WO2014006204A2 - Drilling device and method - Google Patents

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WO2014006204A2
WO2014006204A2 PCT/EP2013/064304 EP2013064304W WO2014006204A2 WO 2014006204 A2 WO2014006204 A2 WO 2014006204A2 EP 2013064304 W EP2013064304 W EP 2013064304W WO 2014006204 A2 WO2014006204 A2 WO 2014006204A2
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drilling
galleries
thrust
tubes
heads
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PCT/EP2013/064304
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WO2014006204A3 (en
Inventor
Fabien JOUANICOT
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Astrium Sas
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/046Directional drilling horizontal drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/008Driving transverse tunnels starting from existing tunnels

Definitions

  • the present invention relates to a device and a drilling method for drilling tunnels or galleries of medium size and long. It applies in particular to the digging of horizontal tunnels for the underground storage of packages of dangerous products.
  • Horizontal tunnel bores are made using drilling devices consisting of mini or micro-tunnel boring machines that use techniques derived from those of tunnel boring machines.
  • the mini or micro-tunnel boring machines are small diameter tunnel boring machines, ie with an inside diameter of 1,800 mm.
  • FIG. 1 An example of such a device is shown schematically in FIG. 1
  • Such a tunnel boring machine comprises a drilling head 1 provided with a shield which is pushed forward by a tube train 2 forming a sliding support whose progress is obtained by jacks 3 installed in a fixed station in a well. tunnel attack or gallery.
  • the drill head generally includes:
  • one or more cylinders for orienting the front portion comprising the cutting head
  • the tube train 2 is pushed by the rear using the jacks 3 installed in the well or working duct.
  • the number of cylinders installed depends on the diameter of the TBM.
  • the cylinders 3 rely on a reaction mass 4 built in the conduit 5 from which the gallery to drill.
  • Each jack has for example a unit pushing force of the order of 300 tons.
  • a support frame 6 supports the tubes 2 and forms a guide system for the tubes and for a thrust plate 7.
  • the size of the well or work pipe depends on the size of the equipment, namely the dimensions of the tunnel boring machine, the dimensions of the thrust cylinder system and the reaction mass, the handling device and the length of the tubes constituting the train. pushing, the congestion of the guidance and measurement system, the congestion of the ancillary systems and the congestion of the access routes of the personnel.
  • the piercing distances can hardly reach more than 100 m for diameters of the order of 400 mm to 800 mm due in particular to the reaction efforts on the well or duct structure. They impose a reinforcement of the structure all the more consequent that the surrounding ground is furniture.
  • the main purpose of the present invention is to make it possible to increase the length of the penetrations by means of a reduction of the reaction forces at the level of the duct from which the galleries are pierced, while eliminating the major part of the damaged area.
  • the principle of the invention consists in balancing the thrust forces of a micro-tunneling machine by simultaneously digging two tunnels in the same direction and in opposite directions.
  • the efforts at the level of the duct or main gallery are limited to the difference of the thrust forces on each side.
  • the present invention proposes a device for drilling two galleries facing each other and extending on either side of a conduit, the drilling device comprising a thrust unit provided with two movable push plates. axial from a first and a second side of the thrust group, a support frame of the thrust unit and sliding tubes, two drill heads and sliding support tubes positioned between the movable thrust plates of the group thrust and drill heads.
  • the quantity of stored product is directly related to the length of the galleries.
  • the number of galleries for a given quantity of packages to be stored is reduced and thus the cost of the project is reduced.
  • the thrust unit comprises one or more jacks configured to push on the movable plates and spread them.
  • the support frame is provided with a device for guiding the movable plates.
  • the device may in particular comprise means for locking the frame in the central duct between the two galleries to be drilled.
  • the locking means comprise either retractable locks taking the residual thrust forces at a level of the channel of the channel by means of the support pieces taking the residual forces at the walls of the conduit.
