FR2706924A1 - - Google Patents

Abstract

"Méthode et appareil basé sur des détecteurs". Appareil permettant de renforcer et consolider un sol, qui comprend une tige excavatrice double, une tige d'injection (60) et une unité motrice (31, 32) pour entraîner sélectivement la tige excavatrice double et la tige d'injection en translation et en rotation. La tige excavatrice double comprend un organe excavateur extérieur (56) et un organe excavateur intérieur introduits de façon déplaçable dans l'organe excavateur extérieur.

Description

"Procédé de consolidation et renfort d'un sol du type universel, et

appareil à cet effet" La présente invention concerne, d'une façon générale, un procédé pour renforcer, consolider et stabiliser une région prédéterminée dans le sol, afin d'améliorer un terrain sableux ou un sol mou à l'emplacement d'un bâtiment, en un lieu de construction souterraine, en bord de mer ou dans une région de montagne. Plus particulièrement, la présente invention concerne l'amélioration d'un procédé du type universel pour renforcer et consolider un travail, qui est adapté à des travaux dé tout angle comme un travail vertical, oblique ou horizontal. En outre, la présente invention concerne un appareil pour mettre en oeuvre le

procédé décrit ci-dessus.

Traditionnellement, divers procédés pour renforcer et consolider un sol ou un terrain mou ont été mis au point et utilisés pour réaliser des fondations dures et des étaiements sur le site d'un bâtiment ou sur d'autres sites de

construction, dans des régions montagneuses ou maritimes.

Dans les zones urbaines en particulier, il a été rapidement nécessaire de mettre au point de nouveaux systèmes pour les ouvrages de construction dans un sous-sol extrêmement profond. Par exemple, il a été récemment proposé des trains

souterrains, des autoroutes souterraines, des rues commer-

çantes souterraines, des emplacements de stationnement souterrains, etc, comme plans pratiques pour une utilisation rentable des régions à très haute densité de construction, dans les grandes villes. Toutefois, la plupart des grandes villes sont construites sur des terrains alluvionnaires qui nécessitent un système efficace de renfort, de consolidation et de stabilisation, capable de satisfaire à des ouvrages de construction complexes en des emplacements souterrains

d'extrême profondeur.

D'autre part, un procédé communément utilisé pour différents travaux de consolidation du sol comprend au moins un système d'injection utilisant de l'eau pressurisée, de l'air et un matériau durcisseur. Par exemple, le procédé CCP (marque déposée de Wataru Nakanishi, 1970) est très largement connu. D'autres systèmes améliorés du procédé CCP ont été proposés et utilisés en différents endroits. De tels systèmes améliorés sont des modifications du procédé CCP précité, dans

lesquelles on fait varier la pression et le débit d'injec-

tion, ainsi que l'association avec de l'air pressurisé. La plupart de ces systèmes améliorés sont destinés à agrandir le

diamètre de la région consolidée dans le terrain.

Toutefois, la plupart de ces procédés traditionnels sont conçus pour un travail essentiellement vertical avec augmentation de la pression d'injection, du débit injecté et de l'air injecté. Dans le cas de travaux dans un lieu

souterrain extrêmement profond ou dans une direction horizon-

tale, l'eau et l'air injectés et la boue résultante font que la pression dans le sol devient élevée à cause de cet eau et de cet air injecté et que la boue ne peut pas être évacuée sans à-coups de l'espace de travail. Par conséquent, de tels procédés classiques ne peuvent pas être utilisés directement pour des conditions universelles comme des travaux dans un lieu souterrain extrêmement profond, ou dans une direction horizontale. En fait, suivant un exemple expérimental dans lequel on a utilisé un procédé traditionnel pour un travail horizontal et un travail oblique, le phénomène d'évacuation de la boue résultante hors de la zone de travail par un

espace ouvert se trouvant autour du dispositif qui travail-

lait s'est arrêté au bout d'environ 4 minutes après démarra- ge. On a ensuite soulevé légèrement la surface du sol de la position de travail, et apres avoir légèrement soulevé la position et après que quelques minutes se soient écoulées, la boue évacuée a diffusé hors de la surface du sol ailleurs

qu'en la position de travail. Cela a résulté en une consoli-

dation irrégulière, non souhaitable, pour la raison suivante.

La boue que l'on veut évacuer de la région de travail ne peut pas être évacuée régulièrement lorsque l'eau pressurisée, le matériau durcissant et l'air, etc, sont injectés en continu dans la région de travail. En outre, puisque l'air pressurisé est mélangé à la boue, l'air se trouvant dans la région de travail ne peut pas être évacué dans la direction horizontale et il se produit une tendance à un mouvement ascendant. Donc, l'air pressurisé reste dans l'espace de travail. L'air qui s'attarde provoque une consolidation irrégulière et un épanchement de vase et de boue. D'autre part, le procédé de consolidation et de renfort du sol inclut une étape d'excavation avant l'étape d'injection d'air et de matériau durcissant sous pression et la plupart des machines excavatrices classiques utilisées dans l'étape d'excavation ne sont pas pourvues de protection ni de carter. Par conséquent le corps et l'outil de la machine excavatrice sont souvent endommagés dans la cavité excavée formée dans le site souterrain profond. En outre, la machine excavatrice et la machine d'injection doivent être combinées dans un seul corps en forme de tige pour que la machine d'injection puisse ne pas être pourvue d'un mécanisme

supplémentaire comme un capteur de pression.

