ici que l'extension axiale de la jupe est suffisante pour délimiter la zone d'écoulement du béton frais des ouvertures 35 de la deuxième partie 31. Ce détail ressort bien des figures 22 et 23.

Pour fabriquer des pieux moulés à l'aide de l'outil considéré, on opère de la manière suivante. D'abord on fait pénétrer l'outil dans le sol en vue d'obtenir un trou 45 (voir la figure 24a). La disposition réciproque des éléments formant l'outil à ce stade opératoire est représentée sur la figure 19 : la deuxième partie 31 vient en appui sur la face terminale 41 de la tige de forage 2, la troisième partie 32 fait de même vis-à-vis de l'arrêtoir 39, la face terminale de la Jupe 38 se met en position correspondante par rapport à l'hélice de la première partie 30.

Pendant ce temps, les ouvertures 35 de la deuxième partie 31 sont fermées par la première partie 30 du corps 1.

Ensuite (voir la figure 24b), on commence à admettre dans le trou 45 du béton frais 46, qui y arrive par la tige tubulaire 2, le canal 34 et les ouvertures 35 de la deuxième partie 31, et, en même temps, on retire l'outil de ce trou 45, qui, pour le moment, peut admettre dans sa partie supérieure de la terre (boue) effondrée.

Sous la pression du béton 46 et sous l'effet de son propre poids, la deuxième partie 31 se déplace par rapport à la première partie 30 pour prendre la position montrée sur la figure 22, d'où la libération des ouvertures 35 et l'écou- lement du béton frais dans le trou 45, où il forme un pieu moulé. Du fait que la jupe 38 délimite pendant ce temps le diamètre de la zone d'écoulement du béton frais, aucune particule de terre ne tombe dans le béton, ce qui contribue sensiblement à la qualité du futur pieu. D'autre part, la pression exercée par le sol écroulé sur la troisième partie 32 du corps 1, a pour effet un engrenage fiable des saillies 42 dans les saillies 44 et, de ce fait, permet de prévenir la rotation de cette partie par rapport à la tige de forage 2.

Ainsi, l'outil conforme à ce mode de réalisation permet d'obtenir un trou et de remplir ce trou de béton sans qu'on ait besoin de remplacer l'équipement ou d'opérer le tubage de ce trou pour immobiliser le futur pieu dans les sols ébouleux. Cela contribue dans une grande mesure à la productivité du travail.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1.- Outil pour le sondage de sols macroporeux compressibles, du type comportant un corps (i) adapté pour être fixé à une tige de forage (2), lequel corps présente une portion calibreuse (3) et des tronçons coaxiaux (4) qui, délimités radialement par des surfaces servant à compacter le sol, se succèdent d'une manière échelonnée de sorte que leurs rayons diminuent en allant de la portion calibreuse (3) vers l'embout (5), caractérisé en ce que la surface servant à compacter le sol de chacun des tronçons du corps (1) se présente sous forme d'une surface cylindrique décrite par une génératrice (1) convenablement longue et parallèle à l'axe de l'outil et est délimitée par deux courbes en hélice parallèles dont les angles d'inclinaison sont identiques, que ces surfaces se combinent successivement les unes avec les autres par l'intermédiaire de portions de transition (7) présentant une surface cylindrique dont la génératrice (1) est parallèle à l'axe de l'outil et se rapproche progressivement de cet axe, en formant une transition progressive de la surface du tronçon (4) de plus grand rayon vers la surface du tronçon adjacent (4) de plus petit rayon.

2.- Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portions de transition voisines (7) du corps (i) sont éloignées l'une de l'autre, suivant une hélice cylindrique, d'une valeur angulaire ne dépassant pas 7200.

3.- Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que des bourrelets (8) sont réalisés suivant la courbe en hélice sur les surfaces cylindriques voisines des gradins (6) des tronçons (4) du corps (1) dont les rayons diminuent d'une manière échelonnée et des portions de transition (7), le surplomb de chacun des bourrelets (8) ne dépassant pas celui du gradin (6) faisant partie de celui des tronçons adjacents (4) qui présente le plus grand rayon.

4.- Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des portions de transition (7) se présente sous forme d'un galet (12) mobile en rotation autour d'un axe (13) faisant avec l'axe de l'outil un angle égal à l'angle d'inclinaison de la courbe en hélice qui délimite les surfaces cylindriques des tronçons adjacents (4) du corps (1), lequel galet est monté de sorte que chaque courbe en hélice passe dans le plan de la face respective dudit galet (12).

