FR3023577B1 - Procede de forage d'un sol a l'aide d'un bras robotise - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de forage d'un sol selon une direction de forage, dans lequel : on fournit au moins un premier et un deuxième tubes de forage (40,42) ; on fournit un bras de manipulation (12) articulé et motorisé muni d'un organe de préhension (30) ; on saisit le premier tube de forage (40) à l'aide de l'organe de préhension (30) ; on déplace l'organe de préhension selon la direction de forage afin d'enfoncer le premier tube de forage dans le sol, l'organe de préhension libère le premier tube de forage ; puis on saisit le deuxième tube de forage et on fixe le deuxième tube de forage avec le premier tube de forage ; et on déplace l'organe de préhension afin d'enfoncer dans le sol les premier et deuxième tubes de forage.

Description

Arrière-plan de l'invention
La présente invention concerne le domaine des travaux géotechniques, et notamment les procédés de forage de sol, dans tous types de terrains, le forage pouvant être en particulier horizontal, vertical ou incliné
Traditionnellement, les machines de forage sont équipées de grandes glissières qui ont pour fonction de guider le déplacement des tubes de forage. Une telle glissière, dont un exemple est illustré en figure 12, forme à la fois un guide en translation et un support au tube de forage, étant souligné que l'organe de forage est le plus souvent constitué d'une pluralité de tubes de forage mis bout à bout. A cet effet, la glissière présente une longueur sensiblement supérieure à l'élément unitaire du tube de forage, c'est-à-dire généralement de l'ordre de cinq mètres. L'utilisation d'une glissière présente plusieurs inconvénients.
Tout d'abord, comme la glissière forme un guide ayant une taille plus importante que chaque élément unitaire de tube de forage, elle présente un poids très important. En effet, la glissière doit supporter à la fois le poids de l'élément unitaire de tube de forage mais également son poids propre, ainsi que le poids de la tête de forage et les efforts liés au forage. Il s'ensuit que la glissière est très lourde et particulièrement encombrante.
En raison du poids et de l'encombrement important de la glissière, la machine de forage doit être équipée d'un mécanisme de déplacement et d'orientation de la glissière qui est complexe, lourd et encombrant.
Enfin, le porteur doit également être dimensionné pour pouvoir porter à la fois le mécanisme de déplacement et d'orientation, la glissière ainsi que le premier tube, ce qui impose d'utiliser un porteur puissant qui sera donc encombrant et onéreux.
Objet et résumé de l'invention
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de forage dans le sol dont la mise en oeuvre est plus aisée et moins encombrante. A cet effet, l'invention concerne un procédé de forage d'un sol selon une direction de forage, dans lequel : on fournit au moins un premier et un deuxième tubes de forage, chacun ayant une première extrémité et une seconde extrémité opposée à la première extrémité, la seconde extrémité du deuxième tube de forage étant solidarisable avec la première extrémité du premier tube de forage ; on fournit un bras de manipulation articulé et motorisé muni d'un organe de préhension ; on saisit le premier tube de forage par sa première extrémité à l'aide de l'organe de préhension ; on aligne le premier tube de forage avec la direction de forage à l'aide du bras de manipulation ; on déplace l'organe de préhension, selon la direction de forage, afin d'enfoncer le premier tube de forage dans le sol ; après avoir enfoncé le premier tube de forage dans le sol, l'organe de préhension libère le premier tube de forage ; puis on saisit le deuxième tube de forage par sa première extrémité à l'aide de l'organe de préhension ; on déplace l'organe de préhension afin d'amener la seconde extrémité du deuxième tube de forage au regard de la première extrémité du premier tube de forage ; on fixe la seconde extrémité du deuxième tube de forage avec la première extrémité du premier tube de forage ; et on déplace l'organe de préhension selon la direction de forage afin d'enfoncer dans le sol le deuxième tube de forage fixé au premier tube de forage.
Au sens de l'invention, par tube de forage, on entend également les tiges de forage qui peuvent avoir un diamètre inférieur aux tubes de forage.
On comprend donc que le bras de manipulation permet notamment de saisir les premier et deuxième tubes de forage, de les aligner avec la direction de forage, de les solidariser l'un à l'autre afin de former un ensemble tubulaire de forage de grande longueur et d'introduire dans le sol ledit ensemble.