Pour surmonter ces défauts des procédés classiques, le demandeur de la présente invention a déjà proposé, dans la demande de brevet japonais n 3-288248/1991, un procédé amélioré du type universel pour renforcer et consolider un ouvrage, qui est adapté à tout angle de travail comme dans des travaux verticaux, obliques et horizontaux, particulière- ment efficace en milieu souterrain extrêmement profond. Ce procédé de travail du type universel est appelé MJS (Metro Jet System), marque déposée par le demandeur. La présente

invention appartient à ce procédé de travail du type MJS.

Bien sûr, ce procédé de travail du type MJS peut être réalisé par un appareil amélioré de renfort et consolidation du type universel.

Un objet de la présente invention est par consé-

quent de proposer un procédé universel de renfort et consoli-

dation du sol qui puisse détecter et régler la pression dans l'espace de travail pour efficacement renforcer et consolider

une région prédéterminée en un site souterrain profond.

Un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé universel de consolidation et renfort du sol qui puisse être appliqué à tout type de sol, à savoir les

sols durs en plus des sols mous.

Un autre objet de. la présente invention est de proposer un procédé universel de consolidation et renfort du sol qui puisse réaliser de façon sûre et certaine un travail d'excavation dans toute direction depuis la surface du sol jusqu'à une région prédéterminée dans le sol et former ensuite une région consolidée uniforme de grand diamètre, par évacuation de la boue et de l'air qui s'attarde hors de la région prédéterminée pour régler la pression dans l'espace

excavé et la maintenir dans une plage prédéterminée.

Encore un autre objet de la présente invention est

de proposer un appareil pour mettre en oeuvre le procédé ci-

dessus. Un autre objet de la présente invention est de proposer un appareil qui puisse exécuter régulièrement un travail d'excavation et un travail de consolidation, cet appareil se protégeant de lui-même contre les endommagements

et les chocs provoqués par la boue et les pierres.

Pour atteindre les objets ci-dessus, un procédé de consolidation et renfort du sol conforme à la présente invention comporte une étape d'excavation pour excaver une région prédéterminée dans le sol par utilisation d'une tige

d'excavation double, composée d'un organe excavateur exté-

rieur et d'un organe excavateur intérieur qui est disposé de façon mobile dans l'organe excavateur extérieur, une étape de rétraction pour retirer l'organe excavateur intérieur de l'organe excavateur extérieur, ce qui fait que l'organe excavateur extérieur reste dans l'espace excavé, une étape de vérification pour vérifier l'espace excavé par insertion d'un élément lumineux contenant une batterie dans l'espace excavé, une étape d'insertion pour introduire une tige d'injection dans l'organe excavateur extérieur, une étape de réglage de la pression pour régler la pression dans l'espace excavé et une étape d'injection pour injecter un matériau durcissant dans l'espace excavé avec rétractation de l'organe excavateur extérieur et de la tige d'injection, ce qui fait que la

région prédéterminée peut être consolidée.

Un appareil adapté au procédé ci-dessus conforme à la présente invention comprend une tige d'excavation double, une tige d'injection et une unité motrice pour entraîner

sélectivement la tige d'excavation double et la tige d'injec-

tion, en translation et en rotation. La tige d'excavation

double comprend un organe excavateur extérieur dont l'extré-

mité supérieure est pourvue d'un foret et un organe excava-

teur intérieur dont l'extrémité supérieure est pourvue d'un foret. L'organe excavateur intérieur est disposé de façon

coulissante et tournante dans l'organe excavateur extérieur.

La tige d'injection inclut un capteur de pression pour mesurer la pression dans l'espace excavé, un élément de réglage de pression, dilatable élastiquement, pour régler la pression dans l'espace excavé, un orifice d'évacuation pour décharger la boue et la vase de l'espace excavé et au moins une buse d'injection pour injecter un matériau durcissant, de

l'air et/ou de l'eau.

L'organe excavateur extérieur et l'organe excava- teur intérieur tournent en sens inverse l'un par rapport à l'autre, de sorte que leurs forets agissent conjointement comme un dispositif excavateur efficace. La pression dans l'espace excavé est toujours vérifiée par le capteur de pression placé sur la buse d'injection et on peut la régler en commandant le degré de dilatation de l'élément de réglage de pression, la pression d'injection du matériau durcissant et de l'air pressurisé et le degré d'ouverture de l'orifice

d'évacuation pour décharger la boue de l'espace excavé.

