FR2534611A1 - Procede et dispositif pour la realisation d'une paroi moulee en terrain dur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION SE RAPPORTE AU GENIE CIVIL. ELLE CONCERNE NOTAMMENT UN PROCEDE DE REALISATION D'UNE PAROI MOULEE EN TERRAIN DUR, CETTE PAROI MOULEE ETANT FORMEE D'UN OU PLUSIEURS PANNEAUX CONSTITUTIFS SUCCESSIFS, SELON LEQUEL: A.ON EFFECTUE UNE EXCAVATION DE PROFONDEUR, LONGUEUR ET LARGEUR DESIREES, B.ON REMPLIT CETTE EXCAVATION D'UNE COMPOSITION DURCISSABLE, C.APRES PRISE SUFFISANTE DE LA COMPOSITION DURCISSABLE, ON EFFECTUE, SI LA PAROI EST CONSTITUEE DE PLUSIEURS PANNEAUX, UNE NOUVELLE EXCAVATION N A LA SUITE DE LA PRECEDENTE, D.ON REMPLIT CETTE NOUVELLE EXCAVATION D'UNE COMPOSITION DURCISSABLE, ET E.ON REPETE LES ETAPES C ET D AUTANT DE FOIS QUE NECESSAIRE, LEDIT PROCEDE ETANT CARACTERISE EN CE QUE CHAQUE EXCAVATION EST LE RESULTAT D'UNE PLURALITE DE FORAGES 1, 2... N CIRCULAIRES PARALLELES SECANTS SUCCESSIFS ELEMENTAIRES. APPLICATION A LA REALISATION D'ECRANS ETANCHES.

Description

la réalisation de parois moulées dans les terrains meubles est maintenant une technique bien connue. Elle fait appel à l'utilisation de deux grandes catégories d'outillages
- d'une part, les bennes d'excavation à commande par cå- ble, hydraulique ou électro-hydraulique, où le matériau excavé par les godets de la benne est remonté à la surface de façon discontinue en même temps que cette dernière après chaque passe d'excavation,
- d'autre part, les fraises à axe vertical ou horizontal où le matériau désagrégé est remonté à la surface de façon continue par le fluide de forage maintenu en circulation par une pompe auxiliaire.

Ces deux catégories d'outillages permettent la réalisation de parois moulées dans les terrains meubles dans des conditions techniquement et économiquement satisfaisantes, la traversée d'obstacles localisés tels que bancs indurés ou blocs rocheux de plus ou moins grandes dimensions pouvant nécessiter l'utilisation complémentaire de trépans de battage de forme et de poids appropriés.

Si l'on peut encore envisager l'utilisation des ou- tillages ci-dessus pour pénétrer dans des formations rocheuses tendres ou altérées au prix d'une augmentation rapidement croissante des coatis d'exécutions la réalisation de parois moulées à travers des formations rocheuses dures nwest plus envisageable ni économiquement ni même techniquement avec lesdits outillages.

On sait, cependant, réaliser dans les formations rocheuses dures des forages de section circulaire de diamètre pouvant approcher le mètre, dans des conditions économiques et techniques eatisÀisanCes.Les procédés utilisés font appel soit aux techniques de forage à la rotation (forage Rotary) ou à la percussion (battage au câble - marteau fond de trou, etc.).

Il devient alors logique d'utiliser de tels procédé dés de perforation pour la réalisation d'écrans dans les for- mations rocheuses dures, d'autant que ces procédés ont déjà été utilisés dans le passé pour réaliser des écrans d'étant chéité ou de soutènement dans les terrains meubles
De tels ouvrages étaient réalisés par la jlzKtapo- sition tout au long du développement de l'écran, de forages remplis individuellement dtun matériau résistant, par exemple un béton armé dans le cas de réalisation d'un écran de sou tènement, ou d'un matériau étanche, par exemple un béton plastique, un mortier ou un coulis dans le cas d'un écran d'étanchéité.

Lorsque les forages consécutifs de l'écran sont simplement juxtaposés, le rideau obtenu est appelé rideau de pieux jointifs. Si les forages consécutifs se recoupent l'un l'autre sur une partie de leur section, le rideau réalisé est appelé rideau de pieux sécants.