On comprend par ailleurs que l'étape d'alignement consiste à aligner l'axe longitudinal du tube de forage avec la direction de forage.
La fixation du deuxième tube de forage au premier tube de forage est réalisée en agissant sur l'organe de préhension, par exemple par une translation de l'organe de préhension dans le cas d'un clampage, ou par une rotation dans le cas d'un vissage.
De préférence, le deuxième tube de forage est également aligné avec la direction de forage avant sa solidarisation au premier tube de forage.
De préférence, le bras de manipulation est un robot articulé, présentant un nombre de degré de liberté suffisants pour permettre de positionner et de déplacer l'organe de préhension, notamment selon une trajectoire rectiligne confondue avec la direction de forage.
Grâce à l'invention, l'introduction des tubes de forage dans le sol ne nécessite pas la présence d'une glissière, dans la mesure où c'est le bras de manipulation qui assure l'alignement des tubes de forage avec la direction de forage.
La poussée selon la direction de forage est avantageusement obtenue par le déplacement de l'organe de préhension selon la direction de forage. Plus précisément, l'actionnement du bras de manipulation a pour effet de déplacer l'organe de préhension selon la direction de forage, et donc de pousser le premier tube de forage selon la direction de forage.
Pour enfoncer le premier tube de forage dans le sol, l'organe de préhension exerce une poussée sur le premier tube de forage selon la direction de forage.
Selon l'invention, le sol à forer peut être horizontal, vertical, ou bien encore, incliné. En particulier, le procédé selon l'invention pourra être mis en œuvre dans le cas du forage d'une paroi sensiblement verticale.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les premier et deuxième tubes de forage sont stockés dans au moins une zone de stockage disposée à proximité du bras de manipulation. On comprend que l'organe de préhension vient chercher successivement les premier et deuxième tubes de forage dans la zone de stockage. On comprend que grâce à l'invention, les tubes de forage peuvent être stockés de manière non nécessairement ordonnée, le bras de manipulation étant agencé pour venir prendre les tubes de forage par l'une de leurs extrémités, quelle que soit leur orientation, avant de les aligner.
Sans sortir du cadre de la présente invention, le procédé selon l'invention peut être répété afin d'introduire dans le sol un ensemble tubulaire de forage composé d'un nombre de tubes de forage supérieur à deux.
Préférentiellement, après l'opération de forage, l'organe de préhension est également utilisé pour extraire l'ensemble tubulaire de forage en désaccouplant les tubes de forage les uns des autres afin de les retirer successivement du sol, et enfin pour les déposer dans la zone de stockage.
Aussi, le procédé de forage selon l'invention est plus rapide et plus aisé à mettre en œuvre que les procédés de l'art antérieur dans lesquels des outillages complémentaires et spécifiques sont généralement nécessaires pour aller chercher et placer les tubes de forage dans la glissière.
Avantageusement, on enfonce le premier tube de forage dans le sol en le mettant en rotation tout en le poussant selon la direction de forage.
Avantageusement, on enfonce le premier tube de forage dans le sol en le faisant vibrer tout en le poussant selon la direction de forage.
De préférence, mais pas nécessairement, la mise en vibration est combinée à une mise en rotation du premier tube de forage.
Selon un mode de mise en œuvre avantageux, on fournit en outre un organe de retenue ayant un axe qui est sensiblement parallèle à la direction de forage, on place l'organe de retenue en regard du sol à forer, et on enfonce le premier tube de forage dans le sol après avoir introduit la seconde extrémité du premier tube de forage au travers de l'organe de retenue. L'organe de retenue a pour fonction de bloquer axialement le déplacement du premier tube de forage, par exemple pour maintenir le premier tube de forage dans le sol pendant sa fixation au deuxième tube de forage.
De manière préférentiel, l'organe de retenue est préalablement fixé au sol. Selon un exemple de mise en œuvre, l'organe de retenue est fixé à la paroi à forer.
Préférentiellement, mais non nécessairement, l'organe de retenue comporte des moyens de guidage pour faciliter le guidage du premier tube de forage.
En variante, l'organe de retenue est disposé en regard de la paroi à forer, sans y être fixé.
Avantageusement, pendant l'enfoncement du premier tube de forage dans le sol, on maintient le premier tube de forage dans l'alignement de la direction de forage en ajustant le cas échéant la position et/ou l'orientation de l'organe de préhension.