D'autres objets de la présente invention apparaî-

tront évidents à la lecture du mode de réalisation illustra-

tif qui va être décrit et différents avantages auxquels il n'est pas fait référence ici apparaîtront à l'homme de l'art

lors de la mise en pratique de la présente invention.

Un mode préféré de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit en détail en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une représentation schématique en perspective qui montre une tige d'injection d'un appareil de consolidation et renfort du sol selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une représentation schématique qui montre un dispositif central de commande incluant une unité motrice pour entraîner en translation et en rotation une tige double et une tige d'injection; la figure 3 est une représentation schématique qui montre un exemple d'un système complet de travail pour réaliser le procédé de consolidation et de renfort du sol conforme à la présente invention; la figure 4 est une vue en coupe prise suivant la ligne A-A de la figure 3, qui montre la structure d'une tige d'injection conforme à la présente invention; la figure 5 est un schéma graphique représentant une relation entre la pression d'injection et le temps de traitement, obtenue avec une pompe d'injection haute pression associée à l'appareil conforme à la présente invention; la figure 6 est ur schéma graphique représentant une relation entre la quantité d'injection et le temps de traitement, obtenue avec une pompe d'injection haute pression associée à l'appareil conforme à la présente invention; la figure 7 est un schéma graphique représentant la relation entre le temps de traitement et la pression de l'air ou de l'eau injectés par une pompe de décharge pour évacuer la boue hors de l'espace excavé; la figure 8 est un schéma graphique représentant la quantité de boue évacuée par la tige d'injection représentée à la figure 4; la figure 9 est un schéma graphique représentant une relation entre la pression dans l'espace excavé et le temps de traitement; la figure 10 est une vue schématique en coupe, qui montre une tige excavatrice double en mode excavation, dans laquelle une tige intérieure est placée dans une tige extérieure conformément à la présente invention; la figure 11 est une représentation schématique qui montre une opération typique de travail conformément au procédé de la présente invention; la figure 12 est une vue schématique en perspective qui montre un exemple d'une région consolidée et renforcée, formée grâce au procédé de la présente invention; et la figure 13 est une représentation schématique qui montre différents exemples de procédé de travail dans des

lieux pratiques conformément à la présente invention.

Si l'on se rapporte à la figure 1, on y voit représentées une tige d'injection 10 et une tige de liaison

11 en tant que mode de réalisation typique. La tige d'injec-

tion 10 comprend principalement une première buse 12 pour injecter un agent de commande du durcissement, un capteur de pression 14, une seconde buse 17 pour injecter un matériau durcissant, une troisième buse 18 pour injecter de l'eau ou de l'air fortement pressurisé, un élément élastique 20 et un orifice 21 pour évacuer la.boue. La seconde buse 17 est entourée par la troisième buse 18. Ces moyens sont disposés depuis l'extrémité avant de la tige d'injection 10 jusqu'à l'extrémité arrière, c'est-à-dire de la gauche vers la droite sur la figure 1. Cette section ainsi disposée est appelée

section de surveillance 50, comme représenté à la figure 3.

La première buse 12, les seconde et troisième buses 17, 18 sont en outre pourvues d'éléments formant capots 13 et 19, servant respectivement à sélectivement découvrir et fermer les buses. L'orifice 21 est également pourvu d'un élément formant capot ayant la même fonction que les éléments formant capot 13 et 19, mais il n'est pas représenté à la

figure 1.

En outre, la buse d'injection 10 comprend des boîtes de batteries 15 et 16 pour actionner les éléments formant capots. L'une des boîtes de batterie peut inclure un transmetteur du capteur de pression 14 quand un système de communication radio est utilisé pour transmettre les données mesurées par le capteur de pression 14 à l'unité de commande placée à distance, ou à la surface du sol. D'autre part, les données mesurées par le capteur de pression 14 peuvent être envoyées à l'unité de commande par un câble installé dans les

tiges 10 et 11, comme décrit ultérieurement.

La tige de liaison 11 inclut une pluralité de trous traversants, comme représenté dans les figures 1 et 4. Un nombre souhaité de tiges 11 sont reliées dans le sens de la longueur jusqu'à ce que la tige d'injection 10 atteigne la région visée. Pour fermement fixer la liaison entre la tige d'injection 10 et la tige de liaison 11 (entre les tiges de liaison 11 qui précèdent et qui suivent), on peut utiliser tout type de liaison classique. Dans ce mode de réalisation, on utilise trois boulons de liaison pour chaque connexion (deux boulons 23 et 24 seulement sont représentés à la figure 1). L'extrémité arrière de la tige d'injection 10 est formée avec trois trous de liaison 23, 24 et 25 dans lesquels s'engagent les boulons de liaison. D'autre part, l'extrémité avant de la tige de liaison 11 comporte trois trous de liaison qui correspondent aux trous de liaison formés dans la tige d'injection 10 et trois fentes de liaison 29 à travers lesquelles les boulons de liaison sont fixés à la tige de

liaison 11.