  • the invention further relates to a method of drilling galleries using a drilling device according to the invention, the method comprising the steps of:
  • differences in drilling forces between the sides of the device are compensated in real time by reference to said differences in forces on the civil engineering of the central duct and / or a differential adaptation of the rotation speeds of the cutting heads at the level of drilling heads.
  • FIG. 1 a schematic view of a drilling device of the prior art
  • FIG. 2 a schematic view of a drilling device according to the invention in the standby position
  • FIG. 3 a schematic view of the device of FIG. 2 in the ready-to-drill position
  • FIG. 4 a schematic view of the device of FIG. 2 at the end of drilling a length of tube
  • FIG. 5 the drilling device of FIG. 2, retracted thrust group
  • Figure 6 a schematic view of the drilling device as in Figure 5 reloaded with new tubes.
  • the device of the invention shown diagrammatically in FIGS. 2 to 6 mainly consists of a double tunneling machine comprising a support frame for two drilling trains consisting of tubes 13a, 13b, two drilling heads 12a, 12b, and a group of thrust 10 central.
  • the thrust unit comprises, according to the example, hydraulic cylinders 14.
  • the principle of the invention is to balance the thrust forces of a micromachining machine by simultaneously digging two opposite tunnels, which reduces the forces at the level of the pipe or main gallery unlike pushing efforts on each side.
  • the thrust unit 10 is provided with two movable plates 11a, 11b of axial thrust from a first and a second side of the thrust group.
  • the frame 15 supports the thrust unit and the sliding tubes 13a, 13b of the drill string, these sliding retaining tubes being intended to form the walls of the galleries in progress.
  • the drill heads are of traditional type comprising a cutting head and all the elements necessary for drilling.
  • the sliding tubes are positioned between the movable thrust group push plates and the drill heads on each side of the drill group and are simultaneously pushed by the thrust unit.
  • Figure 2 shows the device of the invention positioned in a main conduit in front of the walls of the duct in which the galleries will be dug.
  • a first pair of tubes 13a, 13b sliding retaining is mounted between the drill heads 12a, 12b and the movable plates 1 1a, 1 1b thrust of the thrust group 10.
  • holes are dug in the raft under the frame 15 to allow planting means 17 for locking the frame in a base of the central duct between the two galleries to be drilled.
  • These lockable means are according to the example retractable locks 17 for forming anchors of the device in the raft. In Figure 3, the retractable locks 17 are driven into the raft and the device is ready for operation.
  • the thrust unit comprises one or more cylinders 14 configured to push on the movable plates and spread them. According to Figure 4 two cylinders are visible but it is possible to use four cylinders to balance the forces on the rear of the tubes 13a, 13b.
  • the thrust unit is retracted, the jacks 14 bringing back the thrust plates 11a, 11b to the center of the device while the tubes 13a, 13b and the drilling heads 12a, 12b remain in the galleries during drilling.
  • This figure makes it possible to see a device 16 for guiding the movable plates on the support frame, the guiding device being for example made in the form of a cradle between the walls of which the thrust plates slide or in the form of a central rail received. in a notch or groove plates that slide on the central rail.
  • steps of implementation of the device begin with an installation of the drilling device at the galleries to dig in the conduit and positioning and positioning of the drilling heads 12a, 12b at the end of the first tubes 13a, 13b subjected on the movable plates 1 1 a, 1 1 b according to Figure 2.
  • new tubes 13'a, 13'b are added between the thrust plates and the tubes 13a, 13b previously sunk into the galleries as shown in FIG.
  • the drilling then continues until reaching the desired length of galleries by reiteration of the steps of rotation of the cutting heads of the drilling heads 12a, 12b, thrust of the drilling heads 12a, 1 2b through the tubes 13a, 13b. and movable plates 1 1 a, 1 1 b by the thrust group, retraction of the thrust group once the tubes driven into the galleries and adding new tubes.
  • the residual thrust forces are for example taken up at the level of the raft of the gallery by means of the retractable latches 17 which form anchors in the raft forming the floor of the duct.