5.- Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que son corps (1) présente axialement une cavité (17) se rétrécissant vers l'embout (5), l'outil en question étant muni d'un vibrateur (18) servant à produire des oscillations transversales, logé dans ladite cavité (17) et comportant une commande de rotation (19) un arbre (20) relié à cette commande (19) et disposé d'une manière sensiblement coaxiale par rapport à l'axe de l'outil, ainsi que des balourds (21) qui sont disposés sur l'arbre (20), suivant sa longueur, et dont la mssse varie en diminuant avec le rétrécissement de la cavité (17) dans le corps (

6.- Outil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'entre les balourds (21) sont disposés des appuis (22) pour l'arbre (20), qui permettent de localiser l'effet vibratoire que chacun des balourds (21) exerce sur le sol.

7.- Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (1) comporte des tronçons coaxiaux (4b) dont les rayons diminuent d'une manière échelonnée à partir de la portion calibreuse (3) vers l'endroit de Jonction avec la tige de forage (2), ces tronçons (4b), qui se succèdent en diminuant d'une manière échelonnée, étant délimités radialement par des surfaces cylindriques décrites chacune par une génératrice (1) de longueur convenable et parallèle à l'axe de l'outil et délimitées par deux courbes en hélice parallèles dont les angles d'inclinaison sont identiques, et en ce que ces surfaces se combinent successivement les unes avec les autres par l'intermédiaire de portions de transition (7b) présentant une surface cylindrique dont la génératrice est parallèle à l'axe de l'outil et se rapproche graduellement de cet axe tout en formant un passage régulier de la surface du tronçon (4b) de plus grand rayon vers la surface du tronçon adjacent (4b) de plus petit rayon.

8.- Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un autre corps (25) qui, coaxial au corps (i) mentionné, présente axialement un canal (27) servant au passage d'un agent fluide durcissant et comporte une portion calibreuse (3) et des tronçons coaxiaux (4) dont les rayons diminuent d'une manière échelonnée à partir de la portion calibreuse (3), les tronçons coaxiaux (4) étant délimités radialement par des surfaces cylindriques décrites chacune par une génératrice (î) convenablement longue et parallèle à l'axe de l'outil et délimitées par deux courbes en hélice parallèles dont les angles d'inclinaison sont identiques, en ce que ces surfaces se combinent successivement par l'intermédiaire de portions de transition (7) présentant chacune une surface cylindrique dont la génératrice (1) est parallèle à l'axe de l'outil et se rapproche graduellement de cet axe en formant un passage régulier de la surface du tronçon (4) de plus grand rayon vers la surface du tronçon adjacent (4) de plua petit rayon, et en ce que, d'une part, ledit autre corps (25) est relié à demeure audit corps (1) par l'inter médiarre d'un élément de transition (26) communiquant avec le canal (27) destiné à laisser passer l'agent fluide durcissant, lequel élément présente des ouvertures (29) pour la sortie de cet agent fluide durcissant dans la cavité du trou foré, et d'autre part, il présente un tronçon (28) adapté pour être raccordé avec la tige de forage tubulaire (2) par laquelle cet agent fluide durcissant arrive dans le canal (27) du corps (25) pour passer ensuite, par les ouvertures (29) ménagées dans l'élément de transition (26), dans la cavité du trou foré.

9.- Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (1) comporte au moins deux parties (30,31) dont la première (30) a l'un de ses côtés, celui dont le rayon est plus grand, fixé à la tige de forage tubulaire (2), et est traversée axialement, de part en part, par un canal (33) tandis que son autre côté, celui dont le rayon est plus petit, se termine par une face dont la forme est analogue à celle du gradin (6) séparant les tronçons adjacents (4) du corps (1) et dont la deuxième partie (31) est engagée dans le canal axial (33) de la première partie (30), où elle peut coulisser axialement, et présente axialement un canal (34) servant au passage de l'agent fluide durcissant arrivant par la tige de forage tubulaire (2), et des ouvertures (35) pour la sortie de ce fluide durcissant, les parois du canal axial (33) de la première partie (30) du corps étant pourvues de rainures longitudinales (36), et la deuxième partie (31) présentant extérieurement des saillies (37) qui, engagées dans les rainures longitudinales (36) peuvent y coulisser de sorte que, lors de l'enfoncement de l'outil dans le sol, la deuxième partie (31) vienne se loger dans la première (30) de manière que ses ouvertures de sortie (35) soient fermées par cette première partie (30) du corps et, lors de l'extraction de l'outil du trou foré, ladite deuxième partie (31) coulisse hors de la première (30) en libérant les ouvertures de sortie (35) et en livrant passage à l'agent fluide durcissant destiné à la formation d'un pieu moulé.