Sur l'emplacement de travail, la tige d'injection 10 reliée à l'une au moins des tiges de liaison 11 est introduite dans un organe excavateur extérieur après le travail d'excavation et on la fait avancer vers la position visée. Ensuite, on rétracte l'organe excavateur extérieur pour découvrir la section de surveillance 50 de la tige d'injection 10. Dans cet état, la section de surveillance 50 commence la première injection pour injecter du matériau durcissant sous pression élevée, d'environ 400 kg/cm2 par exemple, à travers la seconde buse 17 constituant la buse centrale de la troisième buse 18 qui injecte de l'air ou de l'eau. La pression d'injection n'est pas limitée à cette valeur. Comme décrit ci-dessus, la tige d'injection 10 est pourvue de buses d'injection, d'un orifice d'évacuation, du

capteur de pression et de l'élément élastique comme repré-

senté à la figure 3. Bien que l'emplacement de ces moyens puisse varier quelque peu, cet emplacement est destiné à

réaliser le procédé de la présente invention.

Dans l'étape de consolidation et renfort, la tige d'injection 10 est progressivement rétractée vers l'arrière depuis l'espace excavée tout en poursuivant l'injection de matériau durcissant par la seconde buse 17. A mesure que le matériau durcissant fortement pressurisé est injecté, la pression dans l'espace excavé augmente progressivement et, donc, cette pression augmentée devient remarquablement élevée ou s'échappe par l'intervalle entre la tige d'injection 10 et la paroi excavée et la pression dans l'espace excavé diminue soudainement. Pour maintenir la pression dans l'espace excavé à un niveau constant, le capteur de pression 14 surveille en continu la pression dans l'espace excavé, et la pression d'injection et/ou la quantité de matériau durcissant envoyé par la seconde buse 17 et la pression et/ou la quantité d'air ou d'eau envoyé par la troisième buse 18 sont commandés en réponse aux données détectées provenant du capteur de pression 14. En outre, le degré d'ouverture de l'orifice d'évacuation 21 et la pression de l'élément élastique 20 sont également réglés en association avec la pression d'injection pour étaler et stocker le matériau durcissant de façon

uniforme dans l'espace excavé et décharger la boue régulière-

ment hors de l'espace excavé. Comme la boue est générée au-

dessus du matériau durcissant stocké, c'est l'orifice d'évacuation 21 qui doit être placé dans la partie arrière ou supérieure plutôt que la seconde buse 17. C'est le capteur de

pression 14 qui doit être placé dans la partie avant ou infé-

rieure plutôt que la seconde buse 17 afin de mesurer la pression réelle dans l'espace excavé qui varie avec la

pression d'injection du matériau durcissant.

L'élément élastique 20 entre la seconde buse 17 et l'orifice d'évacuation 21 est dilaté par l'air pressurisé envoyé par un tuyau 45 d'amenée d'air placé dans la tige de liaison 11. L'élément élastique 20 ainsi dilaté ferme l'interstice entre la tige d'injection 10 et la paroi excavée pour décharger uniquement la boue en excès. L'élément élastique 20 dilaté empêche également le matériau durcissant de sortir de l'espace excavé. En outre, la pression dans l'espace excavé peut être maintenue à un niveau constant l1

grâce à l'élément élastique dilaté 20.

La constitution de la buse d'injection 17 du matériau durcissant, de l'élément élastique 20 et de l'orifice d'évacuation 21 est particulièrement efficace pour un travail de consolidation et de renfort dans les directions horizonta- les et obliques. Dans la direction verticale, l'élément élastique 20 peut être placé à l'arrière de l'orifice d'évacuation 21. Le demandeur a vérifié l'effet de régulation de pression de l'élément élastique 20 par certains essais

expérimentaux.

L'agent de commande du durcissement est injecté par la première buse 12 quelques secondes après l'injection d'une quantité prédéterminée de matériau durcissant pour appliquer

l'agent de commande du durcissement au matériau durcissant.

Dans un procédé de travail normal, l'agent- de commande du durcissement est injecté vers l'avant depuis la première buse 12 située au niveau de la partie avant, près de l'extrémité avant 27 de la tige d'injection 10 qui est progressivement tournée et déplacée vers l'arrière comme représenté à la figure 3, de sorte que le matériau durcissant durcit après que l'on ait retiré la tige d'injection 10 de l'espace excavé. Dans une caractéristique géologique particulière, il est possible d'injecter simultanément le matériau durcissant

et l'agent de commande du durcissement.