  • the centering device can also be supported on the walls of the duct, efforts are then taken up at the walls with large support pieces.
  • Another solution is to provide a servo adapted to maintain the centering of the thrust group between the two galleries.
  • the slaving can in particular control the cutting heads to equalize the penetration speeds on both sides of the drilling device.
  • the frame is unlocked from the conduit and the device is moved to the next drilling site, the drill heads being abandoned against the bottom of the galleries.
  • the tunnel boring machine frame is for example provided with wheels 19 for rolling it to another drilling site.
  • the device of the invention is particularly suitable for producing tunnels of diameter up to at least 700 mm in diameter depending on the forces required to push the tubes into the galleries.
  • the invention is particularly applicable in the fields of micro or mini tunnel penetrations, for laying pipes and is particularly suitable for underground storage applications in galleries horizontally from a central conduit, the device being moved from place to place along the duct.

Abstract

The subject matter of the invention is a device for drilling two galleries facing each other and extending on either side of a pipe (5), which comprises a thrust assembly (10) provided with two mobile thrust plates (11a, 11b) for axial thrust from a first and a second side of the thrust assembly, a support frame (15) for the thrust assembly and sliding tubes, two drilling heads (12a, 12b) and sliding support tubes (13a, 13b) positioned between the mobile thrust plates (11a, 11b) of the thrust assembly and the drilling heads (12a, 12b). The invention further concerns a method for drilling galleries from a pipe using a micro tunnel-boring machine which comprises a step of simultaneously digging two galleries along the same axis and in opposite directions while balancing the thrust forces of the micro tunnel-boring machine on each side so as to limit the stresses on the pipe to the difference between the thrust forces on each side.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE FORAGE  DEVICE AND METHOD FOR DRILLING
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de forage pour le percement de tunnels ou galeries de moyenne dimension et de grande longueur. Elle s'applique en particulier au creusement de tunnels horizontaux pour le stockage souterrain de colis de produits dangereux. The present invention relates to a device and a drilling method for drilling tunnels or galleries of medium size and long. It applies in particular to the digging of horizontal tunnels for the underground storage of packages of dangerous products.
Les percements de tunnels horizontaux sont réalisés à l'aide de dispositif de forage constitués par des mini ou micro-tunneliers qui utilisent des techniques dérivées de celles des tunneliers. Les mini ou micro-tunneliers sont des tunneliers de petit diamètre, c'est à dire de diamètre intérieur à 1 800 mm.  Horizontal tunnel bores are made using drilling devices consisting of mini or micro-tunnel boring machines that use techniques derived from those of tunnel boring machines. The mini or micro-tunnel boring machines are small diameter tunnel boring machines, ie with an inside diameter of 1,800 mm.
Un exemple d'un tel dispositif est schématisé en figure 1 .  An example of such a device is shown schematically in FIG.
Un tel tunnelier comporte une tête de forage 1 munie d'un bouclier qui est poussée vers l'avant par un train de tubes 2 formant un soutènement glissant dont l'avancement est obtenu par des vérins 3 installés à poste fixe dans un puits d'attaque du tunnel ou une galerie.  Such a tunnel boring machine comprises a drilling head 1 provided with a shield which is pushed forward by a tube train 2 forming a sliding support whose progress is obtained by jacks 3 installed in a fixed station in a well. tunnel attack or gallery.