10.- Outil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième partie (32), analogue à la première partie (30) mais orientée dans le sens opposé, qui est emmanchée sur la tige de forage tubulaire (2) de manière à pouvoir coulisser le long de celle-ci, présente un tronçon (4) de plus grand rayon servant de portion calibreuse (3) et munie d'une jupe (38) s'étendant vers la première partie (30) du corps, laquelle jupe se termine par une face dont la forme est analogue à celle du gradin séparant les tronçons adjacents (4) du corps (1), une surface radiale pourvue d'un élément d'accrochage (42) étant prévue à l'endroit de jonction de la première partie (30) du corps (1) avec la tige de forage tubulaire (2), et la troisième partie (32) du corps présentant une surface similaire opposée pourvue d'un élément d'accrochage (44) correspondant, celui prévient toute rotation des première et deuxième parties (30) (31) par rapport à ladite troisième partie (32) lors de l'extraction de l'outil du trou foré, en ce que l'extension axiale dela jupe (38) est suffisante pour délimiter la zone d'écoulement du fluide durcissant des ouvertures de sortie (35) de la deuxième partie (31) du corps lors de l'extraction de l'outil du trou foré, et en ce que la tige de forage (2) présente un arrêtoir (38) délimitant la course de la troisième partie (32) du corps le long de cette tige de forage (2), de sorte que, lors de l'enfoncement de l'outil dans le sol, la face terminale de ladite jupe (38) vienne s'immobiliser sur la courbe en hélice respective.

11.- Procédé de sondage dans les sols macroporeux compressibles, du type consistant à faire pénétrer un outil dans le sol, à affermir les parois du trou de sonde obtenu et à retirer ledit outil, caractérisé en ce que l'affermissement des parois du trou s'effectue en même temps que la pénétration de l'outil conforme à la revendication 1, par application continue de forces orientées radialement aux zones de contact entre l'outil et le sol, lesquelles forces sont appliquées à chaque zone de contact, successivement, suivant la périphérie de la cavité en cours de formation, et, en opérant de cette façon le compactage du sol, on élargit le trou au fur et à mesure de la pénétration de l'outil, de manière à le rendre conforme au diamètre prescrit.

12.- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on obtient d'abord un trou de sonde primaire de diamètre inférieur à celui prescrit, en opérant à cet effet à l'aide d'un outil connu en soi et d'une technique également connue en soi, lequel trou est par la suite rempli d'un matériau de renforcement, après quoi on fait pénétrer l'outil conforme à la revendication 1 suivant l'axe du trou primaire pour enfoncer le matériau de renforcement dans le sol et obtenir un trou de sonde de diamètre prédéterminé.

13.- Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le trou de sonde primaire est rempli de matériau de renforcement jusqu'à un niveau de 1 à 1,5 m inférieur à celui de sa gueule.

14.- Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre du trou de sonde primaire et celui du trou de sonde à obtenir est de 0,4 à 0,8.

15.- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on fait d'abord pénétrer dans le sol l'outil conforme à la revendication 7 et, dès que celui-ci atteint la profondeur prescrite, on admet dans le trou de sonde obtenu un matériau de renforcement, après quoi on retire 1 'outil tout en enfonçant le matériau de renforcement dans les parois du trou.

16.- Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le matériau de renforcement est admis dans le trou par portions.

17.- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pénétration de l'outil conforme à la revendication 7 et l'admission du matériau de renforcement s'opèrent simultanément et, dès que l'outil atteint la profondeur prescrite, on le retire tout en enfonçant le matériau de renforcement dans les parois du trou de sonde.

18.- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on fait pénétrer dans le sol, jusqu'à la profondeur prescrite, l'outil conforme à la revendication 8, tout en admettant le matériau de renforcement et en l'enfonçant dans les parois du trou, après quoi l'outil est retiré du trou.

19.- Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la matériau de renforcement est en outre admis dans le trou de sonde lors de l'extraction de l'outil de ce trou et que ce matériau de renforcement est enfoncé dans les parois du trou lors de l'extraction de l'outil en donnant naissance, de cette façon, à une couche de renforcement supplémentaire qui vient affermir les parois du trou de sonde.