Comme exemple modifié du mode de réalisation décrit

ci-dessus, un foret excavateur peut être monté sur l'extré-

mité avant 27 de la tige d'injection 10. Cette configuration modifiée est particulièrement utile dans certains cas o un travail supplémentaire d'excavation est requis après que l'on ait retiré la tige excavatrice double de l'espace excavé ou lorsque les deux travaux de consolidation et d'excavation

sont effectués en même temps.

En outre, les buses et l'orifice d'évacuation peuvent être chacun pourvus d'un élément formant capot qui peut être alternativement ouvert et fermé par tout type bien connu de système de commande à distance. Cet élément formant capot peut empêcher les buses et l'orifice d'évacuation d'être endommagés par des pierres ou autres pendant le travail d'excavation. L'élément formant capot pour l'orifice d'évacuation 21 peut également être utilisé comme moyen de

réglage du débit d'évacuation de la boue.

Si l'on se rapporte à la figure 2, on y voit représenté un exemple d'un dispositif de commande adapté à la tige excavatrice double et la tige d'injection conforme à la présente invention. Ce dispositif de commande comprend un élément de base 30, une première unité motrice 31 et une seconde unité motrice 32. Ces unités motrices 31 et 32 sont montées indépendamment sur des éléments coulissants 35 et 36

qui peuvent coulisser sur l'élément de base 30 par l'intermé-

diaire de rails 37 de façon à être déplacés indépendamment en translation. La première unité motrice 31 supporte de façon sûre l'organe excavateur extérieur 56 de la tige excavatrice double et la seconde unité motrice 32 supporte de façon sûre l'organe excavateur intérieur 56 de la tige excavatrice double ou la tige d'injection 60. La figure 2 montre un exemple dans lequel la tige d'injection 60 est supportée par la seconde unité motrice 32 et est installée dans l'organe

excavateur extérieur 56. En d'autres termes, la tige d'injec-

tion 60 peut être déplacée ae façon coulissante à travers

l'espace intérieur de l'organe excavateur extérieur 56.

L'organe excavateur extérieur 56 est mis en rotation par un premier moteur 33 et la tige d'injection 60 est mise en

rotation par un second moteur 34, respectivement.

Dans un travail d'excavation qui utilise la tige excavatrice double, les première et seconde-unités motrices 31 et 32 sont simultanément déplacées vers l'avant sur les

rails 37 jusqu'à la position visée. Après ce travail d'exca-

vation, seule la seconde unité motrice 32 est ramenée vers l'arrière pour rétracter l'organe excavateur intérieur hors de l'organe excavateur extérieur 56. Ensuite, l'organe excavateur intérieur est remplacé par la tige d'injection 60 et la seconde unité motrice 32 est de nouveau déplacée vers l'avant pour amener la tige d'injection 60 dans l'espace excavé. Le fonctionnement du mode préféré de réalisation va être décrit en détail plus tard, en référence à la figure 11. Les dimensions de ce dispositif de commande peuvent

être modifiées en fonction des conditions de travail.

Si l'on se rapporte à la figure 3, une représenta-

tion schématique de la tige d'injection 10 est représentée pour expliquer le travail d'injection et la structure de la tige d'injection 10. L'organe excavateur extérieur 56 est déplacé vers l'arrière pour que la section de surveillance 50 de la tige d'injection 10 soit découverte. Comme la longueur de la section de surveillance 50 est connue au préalable, la longueur rétractée de l'organe excavateur extérieur 56 indique si la section de surveillance 50 est découverte ou non. Dans ces conditions, le matériau durcissant est injecté par la seconde buse 17 et l'eau ou l'air pressurisé est simultanément injecté par la troisième buse 18 qui

entoure la seconde buse 17, de sorte que le matériau durcis-

sant est entouré par l'eau ou l'air pressurisé. Le capteur de pression 14 mesure la pression dans l'espace excavé et transmet les données détectées au dispositif de commande via

le transmetteur inclut dans la tige 10, non représenté.

L'agent de commande du durcissement est injecté par la première buse 12. Par la même occasion, de l'air ou de l'eau pressurisée est envoyé par une canalisation 43 et projeté par un injecteur 51 pour produire une force d'aspiration. La boue est aspirée de force par l'orifice d'évacuation 21 à cause de la force d'aspiration. La boue aspirée est évacuée de force hors de l'espace excavé par une canalisation plus importante 26. La boue évacuée est temporairement stockée dans une piscine à boue 57. En outre, la boue est envoyée à tout système bien connu de traitement des eaux usées se trouvant sur la surface du sol par une pompe, un débitmètre 58

mesurant le débit de la boue.

L'eau ou l'air pressurisé provenant de la troisième buse 18 et le matériau durcissant provenant de la seconde buse 17 ne sont pas toujours injectés en même temps. Ils peuvent être injectés indépendamment si on le souhaite, parce que les buses 17 et 18 appartiennent respectivement à des

systèmes d'amenée différents.

