FR2697551A1 - Improved device for the treatment of floors by rotary jet (s). - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un dispositif perfectionné pour leThe invention relates to an improved device for the
traitement des sols par jet(s) rotatif(s). Rotary jet soil treatment (s).
Le procédé de traitement des sols par jet(s) rotatif(s) est bien connu et est utilisé pour la réalisation d'éléments de renforcement sous forme de colonnes et celle d'écrans The rotary jet (s) soil treatment method is well known and is used for the production of columnar reinforcing elements and screens
d'étanchéité dans la masse d'un terrain perméable. sealing in the mass of a permeable ground.
Selon ce procédé, un matériau exogène ou coulis est introduit dans le terrain considéré à partir d'un forage sous la forme d'au moins un jet convenablement orienté à grande vitesse qui, sur sa trajectoire, déstructure le terrain en place, et, selon la nature dudit terrain, soit se mélange avec les éléments constitutifs de ce dernier et conduit, après prise, à la formation d'un mortier ou béton de sol (cas, par exemple, des terrains graveleux ou sableux), soit remplace purement et simplement le terrain et conduit, après prise, à la formation d'un coulis durci (cas, par exemple, des terrains argileux) Le ou les jet(s), en fonction du débit, de la pression motrice et des According to this method, an exogenous material or grout is introduced into the field under consideration from a borehole in the form of at least one suitably high-speed directed jet which, in its path, deconstructs the ground in place, and the nature of the said terrain, or mixes with the constituent elements of the latter and leads, after setting, to the formation of a mortar or soil concrete (for example, gravely or sandy ground), or simply replaces the ground and leads, after setting, to the formation of a hardened grout (case, for example, clay soil) or jet (s), depending on the flow, the driving pressure and
caractéristiques du terrain, ont un certain rayon d'action. characteristics of the terrain, have a certain radius of action.
Si l'outil assurant la formation du jet est mis en rotation- If the tool providing the formation of the jet is rotated
translation lente à l'intérieur du forage, on obtient un volume plus ou moins cylindrique de terrain traité ayant pour rayon le rayon d'action du ou des jets dans les conditions considérées, et une hauteur correspondant à slow translation inside the borehole, we obtain a more or less cylindrical volume of treated ground having for radius the radius of action of the jet or jets under the conditions considered, and a height corresponding to
l'amplitude du mouvement de translation. the amplitude of the translational movement.
On comprend aisément qu'il est ainsi possible de réaliser, par cette technique de jet, des écrans d'étanchéité par la juxtaposition d'une pluralité d'éléments cylindriques (ou colonnes) de terrain ainsi traité sur une certaine hauteur, réalisés à partir d'un maillage de forages parallèles de densité telle que les éléments ou colonnes se It is easily understood that it is thus possible to achieve, by this jet technique, sealing screens by the juxtaposition of a plurality of cylindrical elements (or columns) of land and treated at a certain height, made from a mesh of parallel boreholes of density such that the elements or columns are
recoupent de façon à constituer un massif continu. intersect to form a continuous mass.
Les jets utilisés peuvent être de divers types, c'est- The jets used can be of various types, that is,
à-dire être constitués d'un simple jet de coulis, ou d'un jet de coulis entouré d'un jet d'air annulaire pour en accroître le rayon d'action, ou d'une association d'un jet d'eau entouré d'un jet d'air annulaire assurant la déstructuration du terrain et d'un jet de coulis distinct, habituellement prévu à un niveau inférieur à celui du jet d'eau. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on utilise habituellement un dispositif comprenant une centrale de production d'un coulis de ciment alimentant en coulis une ou plusieurs pompes reliées, par l'intermédiaire d'un joint tournant, à un train de tubes introduit dans le forage o doit se faire le traitement par jet Le train de tubes peut être entraîné en translation et rotation grâce à une tête rotative hydraulique enserrant l'extrémité supérieure du train de tubes, qui est elle-même montée sur une glissière de forage La ou les pompes délivrent le fluide déstructurant (coulis ou eau) à des pressions de l'ordre de that is to say consist of a single grout, or a grout jet surrounded by an air jet ring to increase the radius of action, or a combination of a jet of water surrounded by an annular air jet ensuring the destructuration of the ground and a separate jet of grout, usually provided at a lower level than the jet of water. For the implementation of this method, it is customary to use a device comprising a grouting plant producing slurry feed to one or more connected pumps, via a rotary joint, to an introduced tube train. in the drilling o must be done by jet treatment The train of tubes can be driven in translation and rotation by means of a hydraulic rotary head enclosing the upper end of the tube train, which is itself mounted on a drill pipe La or the pumps deliver the destructuring fluid (grout or water) at pressures of the order of
200 à 700 bars ou plus.200 to 700 bars or more.