La tête de forage comprend généralement:  The drill head generally includes:
une tête de coupe ou une chambre d'abattage;  a cutting head or slaughter chamber;
une motorisation électrique ou hydraulique;  an electric or hydraulic motor;
un concasseur ou une machine d'abattage;  a crusher or a slaughtering machine;
un ou plusieurs vérins permettant d'orienter la partie avant comprenant la tête de coupe;  one or more cylinders for orienting the front portion comprising the cutting head;
un système de visée par laser ou par un simple théodolite;  a laser sighting system or a simple theodolite;
un tube guide fixé derrière la partie avant orientable;  a guide tube fixed behind the orientable front part;
des conduits hydrauliques pour le marinage des déblais ou un tapis avec benne et locotracteur pour un marinage mécanique. Ce matériel est situé en tête d'un train de tubes glissant, allongé par tronçons successifs au fur et à mesure de l'avancement du tunnel. Ce train de tubes constitue l'ouvrage définitif à réaliser, au même titre que les anneaux de voussoirs utilisés dans les grands tunneliers. hydraulic conduits for the marinage of the excavated material or a carpet with bucket and locotractor for a mechanical pickling. This equipment is located at the head of a sliding tube train, lengthened in successive sections as the tunnel progresses. This tube train is the definitive work to be done, as well as the rings of voussoirs used in large tunnel boring machines.
Le train de tubes 2 est poussé par l'arrière à l'aide des vérins 3 installés dans le puits ou conduit de travail. Le nombre de vérins installés est fonction du diamètre du tunnelier. Les vérins 3 s'appuient sur un massif de réaction 4 construit dans le conduit 5 duquel part la galerie à percer. Chaque vérin a par exemple une force de poussée unitaire de l'ordre de 300 tonnes.  The tube train 2 is pushed by the rear using the jacks 3 installed in the well or working duct. The number of cylinders installed depends on the diameter of the TBM. The cylinders 3 rely on a reaction mass 4 built in the conduit 5 from which the gallery to drill. Each jack has for example a unit pushing force of the order of 300 tons.
Un bâti support 6 supporte les tubes 2 et forme un système de guidage pour les tubes et pour une plaque de poussée 7.  A support frame 6 supports the tubes 2 and forms a guide system for the tubes and for a thrust plate 7.
La dimension du puits ou du conduit de travail dépend de l'encombrement du matériel, à savoir les dimensions du tunnelier, les dimensions du système de vérins de poussée et du massif de réaction, le dispositif de manutention et la longueur des tubes constituant le train de poussage, l'encombrement du système de guidage et de mesures, l'encombrement des systèmes annexes et l'encombrement des voies d'accès du personnel.  The size of the well or work pipe depends on the size of the equipment, namely the dimensions of the tunnel boring machine, the dimensions of the thrust cylinder system and the reaction mass, the handling device and the length of the tubes constituting the train. pushing, the congestion of the guidance and measurement system, the congestion of the ancillary systems and the congestion of the access routes of the personnel.
Les distances de percement peuvent difficilement atteindre plus de 100 m pour des diamètres de l'ordre de 400 mm à 800 mm en raison notamment des efforts de réactions sur la structure du puits ou du conduit. Ils imposent un renforcement de la structure d'autant plus conséquent que le terrain environnant est meuble.  The piercing distances can hardly reach more than 100 m for diameters of the order of 400 mm to 800 mm due in particular to the reaction efforts on the well or duct structure. They impose a reinforcement of the structure all the more consequent that the surrounding ground is furniture.
Par ailleurs de tels efforts de poussée provoque la détérioration des terrains environnant dans une zone dite zone endommagée, zone qui devient poreuse et éventuellement sensible aux infiltrations.  Moreover, such thrusting efforts cause the deterioration of the surrounding terrain in an area known as the damaged zone, which zone becomes porous and possibly susceptible to infiltration.
Au vu de cet art antérieur la présente invention a principalement pour but de permettre d'augmenter la longueur des percements au moyen d'une réduction des efforts de réaction au niveau du conduit à partir duquel sont percées les galeries, tout en éliminant la majeure partie de la zone endommagée.  In view of this prior art, the main purpose of the present invention is to make it possible to increase the length of the penetrations by means of a reduction of the reaction forces at the level of the duct from which the galleries are pierced, while eliminating the major part of the damaged area.