Comme décrit précédemment, l'élément élastique 20

est utile pour réguler la pression dans l'espace excavé.

Si l'on se rapporte à la figure 4, on y voit représentée une vue en coupe de la tige de liaison 11, prise suivant la ligne A-A de la figure 3. La tige de liaison 11 contient une pluralité de canalisations comme les conduits plus importants 26 pour évacuer la boue hors de l'espace excavé, la canalisation plus petite 43 pour amener l'eau ou l'air fortement pressurisé à l'injecteur 51 dans l'orifice d'évacuation 21, un premier conduit d'amenée 42 pour amener l'agent de commande du durcissement à la première buse 12, un second conduit d'amenée 41 pour amener le matériau durcissant à la seconde buse 17, un troisième conduit d'amenée 40 pour amener l'eau ou l'air hautement pressurisé à la troisième buse 18, un conduit de câble 44 destiné au câble relié au capteur de pression 14 et un conduit d'air 45 pour envoyer

une pression pneumatique à l'élément élastique 20.

La figure 5 montre des premières données expérimen-

tales représentant la relation entre la pression d'injection du matériau durcissant injecté par la seconde buse 17 et le temps de traitement. Environ 15 minutes après le début de l'injection, la pression d'injection atteint environ 400 kg/cm2 et peut être maintenue à un niveau constant, les conditions de fonctionnement de la pompe de pression n'étant

pas modifiées.

La figure 6 montre des secondes données expérimen-

tales représentant la relation entre la quantité injectée par minute et le temps de traitement. Comme ces données sont basées sur la même expérience que la figure 5, ces données

donnent essentiellement les mêmes résultats que ci-dessus. Environ 15 minutes après le début de l'injection, la quantité d'injection

atteint environ 150 litre/minute grâce à une

pression d'injection d'environ 400 kg/cm2.

La figure 7 montre des troisièmes données expéri-

mentales qui représentent la relation entre la pression de l'eau ou de l'air éjecté par l'injecteur 51 dans l'orifice

d'évacuation 21 et le temps de traitement. Dans les condi-

tions normales, la pression est maintenue à environ 150 kg/-

cm

La figure 8 montre des quatrièmes données expéri-

mentales qui représentent la pression entre la quantité de boue évacuée par minute par l'orifice d'évacuation 21 et le temps de traitement. La quantité de boue7 évacuée a été mesurée grâce au débitmètre 58. Le débit de boue à fluctué pendant 30 minutes après démarrage et est ensuite resté à un

état stable.

La figure 9 montre des cinquièmes données expéri-

mentales qui représentent la relation entre la pression dans l'espace excavé et le temps de traitement. La pression est restée à environ 0,2 kg/cm2 ou moins, sauf au bout d'environ minutes après démarrage quand la pression a brusquement augmenté. La pression dans l'espace excavé dépend de la performance d'évacuation du système d'évacuation tandis que

la pression et le débit d'injection ne varient pas.

Les figures 5 à 9 sont des données expérimentales significatives pour vérifier que le système conforme à la présente invention peut maintenir la quantité d'évacuation de la boue hors de l'espace excavé à un débit constant si bien que le matériau durcissant peut être envoyé de façon uniforme

dans une région prédéterminée.

La figure 11 montre une séquence des étapes

typiques de travail selon le procédé de la présente inven-

tion. Comme opération préalable au travail, les premières et secondes unités motrices 31 et 32 sont placées dans une cavité ou chambre de travail formée dans le sol. En outre, les capteurs de pression et de débit sont placés dans les positions prédéterminées. La première étape (1) représente un travail d'excavation dans lequel la première unité motrice 31 entraîne l'organe excavateur extérieur 56 vers l'avant et la

seconde unité motrice 32 entraîne également l'organe excava-

teur intérieur 59 vers l'avant jusque dans l'espace intérieur de l'organe excavateur extérieur 56, comme représenté à la figure 10. Ensuite, les organes excavateurs intérieur et extérieur 56 et 59 sont déplacés vers l'avant jusqu'à une position prédéterminée tandis que des forets excavateurs 61 et 62, intérieur et extérieur, fixés aux extrémités ayant des organes excavateurs intérieur et extérieur 56 et 59, tournent de préférence en sens inverse l'un par rapport à l'autre. Il est inutile de dire que cette direction de rotation n'est pas

seulement limitée à cela mais dépend des conditions du sol.

En outre, puisque les forets excavateurs intérieur et extérieur 61 et 62 sont entraînés indépendamment par les première et seconde unités motrices 32 et 31, on peut faire

varier indépendamment leur vitesse de rotation.

La seconde étape (2) représente le fait que l'organe excavateur intérieur 59 est remplacé par une tige de consolidation 60 composée de la tige d'injection 10 et des tiges de liaison 11, après le travail d'excavation. En détail, l'organe excavateur intérieur 59 est retiré de l'organe excavateur extérieur 56 par la seconde unité motrice 32 et la tige de consolidation 60 est introduite dans

l'espace intérieur de l'organe excavateur extérieur 59.