Le train de tubes est formé de tronçons tubulaires unitaires raccordables munis de joints d'étanchéité appropriés et chaque tronçon peut être formé d'un simple tube (jet simple) ou de plusieurs tubes coaxiaux (jet double ou triple) Les liquides (coulis, eau) sont éjectés par une ou des buse(s) d'un diamètre de 2 à 4 mm environ Les tronçons de train de tubes peuvent avoir un diamètre de 50 The tube train is formed of connectable unitary tubular sections with appropriate seals and each section can be formed of a single tube (single jet) or several coaxial tubes (double or triple jet) Liquids (grout, water ) are ejected by one or more nozzle (s) with a diameter of approximately 2 to 4 mm The tube train sections may have a diameter of 50
à 200 mm environ.about 200 mm.
Un outil de forage peut être prévu, en outre, au- A drilling tool may be provided, furthermore,
dessous des buses, à l'extrémité inférieure du train de tubes pour réaliser le forage dans lequel s'effectuera le traitement En variante, le forage peut être exécuté below the nozzles, at the lower end of the tube train to carry out the drilling in which the treatment will be carried out Alternatively, the drilling may be performed
préalablement par un dispositif distinct. previously by a separate device.
En pratique le traitement par jet est commencé en positionnant le dispositif à jet au fond du forage, en entraînant le train de tubes selon un mouvement de rotation et de translation vers la tête du forage jusqu'à ce qu'on In practice the jet treatment is started by positioning the jet device at the bottom of the borehole, driving the tube train in a rotational and translational motion towards the head of the borehole until
obtienne une colonne de terrain traité de la hauteur voulue. obtain a treated field column of the desired height.
Au cours de ce mouvement de translation la partie supérieure du train de tubes saille de plus en plus par rapport à la surface du terrain Ceci ne pose aucun problème quand on travaille dans des conditions de chantier normal, par During this translational movement, the upper part of the tube train projects more and more in relation to the surface of the ground. This is not a problem when working under normal site conditions, for example.
exemple à l'air libre.example in the open air.
Il arrive, cependant, qu'on doive travailler dans des conditions telles (plafond de hauteur réduite, chambre de travail étroite, etc) qu'on ne dispose pas dans l'axe du forage de la place nécessaire pour remonter suffisamment le train de tubes au cours du traitement Dans ce cas, il faut le démonter, en cours de traitement, pour ôter le tronçon It happens, however, that we have to work in such conditions (reduced height ceiling, narrow working chamber, etc.) that we do not have in the axis of drilling the necessary space to sufficiently raise the tube train during treatment In this case, it must be disassembled during treatment to remove the stump
tubulaire supérieur du train.tubular upper of the train.
Un tel démontage est toutefois indésirable, dans le cas de tubes coaxiaux définissant deux canaux d'alimentation ou plus, car il crée le risque que du coulis pénètre dans le canal d'amenée de l'air ou de l'eau, ce qui à la reprise du Such disassembly is however undesirable, in the case of coaxial tubes defining two or more feed channels, because it creates the risk that grout enters the air or water supply duct, which causes the recovery of
traitement endommage ou bouche les buses d'éjection. treatment damages or clogs the ejector nozzles.
Egalement, lors du démontage, on est obligé de stopper les alimentation en fluides et on court le risque qu'il se produise alors un retour intempestif de coulis éjecté venant Also, during disassembly, it is necessary to stop the supply of fluids and there is the risk that there will be an inadvertent return of ejected grout from
boucher les buses.plug the nozzles.
Il faut noter enfin que les trains de tubes coaxiaux Finally, note that the trains of coaxial tubes
sont, d'une manière générale; relativement coûteux. are, in a general way; relatively expensive.
Il existe donc un besoin pour un dispositif de traitement par jet qui permettrait de travailler dans des espaces bas de plafond ou exigus sans avoir à interrompre le There is therefore a need for a jet treatment device that would allow working in low ceiling spaces or cramped spaces without having to interrupt the
traitement lors d'un raccourcissement du train de tubes. treatment during a shortening of the tube train.
Il existe également un besoin pour un dispositif à jet There is also a need for a jet device
ne nécessitant pas l'emploi de tubes coaxiaux coûteux. not requiring the use of expensive coaxial tubes.
L'invention vise justement à satisfaire ces besoins. The invention aims precisely to meet these needs.
Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de traitement de terrain par jet comprenant un train de tiges ou tubes raccordés les uns à la suite des autres, un dispositif d'entraînement du train de tiges ou tubes en rotation et/ou en translation monté sur la partie supérieure dudit train, au moins une buse d'éjection prévue à la partie inférieure dudit train, au moins une source de fluide sous haute pression, et un conduit reliant la source de fluide sous haute pression à ladite buse, caractérisé en ce que: le dispositif d'entraînement du train de tiges ou tubes imprime à ce dernier un mouvement de rotation alternative, et le conduit d'alimentation consiste en un tuyau More particularly, the invention relates to a jet field treatment device comprising a set of rods or tubes connected one after the other, a device for driving the set of rods or tubes in rotation and / or in translation mounted. on the upper part of said train, at least one ejection nozzle provided at the lower part of said train, at least one source of fluid under high pressure, and a conduit connecting the source of fluid under high pressure to said nozzle, characterized in that that: the driving device of the drill string or tubes imparts an alternating rotational movement to the latter, and the feed pipe consists of a pipe
flexible reliant ladite source à la ladite buse. flexible connecting said source to said nozzle.
Le dispositif de l'invention comprendra habituellement une, deux ou trois buses d'éjection de coulis, plus éventuellement des buses à eau Lorsque deux ou trois buses à coulis sont présentes, elle seront habituellement dirigées dans des directions différentes, à 1800 (cas de deux buses) The device of the invention will usually comprise one, two or three grout nozzles, plus possibly water nozzles. When two or three grout nozzles are present, they will usually be directed in different directions, at 1800 (case of two nozzles)
ou à 1200 (cas de trois buses) l'une de l'autre. or 1200 (three nozzles) from each other.
Chaque tuyau flexible peut alimenter une seule buse ou Each flexible hose can feed a single nozzle or
plusieurs buses via un distributeur. several nozzles via a distributor.
Le ou les tuyaux flexibles peuvent être laissés libres ou bien maintenus au contact ou à proximité de la surface extérieure du train de tiges ou tubes, par exemple en les fixant dans des passants solidaires du train de tiges ou tubes ou en les insérant dans des renfoncements prévus sur The flexible pipe or hoses can be left free or held in contact with or near the outer surface of the drill string or tubes, for example by fixing them in loops integral with the drill string or tubes or by inserting them in recesses. planned on
le train de tiges ou tubes.the train of rods or tubes.
Outre la présence de tuyaux flexibles, le dispositif de l'invention se caractérise par le fait que le dispositif d'entraînement imprime au train de tiges ou tubes un mouvement de rotation alternative doublé, lorsque cela est désiré, d'un mouvement de translation L'angle de rotation dans un sens, puis dans l'autre dépend du nombre, du type, In addition to the presence of flexible hoses, the device of the invention is characterized in that the drive device prints the train of rods or tubes an alternating rotational movement doubled, when desired, a translational movement L 'angle of rotation in one direction, then in the other depends on the number, the type,
et du positionnement relatif des buses d'éjection. and the relative positioning of the ejection nozzles.
Pour un dispositif comprenant une seule buse d'éjection de coulis, l'angle de rotation sera de 360 (un tour complet) dans un sens, puis dans l'autre Pour un dispositif comprenant deux buses d'éjection de coulis orientées à 1800 l'une de l'autre, l'angle de rotation pourra être de 1800 (un demi-tour) dans un sens, puis dans l'autre Le tout est que la totalité du terrain entourant le forage o est disposé le dispositif de l'invention, soit traitée au cours For a device comprising a single grout ejection nozzle, the angle of rotation will be 360 (one complete revolution) in one direction, then in the other. For a device comprising two grout ejection nozzles oriented at 1800 l one of the other, the angle of rotation could be 1800 (one half-turn) in one direction, then in the other The all is that the whole ground surrounding the drilling o is arranged the device of the invention is treated during
du cycle de rotation alternative.of the alternating rotation cycle.
Dans des situations particulières, comme par exemple au voisinage d'obstacles, l'angle de rotation pourra être limité afin de ne pas couvrir volontairement la totalité du In particular situations, for example in the vicinity of obstacles, the angle of rotation may be limited so as not to cover voluntarily the whole of the
terrain entourant le forage.field surrounding the borehole.
Dans le dispositif de l'invention, le train de tubes ne sert plus de conduit d'alimentation en fluide et n'a plus qu'une fonction mécanique, à savoir transmettre aux buses le mouvement de rotation alternative et éventuellement de translation que lui imprime le dispositif d'entraînement De ce fait, le train n' a plus besoin d'être creux et on peut remplacer le train de tubes creux par un train de tiges In the device of the invention, the tube train no longer serves as a fluid supply duct and has only a mechanical function, namely to transmit to the nozzles the alternating and optionally translational rotation movement that it prints. As a result, the train no longer needs to be hollow and the hollow tube train can be replaced by a string of rods.
pleines, si désiré.full, if desired.