Le principe de l'invention consiste à équilibrer les efforts de poussée d'un micro-tunnelier en creusant simultanément deux tunnels dans la même direction et de sens opposés. Ainsi les efforts au niveau du conduit ou galerie principale sont limités à la différence des efforts de poussée de chaque côté. Pour ce faire, la présente invention propose un dispositif de forage de deux galeries en vis à vis et s'étendant de part et d'autre d'un conduit, le dispositif de forage comportant un groupe de poussée pourvu de deux plaques mobiles de poussée axiale à partir d'un premier et d'un second côté du groupe de poussée, un bâti support du groupe de poussée et des tubes coulissants, deux têtes de forage et des tubes coulissants de soutènement se positionnant entre les plaques mobiles de poussée du groupe de poussée et les têtes de forage. The principle of the invention consists in balancing the thrust forces of a micro-tunneling machine by simultaneously digging two tunnels in the same direction and in opposite directions. Thus the efforts at the level of the duct or main gallery are limited to the difference of the thrust forces on each side. To do this, the present invention proposes a device for drilling two galleries facing each other and extending on either side of a conduit, the drilling device comprising a thrust unit provided with two movable push plates. axial from a first and a second side of the thrust group, a support frame of the thrust unit and sliding tubes, two drill heads and sliding support tubes positioned between the movable thrust plates of the group thrust and drill heads.
L'augmentation de la longueur de percement, dans le cas de mise place de canalisations par exemple, permet d'espacer les puits de poussée donc le coût, et notamment le coût de réalisation et le coût de déplacement des installations, impacte fortement sur le coût total des travaux.  The increase in the piercing length, in the case of placing pipes, for example, makes it possible to space the thrust wells so the cost, and in particular the cost of production and the cost of moving the installations, has a strong impact on the total cost of the work.
Dans le cas de percements en galeries, par exemple pour le stockage de matériaux dangereux, la quantité de produit stocké est directement liée à la longueur des galeries. En augmentant la longueur des percements on réduit le nombre de galeries pour une quantité donnée de colis à stocker et ainsi le coût du projet est réduit.  In the case of tunnel penetrations, for example for the storage of hazardous materials, the quantity of stored product is directly related to the length of the galleries. By increasing the length of the penetrations the number of galleries for a given quantity of packages to be stored is reduced and thus the cost of the project is reduced.
En outre, en réduisant les efforts de réaction lors des percements on réduit les déformations sur le terrain environnant, on réduit la zone endommagée et le niveau de renfort des structures devant encaisser les efforts de poussée.  In addition, by reducing the reaction forces during piercing is reduced deformations on the surrounding terrain, it reduces the damaged area and the level of reinforcement structures to cash the thrust forces.
Avantageusement, le groupe de poussée comporte un ou plusieurs vérins configurés pour pousser sur les plaques mobiles et les écarter.  Advantageously, the thrust unit comprises one or more jacks configured to push on the movable plates and spread them.
Selon un mode de réalisation particulier, le bâti support est muni d'un dispositif de guidage des plaques mobiles.  According to a particular embodiment, the support frame is provided with a device for guiding the movable plates.
Le dispositif peut notamment comporter des moyens de verrouillage du bâti dans le conduit central entre les deux galeries à forer.  The device may in particular comprise means for locking the frame in the central duct between the two galleries to be drilled.
Dans ce cadre, les moyens de verrouillage comportent soit des verrous rétractables reprenant les efforts de poussée résiduels au niveau d'un radier du conduit par l'intermédiaire soit des pièces d'appui reprenant les efforts résiduels au niveau des parois du conduit.  In this context, the locking means comprise either retractable locks taking the residual thrust forces at a level of the channel of the channel by means of the support pieces taking the residual forces at the walls of the conduit.