On comprend que le contrôle de l'alignement du premier tube de forage permet de corriger la trajectoire du forage. L'ajustement de la position et/ou de l'orientation de l'organe de préhension est réalisé périodiquement, de préférence en temps réel, en conséquence de quoi la trajectoire de forage est corrigée périodiquement pendant le forage. L'invention porte également sur une installation de forage d'un sol, selon une direction de forage, mettant en œuvre le procédé de forage selon l'invention, qui comporte : au moins un premier et un deuxième tubes de forage, chacun ayant une première extrémité et une seconde extrémité opposée à la première extrémité, la seconde extrémité du deuxième tube de forage étant solidarisable avec la première extrémité du premier tube de forage ; un bras de manipulation comportant : un organe de préhension configuré pour saisir l'un ou l'autre des premier et deuxième tubes de forage par leurs premières extrémités ; des moyens d'alignement pour aligner le premier tube de forage avec la direction de forage ; des moyens pour enfoncer le premier tube de forage dans le sol selon la direction de forage ; des moyens pour fixer la seconde extrémité du premier tube de forage à la première extrémité du premier tube de forage ; des moyens pour déplacer l'organe de préhension selon la direction de forage afin d'enfoncer dans le sol le deuxième tube de forage fixé au premier tube de forage.
Comme mentionné précédemment, le bras de manipulation présente plusieurs degrés de liberté permettant d'orienter et déplacer l'organe de préhension, notamment selon une direction rectiligne.
Les moyens pour enfoncer l'un ou l'autre des premier et deuxième tubes de forage dans le soi sont agencés pour déplacer selon la direction de forage l'organe de préhension qui tient le tube de forage par sa première extrémité. Pour ce faire, l'organe de préhension exerce une poussée sur le tube de forage, orientée selon la direction de forage. De préférence, le bras de manipulation comporte un bras qui exerce une poussée sur l'organe de préhension, cette poussée étant dirigée selon la direction de forage.
Selon un aspect avantageux de l'invention, le bras de manipulation est dépourvu de glissière longiforme de guidage des tubes de forage. Autrement dit, le bras de manipulation ne comporte pas de glissière telle que celle de la figure 12 dont la longueur est sensiblement égale ou supérieure à celle du tube de forage.
De préférence, la poussée exercée par l'organe de préhension sur le premier tube de forage est déterminée, et préférentiellement corrigée, pendant la durée du forage.
Encore de préférence, la vitesse de pénétration du premier tube de forage est déterminée, et préférentiellement corrigée, pendant la durée du forage.
Pour ce faire, le bras de manipulation comporte des capteurs de déplacement et des capteurs d'efforts permettant de déterminer la vitesse de pénétration des tubes de forage, ainsi que les efforts appliqués sur lesdits tubes de forage. Ces valeurs peuvent être comparées périodiquement, de préférence en temps réel, à des valeurs cibles. L'opérateur peut alors modifier la force de poussée ou la vitesse de déplacement de l'organe de préhension afin de corriger ces valeurs. Selon une variante avantageuse, les corrections sont effectuées de manière automatique.
Les moyens d'alignement ont pour fonction d'aligner l'axe longitudinal des tubes de forage avec la direction de forage.
Avantageusement, l'installation comporte en outre des moyens de mesure pour déterminer la position et l'orientation spatiale de l'organe de préhension, et les moyens d'alignement utilisent les données de mesures fournies par les moyens de mesure.
Les moyens d'alignement permettent également de corriger la trajectoire du tube de forage pendant la durée de forage, afin de s'assurer que la trajectoire du forage reste rectiligne pendant le forage.
Les moyens de mesure permettent de déterminer périodiquement, de préférence en temps réel, la position et l'orientation de l'organe de préhension, et par voie de conséquence la position et l'orientation du tube de forage maintenu par l'organe de préhension.
Aussi, de préférence, le bras de manipulation est asservi en trajectoire, en vitesse et en efforts.
Alternativement, les moyens d'alignement comportent avantageusement un capteur apte à suivre un rayon laser définissant la direction de forage.
Avantageusement, l'installation selon l'invention comporte en outre un organe de retenue ayant un axe qui est sensiblement parallèle à la direction de forage, l'organe de retenue étant agencé pour être traversé par l'un ou l'autre des premier et deuxième tubes de forage.