Lorsqu'on désire donc, pour une raison quelconque, raccourcir le train de tiges ou tubes, lors de la remontée de ce dernier, il suffit d'ôter le ou les tronçon(s) de tige ou de tube supérieur(s) dudit train, cette suppression peut facilement être effectuée sans avoir à interrompre les alimentations en fluide du fait que ces dernières sont assurées par les tuyaux flexibles Tout risque d'obstruction When it is therefore desired, for any reason, to shorten the string of rods or tubes, during the ascent of the latter, it is sufficient to remove the (s) stem (s) or upper tube (s) of said train this can easily be done without having to interrupt the fluid supply because it is provided by the flexible hoses. Any risk of obstruction
des buses est ainsi évité.nozzles are thus avoided.
De façon optionnelle mais préférée, un dévidoir peut être prévu pour chacun des tuyaux flexibles présents pour faciliter la descente du dispositif à jet de l'invention dans le forage puis sa remontée, évitant ainsi la présence de tuyaux flexibles épars sur le sol qui pourraient être dangereux en raison de la pression élevée des fluides convoyés. Pour le reste, la structure et la mise en oeuvre du dispositif à jet de l'invention sont similaires à celles des dispositifs de l'art antérieur et il paraît donc tout à fait Optionally but preferably, a reel can be provided for each of the hoses present to facilitate the descent of the jet device of the invention in the borehole and its recovery, thus avoiding the presence of flexible pipes scattered on the ground that could be dangerous because of the high pressure of the fluids conveyed. For the remainder, the structure and the implementation of the jet device of the invention are similar to those of the devices of the prior art and it therefore seems quite
superflu de les décrire en détails. superfluous to describe them in detail.
La description qui va suivre, faite en regard de la The following description, made with regard to the
figure unique annexée, fera bien comprendre la présente invention. La figure unique est une vue schématique d'un single figure attached, will make clear the present invention. The single figure is a schematic view of a
dispositif selon l'invention.device according to the invention.
Sur cette figure est représenté un train 1 de tubes élémentaires 2 raccordés les uns aux autres, à la partie inférieure duquel est fixé un élément terminal 3 équipé de In this figure is shown a train 1 of elementary tubes 2 connected to each other, at the bottom of which is fixed a terminal element 3 equipped with
deux buses d'éjection 4 et 5 et d'un outil de forage 6. two ejection nozzles 4 and 5 and a drill bit 6.
Le train 1 est susceptible d'être entraîné en rotation alternative et/ou en translation par un dispositif d'entraînement constitué d'une tête rotative hydraulique 7 enserrant l'extrémité supérieure du train, montée elle-même sur une glissière 8 sensiblement parallèle au train de tubes Comme le montre la figure, l'outil 6 est d'un diamètre supérieur à celui du train de tubes afin de ménager un espace annulaire libre entre ledit train et la paroi de forage 9 réalisé par l'outil 6 dans le terrain La buse 4 est reliée par un tuyau flexible 10 à une source 11 d'eau sous pression élevée, tandis que la buse 5 est reliée par un tuyau flexible 12 à une source 13 de coulis durcissable sous pression élevée Comme illustré, des dévidoirs 14 et 15, pour les tuyaux 10 et 12, respectivement, sont prévus en surface, pour enrouler ou dérouler les tuyaux flexibles afin d'ajuster leur longueur aux besoins et éviter qu'ils ne traînent sur le sol, ce qui en cas de variations brusques de la pression du fluide pourrait causer de dangereux "coups de fouet". Le train 1 de tubes ne servant plus de conduit à fluide(s), rien ne s'oppose à ce qu'on le raccourcisse, selon le besoin, lors de sa remontée en ôtant le tronçon de The train 1 can be rotated alternately and / or in translation by a driving device consisting of a hydraulic rotating head 7 enclosing the upper end of the train, itself mounted on a slide 8 substantially parallel to the tube train As shown in the figure, the tool 6 is of a larger diameter than the tube train to provide a free annular space between said train and the drill wall 9 made by the tool 6 in the field The nozzle 4 is connected by a flexible hose 10 to a source 11 of water under high pressure, while the nozzle 5 is connected by a flexible hose 12 to a source 13 of high pressure curable grout. As illustrated, reels 14 and 15, for the pipes 10 and 12, respectively, are provided on the surface, for winding or unwinding the flexible pipes in order to adjust their length to the needs and avoid that they drag on the ground, which in case of variations abrupt fluid pressure could cause dangerous "lashing". The train 1 of tubes no longer serving as fluid conduit (s), there is nothing to prevent it being shortened, as needed, during its ascent by removing the section of
tube supérieur situé au-dessus de la tête 7. upper tube located above the head 7.
Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et que l'on pourrait le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour It goes without saying that the described embodiment is only an example and that it could be modified, in particular by substitution of technical equivalents, without going out for
cela du cadre de l'invention.that of the scope of the invention.
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