L'invention concerne en outre un procédé de forage de galeries au moyen d'un dispositif de forage selon l'invention, le procédé comportant les étapes de:  The invention further relates to a method of drilling galleries using a drilling device according to the invention, the method comprising the steps of:
mise en place du dispositif de forage au niveau des galeries à creuser dans le conduit; verrouillage du bâti dans le conduit; setting up of the drilling device at the level of the galleries to be dug in the conduit; locking the frame in the conduit;
mise en place et positionnement des têtes de forage en bout de premiers tubes assujettis sur les plaques mobiles;  positioning and positioning of the drill heads at the ends of first tubes secured on the moving plates;
mise en rotation des têtes de forage et poussée des têtes de forage au travers des tubes et des plaques mobiles du groupe de poussée;  rotating the drill heads and thrusting the drill heads through the tubes and movable plates of the thrust unit;
rétractation du groupe de poussée une fois les tubes enfoncés dans les galeries.  retraction of the thrust group once the tubes are pushed into the galleries.
Le procédé est avantageusement tel que le forage se prolonge jusqu'à atteindre la longueur de galeries voulue par réitérations des étapes de:  The method is advantageously such that the drilling continues until reaching the desired length of galleries by repeating the steps of:
- mise en rotation des têtes de coupe des têtes de forage et poussée des têtes de forage au travers des tubes et des plaques mobiles par le groupe de poussée et de  - Rotation of the cutting heads of the drill heads and thrust of the drill heads through the tubes and moving plates by the thrust group and
- rétractation du groupe de poussée une fois les tubes enfoncés dans les galeries,  - retraction of the thrust group once the tubes are pushed into the galleries,
avec, entre ces étapes, un ajout de nouveaux tubes entre les plaques de poussée et les tubes précédemment enfoncés dans les galeries.  with, between these steps, an addition of new tubes between the thrust plates and the tubes previously driven into the galleries.
Le forage terminé, l'opération se termine par le déverrouillage du bâti qui est libéré de ses fixations dans le conduit et le déplacement du dispositif vers le prochain site de forage.  Once the drilling is complete, the operation ends with the unlocking of the frame which is released from its fixings in the conduit and the displacement of the device towards the next drilling site.
Avantageusement, des différences d'efforts de forage entre les côtés du dispositif sont compensés en temps réel par renvoi desdites différences d'efforts sur le génie civil du conduit central et/ou une adaptation différentielle des vitesses de rotation des têtes de coupe au niveau des têtes de forage.  Advantageously, differences in drilling forces between the sides of the device are compensated in real time by reference to said differences in forces on the civil engineering of the central duct and / or a differential adaptation of the rotation speeds of the cutting heads at the level of drilling heads.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront apparents à la lecture de la description qui suit d'un exemple non limitatif de l'invention en référence aux dessins qui représentent:  Other features and advantages of the invention will be apparent from the following description of a non-limiting example of the invention with reference to the drawings which show:
en figure 1 : une vue schématique d'un dispositif de forage de l'art antérieur; in FIG. 1: a schematic view of a drilling device of the prior art;
en figure 2: une vue schématique d'un dispositif de forage selon l'invention en position d'attente; in Figure 2: a schematic view of a drilling device according to the invention in the standby position;
en figure 3: une vue schématique du dispositif de la figure 2 en position prêt à forer; in FIG. 3: a schematic view of the device of FIG. 2 in the ready-to-drill position;
en figure 4: une vue schématique du dispositif de la figure 2 en fin de forage d'une longueur de tube; en figure 5: le dispositif de forage de la figure 2, groupe de poussée rétracté, et; en figure 6: une vue schématique du dispositif de forage tel qu'en figure 5 rechargé avec de nouveaux tubes. in FIG. 4: a schematic view of the device of FIG. 2 at the end of drilling a length of tube; in FIG. 5: the drilling device of FIG. 2, retracted thrust group, and; in Figure 6: a schematic view of the drilling device as in Figure 5 reloaded with new tubes.
Le dispositif de l'invention schématisé aux figures 2 à 6 consiste principalement en un double tunnelier comportant un bâti 15 support de deux trains de forage constitués de tubes 13a, 13b, de deux têtes de forage 12a, 12b, et d'un groupe de poussée 10 central .  The device of the invention shown diagrammatically in FIGS. 2 to 6 mainly consists of a double tunneling machine comprising a support frame for two drilling trains consisting of tubes 13a, 13b, two drilling heads 12a, 12b, and a group of thrust 10 central.