De préférence, l'organe de retenue comporte en outre un dispositif de blocage commandable pour bloquer la translation du premier tube de forage par rapport au sol selon la direction de forage.
Par exemple, le dispositif de blocage sera actionné de manière à bloquer le premier tube de forage dans le sol pendant que l'organe de préhension solidarisera, par exemple par clampage ou vissage, le deuxième tube de forage au premier tube de forage.
Le dispositif de blocage pourra également être actionné pendant la phase de retrait des tubes de forage, afin de maintenir en place le premier tube de forage pendant que l'organe de préhension désolidarise le deuxième tube de forage du deuxième tube de forage.
Selon un mode de réalisation avantageux, l'organe de retenue comporte en outre une tête rotative permettant la mise en rotation d'au moins le premier tube de forage lorsque ledit premier tube de forage coopère avec l'organe de retenue.
Dans ce mode de réalisation, l'organe de préhension exerce seulement une poussée sur le tube de forage, orientée selon la direction de forage, pendant que la tête rotative de l'organe de retenue le met en rotation.
Avantageusement, le bras de manipulation comporte en outre une tête d'actionnement permettant la mise en rotation et/ou en vibration d'au moins le premier tube de forage.
Selon un mode réalisation, l'organe de préhension comporte ladite tête d'actionnement.
Selon un autre mode de réalisation, l'installation comporte en outre au moins une tige de forage, et l'organe de préhension est en outre configuré pour saisir la tige de forage et l'insérer dans le premier tube de forage introduit dans le sol.
Selon une variante, on insère tout d'abord le premier tube de forage dans le sol avant d'introduire la tige de forage dans le premier tube de forage. Selon une autre variante, on insère la tige de forage dans le premier tube de forage avant d'introduire l'ensemble dans le sol.
Enfin, selon un mode de réalisation préféré, le bras de manipulation est un robot articulé présentant au moins trois points d'articulation.
Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre l'installation selon l'invention avant le début des opérations de forage ; - la figure 2 illustre l'étape de saisie du premier tube de forage par l'organe de préhension ; - la figure 3 illustre l'étape d'alignement du premier tube de forage avec la direction de forage ; - la figure 4 illustre l'étape d'enfoncement du premier tube de forage dans le sol ; - la figure 5 illustre l'étape de déplacement du deuxième tube de forage après qu'il a été saisi par l'organe de préhension; - la figure 6 illustre l'étape de fixation du deuxième tube de forage au premier tube de forage ; - la figure 7 illustre l'étape d'enfoncement du deuxième tube de forage, fixé au premier tube de forage, dans le sol ; - la figure 8 illustre une variante de réalisation dans laquelle l'installation comporte un organe de retenue muni d'une tête d'actionnement rotative ; - la figure 9 illustre une autre variante dans laquelle l'organe de retenue est posé devant la paroi à forer ; - la figure 10 illustre un mode de réalisation de l'organe de retenue utilisé lorsque la direction de forage est horizontale ; - la figure 11 illustre un mode de réalisation de l'organe de retenue utilisé lorsque la direction de forage est verticale ; et - la figure 12 illustre un exemple d'une installation de forage selon l'art antérieur.
Description détaillée de l'invention
Sur la figure 1, on a illustré un exemple de réalisation d'une installation 10 de forage d'un sol S conforme à la présente invention. Comme il sera décrit plus en détail ci-dessous, cette installation permet notamment de réaliser des forages dans une paroi P verticale selon une direction de forage D horizontale.
Sans sortir du cadre de la présente invention, la paroi P pourra présenter une autre configuration, tandis que la direction de forage D pourra être inclinée par rapport à l'horizontale, ou bien être verticale. L'installation 10 comporte un bras de manipulation 12 articulé et motorisé qui, dans cet exemple, est un robot présentant plusieurs axes d'articulation référencés XI, X2, X3, X4, X5.
Plus précisément, le bras de manipulation comporte une première portion 14 qui peut pivoter autour d'un axe de rotation vertical XI, une deuxième portion 16 qui peut pivoter par rapport à la première portion 14 autour d'un axe de rotation X2, une troisième portion 18 qui peut pivoter par rapport à la deuxième portion 16 autour d'un axe de rotation X3, une quatrième portion 20 articulée par rapport à la troisième portion 18.