Dans le cas des rideaux de pieux jointifs, les forages de rang impair sont en général réalisés et bétonnés dans une première phase, les forages de rang pair étant réalisés et bétonnés par la suite dans les espaces ainsi réservés.

Dans le cas des rideaux de pieux sécants, les forages de rang impair sont réalises et bétonnés dans une première phase, les forages de rang pair étant réalisés et bétonnés par la suite dans les espaces ainsi réservés en venant mordre de façon égale sur les deux forages impairs les encadrant.

L'apparition des outillages sus-mentionnés a rapidement conduit au remplacement dans la plupart des cas des rideaux de pieux jointifs et sécants, dans les terrains meubles, par les parois moulées de soutènement ou d'étanchéité non seulement pour des raisons économiques évidentes mais également pour des raisons techniques fondamentales liées aus difficultés rencontrées pour assurer la continuité effective des rideaux de pieux0
On comprend facilement, en effet, que la continuité géométrique d'un rideau de pieux jointifs exige que l'on sache réaliser des forages rigoureusement parallèles de façon à pouvoir garantir leur tangence effective tout le long de leur génératrice théorique commune.Une telle précision absolue étant évidemment impossible à obtenir, on conçoit qu'en tout état de cause, les rideaux de pieux jointifs ne pouvaient être utilisés comme écran dtétanchéité et devaient être limités à la réalisation d'écrans de soutènement.

La continuité géométrique d'un rideau de pieux sécants est, théoriquement, réalisable mais l'on prend conscience du degré de précision demandé pour la réalisation de chaque forage constitutif si l'on considère, à titre d'exemple, que la continuité d'un écran de vingt mètres de profondeur réalisé au moyen de forages unitaires de 0,50 m de diamètre se recoupant théoriquement de 0,10 m exige une précision de forage de 0,10 m à 20 m, soit de 0,5%, précision qu'il est pratiquement impossible de garantir dans des conditions économiquement acceptables.Par ailleurs, la multiplication des joints verticaux tout au long de l'écran (tous les 0,40 m dans l'exemple retenu) constitue un risque supplémentaire, tout joint, quel que soit le soin apporté à-sa réalisation, constituant une discontinuité, source potentielle de fuite à travers l'écran.

Tout ceci explique la quasi disparition des rideaux de pieux sécants en tant qu'organe d'étanchéité.

Les techniques et matériels utilisés pour l'exécution des parois en terrain meuble ne permettant pas la réalisation de parois moulées dans les formations rocheuses dures et les techniques et matériels permettant la réalisation de forages de gros diamètre dans les mêmes formations ne garantissant pas la continuité d'écrans réalisés par forages jointifs ou sécants, il existe donc un besoin pour un procédé permettant la réalisation d'écrans effectivement-continus dans les terrains durs.

L'invention a pour objet de fournir un procédé de réalisation de paroi moulée en terrain dur.

L'invention concerne un procédé-de réalisation d'une paroi moulée en terrain dur, cette paroi moulée étant formée d'un ou plusieurs panneaux constitutifs successifs, selon lequel
a) on effectue une excavation de profondeur, longueur et largeur désirées,
b) on remplit cette excavation d'une composition durcissable,
o) après prise suffisante de la composition durcissable, on effectue, si la paroi est constituée de plusieurs panneaux, une nouvelle excavation à la suite de la précédente,
d) on remplit cette nouvelle excavation d'une composition durcissable, et
e) on repète les étapes c et d autant de fois que nécessaire, procédé caractérisé en ce que chaque excavation est le-résultat d'une pluralité de forages circulaires parallèles sécants successifs élémentaires.

La paroi sera le plus souvent réalisée par panneaux successifs dont la longueur dépend essentiellement de la cadence de perforation, de l'organisation du chantier et des conditions d'environnement, mais on peut aussi envisager le cas où la paroi serait formée d'un seul panneau de grande longueur0
En effet, au contraire de la paroi moulée en terrain meuble, la longueur d'un panneau n'est pas limitée par les problèmes de stabilité de l'excavation réalisée, les formations rocheuses dures plus particulièrement intéressées par l'invention étant en général susceptibles de tenir par leur seule résistance intrinsèque, même sans présence d'un fluide auxiliai- ré de soutènement (tel que la boue bentonitique utilisée pour la réalisation des parois moulées en terrain meuble) sur des longueurs et des hauteurs de saignée importante.