L'organe excavateur extérieur 59 est ensuite reculé également d'une longueur prédéterminée pour que seule la section de surveillance 50 de la tige d'injection 10 soit découverte

dans l'espace excavé.

La troisième étape (3) représente le début du

travail de consolidation, pendant lequel le matériau durcis-

sant est injecté par la tige d'injection 10 et la tige d'injection 10 et l'organe excavateur extérieur 56 sont progressivement rétractés dans la direction de la flèche pour

former la région consolidée 70.

La quatrième étape (4) représente la fin du travail de consolidation, lorsque l'organe excavateur extérieur 56 et

la tige de liaison 11 placée dans l'organe 56 sont partielle-

ment retirés des première et seconde unités motrices 31 et 32. Le matériau durcissant est presque durci dans la région prédéterminée. Dans cet exemple de travail, on fait tourner la tige d'injection 10 d'un angle de 180 de sorte que la

forme en coupe de la région consolidée 70 est un demi-cercle.

La figure 12 est une vue en perspective qui montre un exemple de la région consolidée constituée grâce au procédé conforme à la présente invention. Dans cet exemple, la distance de la position de travail, sous le sol, par rapport à la cavité dans laquelle sont placées les première

et seconde unités motrices 31 et 32, est d'environ 40 mètres.

Le matériau durcissant est injecté tandis que la tige d'injection 10 tourne d'un angle de 150 et est simultanément soumise à un mouvement oscillant. Cela résulte en une région consolidée ayant une forme en coupe de double éventail. Ce type de procédé et d'appareil peut être utilisé pour un travail de consolidation et d'excavation jusqu'à 100 mètres

de distance dans toutes directions.

La figure 13 montre différents exemples d'emplace-

ments pratiques utilisant le procédé et l'appareil selon la présente invention. L'exemple (A) montre un travail de renfort et consolidation sous une voie de chemin de fer et sous un bâtiment par utilisation de la tige d'injection que l'on a fait tourner dans un angle de 180 et de 360 dans la direction horizontale. L'exemple (B) montre un autre travail de renfort et consolidation dans la direction oblique pour renforcer le sol sous les fondations d'une tour d'antenne ou d'un pylône de câble et sous un conduit. L'exemple (C) montre

un autre travail de renfort et consolidation dans la direc-

tion verticale pour renforcer et protéger une construction existante et une section attenante sous le sol et pour

renforcer et consolider le sol sous le fond d'une rivière.

Comme décrit dans l'explication ci-dessus, le procédé et l'appareil conformes à la présente invention peuvent réguler de façon précise la pression dans l'espace excavé. Si la pression est supérieure à la plage souhaitée, le matériau durcissant requis est évacué de force en plus de la boue non requise. Si elle est inférieure, la boue non requise n'est pas évacuée de façon régulière. Dans les deux cas, le matériau durcissant n'est pas réparti uniformément sur la région prédéterminée. Cela résulte en un renfort et une consolidation de durabilité médiocre. Au contraire, la présente invention peut évacuer la boue de façon régulière si bien que le matériau durcissant peut être uniformément réparti dans toutes les directions et dans toute la région

requise.

En outre, puisque l'appareil conforme à la présente invention a une configuration extérieure simple et lisse, l'appareil peut réduire la gêne provoquée par les travaux d'excavation et de consolidation. Cela résulte en une amélioration de l'utilité et de la manipulation et une

simplification des travaux.

Il est en outre clair pour l'homme de l'art que la

description précédente est un mode préféré de réalisation du

dispositif divulgué et que différentes variantes et modifica-

tions peuvent y être apportées en restant dans le champ

d'application de la présente invention.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1. Procédé de consolidation et rénfort du sol du type universel, caractérisé en ce qu'il comprend: - une étape d'excavation pour former un espace excavé dans le sol ou terrain par utilisation d'une tige excavatrice double, composée d'un organe excavateur extérieur (56) et d'un organe excavateur intérieur qui est placé de façon mobile dans l'organe excavateur extérieur, - une étape de rétraction pour retirer l'organe excavateur intérieur de l'organe excavateur extérieur, ce qui fait que l'organe excavateur extérieur est maintenu dans l'espace excavé, - une étape de vérification pour vérifier l'espace excavé par insertion d'un élément lumineux contenant une batterie dans l'espace excavé, - une étape d'insertion pour introduire une tige d'injection (10) dans l'organe excavateur extérieur, - une étape de réglage de la pression pour régler la pression dans l'espace excavé, et - une étape d'injection pour envoyer un matériau

durcissant dans l'espace excavé tandis que l'organe excava-

teur extérieur et la tige d'injection sont retirés de l'espace excavé, ce qui permet de consolider la région prédéterminée.