Le bras de manipulation 12 comporte en outre un organe de préhension 30 qui est articulé par rapport à la quatrième portion 20. Comme on le constate, l'organe de préhension est disposé à l'extrémité du bras de manipulation. Le bras de manipulation 12 comporte des moyens d'actionnement, non représentés ici, qui permettent de mettre en mouvement les différentes portions les unes par rapport aux autres de manière à orienter et déplacer dans l'espace l'organe de préhension 30. Ce type de bras de manipulation est notamment fabriqué par les sociétés KUKA ou FANUC. En revanche, l'utilisation d'un tel bras de manipulation dans le cadre d'un forage d'un sol selon la présente invention n'est pas décrite dans l'art antérieur.
Dans cet exemple, les articulations et les différentes portions sont présentées de manière schématique. Il est entendu que le bras de manipulation est configuré pour permettre notamment un déplacement rectiligne de l'organe de préhension mobile, et notamment selon la direction de forage D.
Dans cet exemple, l'installation 10 comporte par ailleurs plusieurs tubes de forage, à savoir dans cet exemple, un premier tube de forage 40 ayant une longueur L, un deuxième tube de forage 42 et un troisième tube de forage 44. Chacun des premier, deuxième et troisième tubes de forage comporte une première extrémité 40a, 42a, 44a et une seconde extrémité 40b, 42b, 44b opposée à la première extrémité. Chacun de ces tubes de forage présente un axe longitudinal. Ces tubes sont prévus pour être solidarisés les uns aux autres, bout à bout, afin de former un ensemble tubulaire de forage de grande longueur. Bien entendu, sans sortir du cadre de la présente invention, ces tubes pourraient se présenter sous la forme de tiges de forage.
Par ailleurs, le bras de manipulation est dépourvu de glissière longiforme de guidage des tubes de forage que l'on voit sur la figure 12 illustrant une installation de l'art antérieur.
Comme on le constate sur la figure 1, la deuxième extrémité 40b du premier tube de forage 40 porte un outil de forage 41, dans cet exemple, un taillant.
En outre, la seconde extrémité 42b du deuxième tube de forage 42 est solidarisable avec la première extrémité 40a du premier tube de forage 40. Dans cet exemple, la solidarisation du premier tube de forage avec le deuxième tube de forage est réalisée par vissage. L'organe de préhension 30 est configuré pour saisir l'un ou l'autre des premier, deuxième et troisième tubes de forage par leurs premières extrémités.
Dans l'exemple de la figure 2, l'organe de préhension 30 vient saisir le premier tube de forage 40 par sa première extrémité 40a. Pour ce faire, l'organe de préhension 30 comporte des moyens formant pince 31 qui viennent serrer la première extrémité 40a du premier tube 40. Le premier tube de forage 40 forme alors un prolongement de l'organe de préhension 30.
On précise que l'organe de préhension 30 comporte en outre une tête d'actionnement 32 qui, dans cet exemple, permet la mise en rotation et en vibration du premier tube de forage 40.
Dans cet exemple, l'installation 10 comporte en outre un organe de retenue50 ayant un axe A qui est sensiblement parallèle à la direction de forage D.
Dans l'exemple de la figure 1, l'organe de retenue 50 est fixé solidairement à la paroi P par l'intermédiaire de moyens de fixation 52, 54. L'organe de retenue 50 présente la forme d'un manchon de manière à pouvoir être traversé par l'un ou l'autre des premier, deuxième et troisième tubes de forage. Toujours dans l'exemple de la figure 1, l'organe de retenue 50 comporte en outre un dispositif de blocage commandable 56, qui sera décrit plus en détail ci-dessous, pour bloquer la translation du premier tube de forage par rapport au sol selon la direction de forage D.
Le bras de manipulation 12 comporte par ailleurs des moyens 60 pour enfoncer le premier tube de forage 40 dans le sol S selon la direction de forage D. Dans cet exemple, les moyens pour enfoncer le premier tube de forage comportent les différentes portions 14, 16, 18, 20 constitutives du bras de manipulation et les moyens d'actionnement permettant de bouger les différentes portions les unes par rapport aux autres, de manière à exercer une poussée rectiligne sur l'organe de préhension, cette poussée étant dirigée selon la direction de forage D.
Cette étape d'enfoncement du premier tube de forage 40 dans le sol S est illustrée en figures 3 et 4.