L'excavation de chaque panneau est réalisée par l'exécution d'un certain nombre de forages circulaires parallèles successifs disposés régulièrement sur le développement de la paroi, chaque forage se recoupant avec le forage précédent sur une longueur déterminée. Il est ainsi possible de suivre sans difficulté des développements de paroi courbes ou anguleux.

Un panneau se présente, dans le cas d'une paroi rectiligne, comme une excavation de forme générale parallélipipédique mais à bords festonnés.

Chaque forage élémentaire est réalisé au moyen d'un outil rotatif ou percussif, l'évacuation des déblais de perforation étant assurée par le fluide de forage (eau, boue, air, mousse, etc.) maintenu en circulation comme pour la réalisation d'un forage normal
Une fois l'excavation du panneau terminée, son remplissage est réalisé exactement dans les mêmes conditions que pour un panneau de paroi en terrain meuble, C'est-à-dire qu'un ou plusieurs tubes plongeurs sont descendus dans l'excavation et le matériau durcissable de remplissage (béton, mortier, coulis, etc.) est mis en place à partir du fond du panneau remplaçant et refoulant vers la surface l'eau, la boue ou la mousse éventuellement présentes, l'extrémité du ou des tubes plongeurs restant continuellement immergée dans le matériau de remplissage.L'opération de remplissage est ainsi continuée jusqu'à apparition du matériau durcissable à la surface.

Le matériau de remplissage ayant-fait sa prise, l'excavation du panneau suivant est démarrée en venant reforer, si nécessaire, l'extrémité du panneau précédent sur toute sa hauteur à l'emplacement du dernier forage de construction de ce dernier, puis continuée en suivant le processus d'exécu- tion général utilisé pour le panneau précédent.

On assure ainsi la continuité géométrique absolue de la paroi par chevauchement de chaque panneau sur le panneau précédent.

Le procédé de réalisation de la paroi moulée en terrain dur propose n'est réalisable -que si l'on peut exécuter des forages successifs parallèles avec une précision suffisan- te pour garantir leur recoupement sur une partie prédéterminée de leur section.

'invention vise donc à fournir également un procédé de réalisation d'un forage circulaire parallèle à et sécant avec un forage circulaire précédemment effectué à l'aide d'un outil de forage rotatif ou percussif, utile dans la mise en oeuvre du procédé de réalisation de paroi moulée de l'invention, caractérisé en ce que l'outil de forage est guidé par un élément de guidage positionné dans le forage circulaire précédemment effectué,
Enfin, ltinvention concerne un dispositif utile pour la mise en oeuvre des procédés de l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend un un élément de guidage de l'outil de forage destiné à être placé dans le forage circulaire élémentaire venant entre réalisé et s'étendant sur toute la hauteur de celui cive cet élément étant pourvu de moyens assurant son blocage dans ledit forage, et
bi un organe de liaison entre l'élément de guidage et la tige porteuse d'entrainement de l'outil, coulissant le long de 11 élément de guidage au fur et à mesure de la progression du forage tout en permettant la rotation ou le mouvement de la tige d'entratnementO
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend, en outre, des moyens assurant l'isolement du forage à exécuter vis-à-vis du ou des forages élémentaires déjà réalisés.

En effet, quel que soit le mode de perforation uti- lisé (rotation, percussion, etc.), l'évacuation des débris de perforation doit être assurée au fur et à mesure de l'avaece- ment du forages Cette évacuation est obtenue par la circulation d'un fluide auxiliaire (eau, boue, air comprimé, mousse, etc.) de débit et par suite de vitesse suffisants pour assurer la remontée à la surface des sédiments de perforation0 Ce fluide est injecté (circulation directe) ou aspiré (circula -tion inverse) par le train de tiges actionnant l'outil de perforation0 Il est donc très désirable que chaque forage élémentaire soit, pendant sa perforation, isolé des forages précédemment réalisés de façon à ce que le fluide de perforation puisse remonter efficacement à la surface les débris d'excavation0 On pourrait évidemment envisager de continuer d'alimenter chaque forage précédemment exécuté en fluide de perforation de façon à éviter tout dépôt de sédiments dans la partie de panneau déjà réalisée. Nais on comprend que très rapidement on buterait devant l'énormité du débit à mettre en oeuvre à partir d'une batterie de colonnes d'alimentation à raison de une par forage pour éviter les zones mortes.