2. Procédé selon la.revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise ladite étape d'excavation en utilisant ledit

organe excavateur extérieur et ledit organe excavateur inté-

rieur introduit de façon coulissante dans ledit organe exca-

vateur extérieur, organes qui peuvent être mis en rotation de

façon indépendante, dans le même sens ou en sens inverse.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de réglage de la pression inclut une première étape de réglage de la pression pour régler la pression d'injection du matériau durcissant, une seconde étape de réglage de la pression pour régler la pression d'évacuation afin d'évacuer la boue hors de l'espace excavé par la tige d'injection, et une troisième étape de réglage de pression pour régler la pression dans l'espace excavé grâce à un élément élastique (20) en association avec la première étape de réglage de la pression.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape d'injection inclut une première étape d'injection pour injecter le matériau durcissant et une seconde étape d'injection pour injecter un agent de commande

du durcissement après l'injection du matériau durcissant.

5. Appareil du type universel pour renforcer et consolider une région prédéterminée dans le sol ou le terrain, caractérisé en ce qu'il comprend: - un tige excavatrice double pour former un espace excavé dans la région prédéterminée, qui inclut un organe excavateur extérieur (56) dont l'extrémité supérieure est pourvue d'un foret et un organe excavateur intérieur dont l'extrémité supérieure est pourvue d'un foret, ledit organe excavateur intérieur étant placé en pouvant coulisser et tourner dans ledit organe excavateur extérieur, - une tige d'injection (10) qui inclut un capteur de pression (14) pour mesurer la pression dans l'espace excavé, un élément (20) de réglage de pression dilatable élastiquement pour ajuster la pression dans l'espace excavé, un orifice d'évacuation (21) pour évacuer la boue et la liaison hors de l'espace excavé, et une pluralité de buses d'injection incluant une première buse (12) pour injecter un agent de commande du durcissement, une seconde buse (17) pour injecter un matériau durcissant et une troisième buse (18) pour injecter de l'eau ou de l'air pressuré, et - une unité motrice pour entraîner sélectivement ladite tige excavatrice double et ladite tige d'injection en

translation et en rotation.

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite unité motrice inclut un premier moyen moteur (31) et un second moyen moteur (32) qui sont déplacés

indépendamment et reliés respectivement audit organe excava-

teur extérieur et audit organe excavateur intérieur, si bien que ledit organe excavateur extérieur et ledit organe excavateur intérieur sont mis en rotation dans le même sens

ou en sens inverse.

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit organe excavateur extérieur et ledit organe excavateur intérieur sont respectivement reliés à ladite

unité motrice par des tiges de liaison.

8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite tige d'injection est mécaniquement reliée audit second moyen moteur de ladite unité motrice après que ledit organe excavateur intérieur a été retiré dudit organe

excavateur extérieur.

9. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément de réglage de pression est situé entre ladite seconde buse d'injection et ledit orifice

drévacuation et est dilaté par une pression pneumatique.

10. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite tige d'injection contient une pluralité de canalisations par lesquelles le matériau durcissant, l'eau ou l'air pressurisé et l'agent de commande du durcissement sont amenés auxdites buses d'injection, la pression pneumatique est amenée audit élément de réglage de pression et la boue est évacuée de l'orifice d'évacuation jusqu'à l'extérieur de

l'espace excavé.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite tige de liaison contient une pluralité de canalisations correspondant auxdites canalisations se

trouvant dans ladite tige d'injection.

12. Appareil selon la revendication 5, caractérisé

en ce que la seconde buse pour injecter le matériau durcis-

sant est entourée par ladite troisième buse pour injecter

l'eau ou l'air pressurisé.

13. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite première buse d'injection pour injecter l'agent de commande du durcissement est placée près de l'extrémité avant de ladite tige d'injection.

14. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit orifice d'évacuation est placé du côté opposé

par rapport à ladite seconde buse d'injection.

15. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite seconde buse d'injection est pourvue d'un capot (19) qui est monté dé façon coulissante entre des

positions ouverte et fermée.

16. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite première buse d'injection est pourvue d'un capot (13) qui est monté de façon coulissante entre des

positions ouverte et fermée.

17. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit orifice d'évacuation est pourvu d'un capot qui est monté de façon coulissante entre des positions

ouverte et fermée.

18. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite tige d'injection contient en outre au moins une batterie pour actionner lesdits capots et activer ledit

capteur de pression.

19. Appareil selon la revendication 5, caractérisé

en ce que ladite tige d'injection est pourvue en son extré-

mité avant (27) d'un foret excavateur.

20. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit orifice d'évacuation inclut un injecteur (51) pour produire une pression d'aspiration afin d'aspirer la

boue dans ledit orifice.

21. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que la pression d'aspiration produite par ledit injecteur est commandée en réponse à la pression dans

l'espace excavé mesurée par ledit capteur de pression.