Le bras de manipulation comporte par ailleurs des moyens d'alignement 70 pour aligner le premier tube de forage 40 avec la direction de forage D, les moyens d'alignement comportant dans cet exemple les différentes portions constitutives du bras de manipulation et les moyens d'actionnement, ces derniers permettant d'aligner l'axe longitudinal du premier tube de forage avec la direction de forage D.
On précise que l'installation comporte en outre des moyens de mesure 69, illustrés en figure 4, pour déterminer la position et l'orientation spatiale de l'organe de préhension 30, ces moyens de mesure comprenant dans cet exemple un ou plusieurs gyroscopes, ou tout autre capteur de position et d'orientation spatiale.
Les moyens d'alignement utilisent les données de mesures fournies par les moyens de mesure 69 afin d'aligner l'axe longitudinal du premier tube de forage 40 avec la direction de forage D.
Comme illustré en figure 3, après avoir saisi le premier tube de forage 40, l'organe de préhension 30 est déplacé de manière à ce que l'outil de forage 41 soit engagé dans l'organe de retenue 50. Le bras de manipulation est ensuite actionné de manière à exercer une poussée rectiligne sur l'organe de préhension 30 dirigé selon la direction de forage D de manière à enfoncer le premier tube de forage dans le sol S.
Concomitamment à la poussée exercée sur le premier tube de forage 40 par l'organe de préhension 30, la tête d'actionnement 32 est actionnée de manière à mettre en rotation le premier tube de forage 40.
Dans cet exemple, la tête d'actionnement comporte également un générateur de vibrations pour faire vibrer le premier tube de forage 40.
Dit autrement, on enfonce le premier tube de forage dans le sol en le mettant en rotation tout en le faisant vibrer et en le poussant selon la direction de forage D, comme représenté sur la figure 4.
Après avoir enfoncé le premier tube de forage 40 dans le sol S, le dispositif de blocage 56 est actionné afin d'empêcher tout déplacement axial du premier tube de forage 40. L'organe de préhension 30 libère la première extrémité 40a du premier tube de forage 40, et va chercher le deuxième tube de forage 42 en le saisissant par sa première extrémité 42a.
Le bras de manipulation est ensuite actionné de manière à aligner Taxe longitudinal du deuxième tube de forage 42 avec la direction de forage D. L'organe de préhension 30 est alors déplacé de manière à amener la seconde extrémité 42b du deuxième tube de forage 42 en regard de la première extrémité 40a du premier tube de forage 40. On réalise alors la solidarisation du deuxième tube de forage 42 avec le premier tube de forage 40, par vissage, en faisant tourner à l'aide de la tête d'actionnement 32 le deuxième tube de forage 42 afin de visser la deuxième extrémité du deuxième tube de forage à la pièce d'extrémité du premier tube de forage 40 bloqué dans le sol grâce au dispositif de blocage 56.
On comprend donc que le bras de manipulation 12 comporte également des moyens 80 pour fixer la seconde extrémité 42b du deuxième tube 42 à la première extrémité 40a du premier tube de forage 40, dans cet exemple, lesdits moyens comprenant notamment la tête d'actionnement de l'organe de préhension 30.
Après que le deuxième tube de forage 42 a été solidarisé au premier tube de forage 40, et plus précisément après la fixation de la seconde extrémité du deuxième tube de forage avec la première extrémité du premier tube de forage, le dispositif de blocage 56 est relâché afin de permettre la libre translation du premier tube de forage 40 selon la direction de forage D. On déplace alors l'organe de préhension 30 selon la direction de forage D afin d'enfoncer dans le sol le deuxième tube de forage fixé au premier tube de forage. Ce mouvement de déplacement est donc une translation réalisée selon la direction du forage D.
De même, le deuxième tube de forage 42 sera mis en rotation lors du déplacement de l'organe de préhension 30, de façon à entraîner en rotation l'outil de forage 41. On fait également vibrer le deuxième tube de forage. Cette étape est illustrée en figure 7.