Il est à noter que cet isolement n'a pas besoin d'entre parfait, quelques légères fuites localisées ne compromettant pas le fonctionnement de l'ensemble à partir du moment où, d'une part, le débit principal reste suffisant pour assurer l'évacuation des débris de perforation et où la di mens ion des cheminements parasites est suffisamment faible pour s'opposer à leur passage vers l'excavation déjà réalisée.

La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre. comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de ladite invention.

Les figures la-le sont des vues schématiques, en plan, illustrant diverses phases du procédé de réalisation d'une paroi moulée selon l'invention.

Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques, en plan et en élévation avec arrachement, illustrant un dispositif selon l'invention et sa mise en oeuvre.

Sur la figure on voit l'extrémité d'un panneau N-l précédemment réalisé et l'excavation du premier forage circulaire 1 du panneau E qui vientgrecouper l'extrémité du panneau N-1. Sur la figure lb, un deuxième forage circulaire 2 parallèle à et sécant avec le premier forage 1 a été exécuté.

La figure 12 montre l'excavation terminée du panneau N. Elle comprend n forages circulaires parallèles sécants élémentaires. La figure Id montre le panneau N après remplissage de l'excavation avec une composition durcissable appropriée. Enfin, la figure le montre l'exécution du panneau N+i.Le forage 1 du panneau N+1 est réalisé à l'emplacement du forage n du panneau N en venant reforer 1' extrémité dudit panneau afin d'assurer la continuité de la paroi. En variante, on pourrait disposer dans le forage n du panneau N, avant le remplissage de ce dernier par la composition durcissable, un dispsitif obturateur temporaire tel qu'un tube de diamètre correspondant au diamètre du forage et s'étendant sur toute la hauteur de ce dernier afin d'éviter que la composition durcissable ne remplisse le dernier forage n. Après prise de la composition durcissable, il suffirait alors d'enlever le dispositif obturateur pour que le forage n du panneau N constitue le forage 1 du panneau N+1.

Sur les figures 2 et 3, est représenté un mode de réalisation particulier du dispositif de l'invention. Ce dis positif comprend une poutre 11 constituée d'un profilé métallique, par exemple de section en forme générale de H.

Le guidage de l'outil de perforation 12 est assuré par un coulisseau ou chariot 13 pouvant se déplacer sur des glissières 14 régnant sur toute la hauteur de la poutre de guidage. Le coulisseau comporte un manchon 15 à travers lequel passe la tige 16 d'entrainement de l'outil. Cette tige est pourvue de deux couronnes 17 disposées de part et d'autre du manchon et, dans le cas d'un outil percussif, à une certaine distance de celui-ci.

L'isolement du forage précédemment réalisé et le blocage nécessaire de la poutre de guidage dans ce forage sont assurés par un ensemble constitué par :
- deux patins continus fixes 18 s'étendant sur toute la hauteur de la poutre;
- deux séries de patins 19 mobiles transversalement à la poutre répartis sur toute la hauteur delta poutre, chaque patin fixe ou série de patins mobiles étant monté(s) à l'extérieur d'une des branches du H, et
- deux tubes gonflables 20 disposés entre chaque patin fixe et chaque série de patins mobiles.

Le gonflage des tubes gonflables 20 (qui font ainsi office de vérins) au moyen d'un fluide sous pression (eau, air, etc.) circulant dans une conduite auxiliaire 21 assure le centrage de la poutre et l'application-des patins sur toute la hauteur de la paroi du forage assurant ainsi le blocage mécanique de la poutre de guidage indispensable pour encaisser les efforts transmis par l'outil de forage pendant la perforation du forage suivant et assurer son guidage effectif. La figure 2 illustre la poutre de guidage en position bloquée.Les patins fixes sont, de préférence, constitués d'une matière déformable élastique telle qu'un élastomère dur et permettent d'assurer par leur compression contre la paroi du forage une étanchéité suffisante pour garantir la bonne circulation du fluide de petEoration que-l qu'il soit dans le forage en cours d'exécution et éviter toute infiltration notable des sédiments de perforation vers la partie du panneau déjà exécutée.