Ainsi, dans l'exemple de mise en œuvre du procédé de forage selon l'invention, illustré aux figures 1 à 7, on fournit un premier et un deuxième tubes de forage 40, 42, chacun ayant une première extrémité 40a, 42a et une seconde extrémité 40b, 42b opposée à la première extrémité, la seconde extrémité du deuxième tube de forage étant solidarisable avec la première extrémité du premier tube de forage ; on fournit un bras de manipulation 12 muni d'un organe de préhension mobile 30 ; on saisit le premier tube de forage 40 par sa première extrémité 40a à l'aide de l'organe de préhension 30 ; on aligne le premier tube de forage avec la direction de forage D à l'aide du bras de manipulation 12, et plus spécifiquement grâce à un ajustement de la position de l'organe de préhension 30 ; on déplace l'organe de préhension 30 selon la direction de forage afin d'enfoncer le premier tube de forage 40 dans le sol tout en mettant en rotation le premier tube de forage ; après avoir enfoncé le premier tube de forage 40 dans le sol, l'organe de préhension 30 libère le premier tube de forage ; puis on saisit le deuxième tube de forage 42 par sa première extrémité 42a à l'aide de l'organe de préhension 30 ; on déplace l'organe de préhension 30 afin d'amener la seconde extrémité du deuxième tube de forage au regard de la première extrémité du premier tube de forage ; on fixe par vissage la seconde extrémité 42b du deuxième tube de forage 42 avec la première extrémité 40a du premier tube de forage 40 en faisant tourner la tête d'actionnement 32; et on déplace l'organe de préhension 30 selon la direction de forage D afin d'enfoncer dans le sol le deuxième tube de forage fixé au premier tube de forage.
Par ailleurs, pendant l'enfoncement du premier tube de forage 40 dans le sol et également pendant l'enfoncement du deuxième tube de forage dans le sol, on maintient les premier et deuxième tubes de forage dans l'alignement de la direction de forage en comparant périodiquement la trajectoire réelle du forage et la direction de forage désirée D et en ajustant, le cas échéant, la position et l'orientation spatiale de l'organe de préhension 30, afin de corriger la trajectoire.
Sur la figure 8, on a illustré un mode de réalisation dans lequel l'organe de retenue 50 comporte en outre une tête rotative 55 qui permet la mise en rotation du premier tube de forage 40 lorsque le premier tube de forage 40 coopère avec l'organe de retenue 50. Autrement dit, dans le mode de réalisation de la figure 13, la tête rotative est située dans l'organe de retenue 50 et non pas dans l'organe de préhension 30.
On comprend donc que la tête rotative 55 est agencée pour mettre en rotation le premier tube de forage 40 pendant que l'organe de préhension 30 se déplace de manière à enfoncer le premier tube de guidage 40 dans le sol.
Dans la variante de la figure 9, l'organe de retenue 50 est disposé en regard de la paroi P à forer, sans y être fixé. L'organe de retenue 50 est posé sur le sol par le biais d'un pied 57.
Sur la figure 10, on a illustré l'organe de retenue 50 lorsque le forage est horizontal. Dans cet exemple, l'organe de retenue 50 comporte des mors hydrauliques 56 montés sur une plaque 57.
Sur la figure 11, on a illustré une variante de l'organe de retenue 50 utilisé lorsque le forage est vertical. Dans cet exemple, l'organe de retenue 50 comporte un système de guillotine rabattable 59 avec retenue par frottement du premier tube de guidage 40.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de forage d'un sol selon une direction de forage, dans lequel : on fournit au moins un premier et un deuxième tubes de forage (40,42), chacun ayant une première extrémité (40a,42a) et une seconde extrémité (40b,42b) opposée à la première extrémité, la seconde extrémité du deuxième tube de forage étant solidarisable avec la première extrémité du premier tube de forage ; on fournit un bras de manipulation (12) articulé et motorisé, dépourvu de glissière et muni d'un organe de préhension (30) ; on saisit le premier tube de forage (40) par sa première extrémité (40a) à l'aide de l'organe de préhension (30) ; on aligne le premier tube de forage avec la direction de forage (D) à l'aide du bras de manipulation (12) ; on déplace l'organe de préhension (30) selon la direction de forage par actionnement du bras de manipulation afin d'enfoncer le premier tube de forage dans le sol ; après avoir enfoncé le premier tube de forage dans le sol, l'organe de préhension (30) libère le premier tube de forage ; puis on saisit le deuxième tube de forage (42) par sa première extrémité (42a) à l'aide de l'organe de préhension (30) ; on déplace l'organe de préhension (30) afin d'amener la seconde extrémité du deuxième tube de forage au regard de la première extrémité du premier tube de forage ; on fixe la seconde extrémité (42b) du deuxième tube de forage (42) avec la première extrémité (40a) du premier tube de forage (40) ; et on déplace l'organe de préhension (30) selon la direction de forage afin d'enfoncer dans le sol ie deuxième tube de forage fixé au premier tube de forage.
  2. 2. Procédé de forage selon la revendication 1, dans lequel, on enfonce le premier tube de forage (40) dans le sol en le mettant en rotation tout en le poussant selon la direction de forage.
  3. 3. Procédé de forage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, on enfonce le premier tube de forage (40) dans le sol en le faisant vibrer tout en le poussant selon la direction de forage.
  4. 4. Procédé de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel on fournit en outre un organe de retenue(50) ayant un axe de guidage (A) sensiblement parallèle à la direction de forage, on place l'organe de retenue en regard du sol à forer, et dans lequel on enfonce le premier tube de forage dans le sol après avoir introduit la seconde extrémité du premier tube de forage au travers de l'organe de retenue.
  5. 5. Procédé de forage selon la revendication 4, dans lequel l'organe de retenue (50) est préalablement fixé au sol.
  6. 6. Procédé de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, pendant l'enfoncement du premier tube de forage (40) dans le sol, on maintient le premier tube de forage (40) dans l'alignement de la direction de forage en ajustant le cas échéant la position et/ou l'orientation de l'organe de préhension (30).
  7. 7. Installation (10) de forage d'un sol (S) selon une direction de forage (D), mettant en œuvre le procédé de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte : au moins un premier et un deuxième tubes de forage (40,42), chacun ayant une première extrémité (40a,42a) et une seconde extrémité (40b,42b,44b) opposée à la première extrémité, la seconde extrémité (42b) du deuxième tube de forage (42) étant solidarisable avec la première extrémité (40a) du premier tube de forage (40) ; un bras de manipulation (12) articulé et motorisé, le bras de manipulation étant dépourvu de glissière et comportant : un organe de préhension (20) configuré pour saisir l'un ou l'autre des premier et deuxième tubes de forage par leurs premières extrémités ; des moyens d'alignement (70) pour aligner le premier tube de forage (40) avec la direction de forage (D) ; des moyens (60) pour actionner le bras de manipulation pour déplacer l'organe de préhension selon la direction de forage (D) afin d'enfoncer le premier tube de forage (40) dans le sol (S) selon la direction de forage (D) ; des moyens (80) pour fixer la seconde extrémité (40b) du deuxième tube de forage (42) à la première extrémité (40a) du premier tube de forage (40) ; et des moyens pour déplacer l'organe de préhension selon la direction de forage afin d'enfoncer dans le sol le deuxième tube de forage fixé au premier tube de forage.
  8. 8. Installation de forage selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un organe de retenue (50) ayant un axe sensiblement parallèle à la direction de forage (D), l'organe de retenue étant agencé pour être traversé par l'un ou l'autre des premier et deuxième tubes de forage (40,42).
  9. 9. Installation de forage selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'organe de retenue (50) comporte en outre un dispositif de blocage commandable (56) pour bloquer la translation du premier tube de forage par rapport au sol selon la direction de forage.
  10. 10. Installation de forage selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que l'organe de retenue (50) comporte en outre une tête rotative (55) permettant la mise en rotation d'au moins le premier tube de forage (40) lorsque ledit premier tube de forage (40) coopère avec l'organe de retenue.
  11. 11.Installation (30) de forage selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée en ce que le bras de manipulation (12) comporte en outre une tête d'actionnement (32) permettant la mise en rotation et/ou en vibration d'au moins le premier tube de forage (40).
  12. 12. Installation de forage selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de mesure (69) pour déterminer la position et l'orientation spatiale de l'organe de préhension (30), et en ce que les moyens d'alignement utilisent les données de mesures fournies par les moyens de mesure.
  13. 13.Installation de forage selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins une tige de forage, et en ce que l'organe de préhension est en outre configuré pour saisir la tige de forage et l'insérer dans le premier tube de forage introduit dans le sol.
  14. 14.Installation de forage selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisée en ce que le bras de manipulation est un robot articulé présentant au moins trois points d'articulation.
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