Les tubes gonflables 20 sont avantageusement constitués par des éléments de flexible en caoutchouc armé permettant leur dilatation contrôlée.

Grâce au dispositif de l'invention, l'outil de forage est maintenu à une distance constante de la poutre de guidage et donc du forage précédemment réalisé, au cours de sa progression vers le fond du forage à exécuter.

il est évident que le guidage du coulisseau ou chariot 13 pourrait être assuré par tout autre moyen équivalent aux glissières représentées, par exemple au moyen de rouleaux montés fous à l'intérieur de la poutre.

De même, le verrouillage de la poutre dans le forage pourrait être dissocié de la fonction d'étanchéité, cette fonction étanchéité pouvant Qtre assurée par exemple par deux tubes flexibles gonflables régnant sur toute la hauteur de la poutre et gonflés indépendamment des tubes gonflables de blocage.

Par ailleurs, les tubes gonflables de blocage pourraient également être remplacés par tout autre moyen de blo- cage équivalent.

La poutre de guidage et d'étanchéité peut etre soit construite en une seule pièce, soit constituée de plusieurs éléments montés bout à bout au moment de ltéquipement de chaque forage si la profondeur de la paroi dépasse les capacités des moyens de manutention du chantier.

il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims (1)

REVENDICATIONS 1, Un procédé de réalisation d'une paroi moulée en terrain dur, cette paroi moulée étant formée d'un ou plusieurs panneaux eonstitutifs successifs, selon lequel a) on effectue une excavation de profondeur, longueur et largeur désirées, b) on remplit cette excavation d'une composition durcissable,
1. c) après prise suffisante de la composition durcissable, on effectue, si la paroi est constituée de plusieurs panneaux, une nouvelle excavation (N) à la suite de la précédente,

   d) on remplit cette nouvelle excavation d'une composition durcissable, et

   o) on répute les étapes et d autant de fois que né cessai procédé caractérisé en ce que chaque excavation est le résultat d'une pluralité de forages (1, 2 ...n) circulaires parallèles sécants successifs élémentaires.

   2. Un procédé de réalisation d'un forage circulaire parallèle à et sécant avec un forage circulaire précédemment effectué à l'aide d'un outil de forage rotatif ou percussif, utile dans la mise en oeuvre du procédé de réalisation de paroi moulée de l'invention, caractérisé en ce que l'outil de forage est guidé par -un élément de guidage positionné dans le forage circulaire précédemment effectué.

   3. Un dispositif utile pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un un élément de guidage (11,14) de l'outil de forage (16,12) destiné à être placé dans le forage circulaire élémentaire venant d'être réalisé et s'étendant sur toute la hauteur de celui-ci, cet élément étant pourvu de moyens (18,19,20) assurant son blocage dans ledit forage, et

   bi un organe de liaison (13) entre l'élément de guidage et la tige d'entraînement de l'outil coulissant le long de l'élé- ment de guidage au fur et à mesure de la progression du forage tout en permettant la rotation ou le mouvement de la tige d'en trainement.

   4. Un dispositif selon la revendication 3, carac térisé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens (20) assurant l'isolement du forage à exécuter vis-à-vis du ou des forage(s) élémentaire(s) déjà réalisé(s).

   ~5. Un dispositif selon la revendication 4, caractérisé en Ce qu'il comprend

   - une poutre profilée (11) en forme générale de H, pourvue d'une paire de glissières (14) sur lesquelles est monté coulissant un coulis seau ou chariot (13) comprenant un manchon (15) à travers lequel passe la tige (16) d'entrarnement de l'outil;

   - deux patins continus fixes (18) s'étendant sur toute la hauteur de la poutre;

   - deux séries de patins (19) mobiles transversalement à la poutre répartis sur la hauteur de la poutre, chaque patin fixe ou série de patins mobiles étant monté(s) à l'extérieur d'une des branches du H, et

   - deux tubes gonflables (20) disposés entre chaque patin fixe et chaque série de patins mobiles.