Le groupe de poussée comporte selon l'exemple des vérins hydrauliques 14. Le principe de l'invention est d'équilibrer les efforts de poussée d'un micro- tunnelier en creusant simultanément deux tunnels opposés ce qui réduit les efforts au niveau du conduit ou galerie principale à la différence des efforts de poussée de chaque côté.  The thrust unit comprises, according to the example, hydraulic cylinders 14. The principle of the invention is to balance the thrust forces of a micromachining machine by simultaneously digging two opposite tunnels, which reduces the forces at the level of the pipe or main gallery unlike pushing efforts on each side.
Le groupe de poussée 10 est pourvu de deux plaques mobiles 1 1 a, 1 1 b de poussée axiale à partir d'un premier et d'un second côté du groupe de poussée.  The thrust unit 10 is provided with two movable plates 11a, 11b of axial thrust from a first and a second side of the thrust group.
Le bâti 15 supporte le groupe de poussée et les tubes coulissants 13a, 13b du train de forage, ces tubes coulissants de soutènement étant destinés à constituer les parois des galeries en cours de réalisation.  The frame 15 supports the thrust unit and the sliding tubes 13a, 13b of the drill string, these sliding retaining tubes being intended to form the walls of the galleries in progress.
Les têtes de forage sont de type traditionnel comportant une tête de coupe et l'ensemble des éléments nécessaires au forage.  The drill heads are of traditional type comprising a cutting head and all the elements necessary for drilling.
Les tubes coulissants se positionnent entre les plaques mobiles de poussées du groupe de poussée et les têtes de forage de chaque côté du groupe de forage et sont poussés simultanément par le groupe de poussée.  The sliding tubes are positioned between the movable thrust group push plates and the drill heads on each side of the drill group and are simultaneously pushed by the thrust unit.
La figure 2 représente le dispositif de l'invention positionné dans un conduit principal en face des parois du conduit dans lesquelles les galeries vont être creusées.  Figure 2 shows the device of the invention positioned in a main conduit in front of the walls of the duct in which the galleries will be dug.
Une première paire de tubes 13a, 13b coulissants de soutènement est montée entre les têtes de forage 12a, 12b et les plaques mobiles 1 1 a, 1 1 b de poussée du groupe de poussée 10.  A first pair of tubes 13a, 13b sliding retaining is mounted between the drill heads 12a, 12b and the movable plates 1 1a, 1 1b thrust of the thrust group 10.
Pour maintenir le dispositif en position, des trous sont creusés dans le radier sous le bâti 15 pour permettre de planter des moyens 17 de verrouillage du bâti dans un radier du conduit central entre les deux galeries à forer. Ces moyens verrouillables sont selon l'exemple des verrous rétractables 17 destinés à former des ancrages du dispositif dans le radier. En figure 3, les verrous rétractables 17 sont enfoncés dans le radier et le dispositif est prêt à fonctionner. To maintain the device in position, holes are dug in the raft under the frame 15 to allow planting means 17 for locking the frame in a base of the central duct between the two galleries to be drilled. These lockable means are according to the example retractable locks 17 for forming anchors of the device in the raft. In Figure 3, the retractable locks 17 are driven into the raft and the device is ready for operation.
En figure 4 les vérins sont totalement déployés et ont poussé, au moyen des plaques mobiles 1 1 a, 1 1 b, les tubes 13a, 13b et les deux têtes de forage 12a, 12b au fond de la cavité creusée par les têtes de forage.  In Figure 4 the cylinders are fully deployed and pushed, by means of the movable plates 1 1 a, 1 1 b, the tubes 13a, 13b and the two drill heads 12a, 12b at the bottom of the cavity dug by the drill heads. .
Le groupe de poussée comporte un ou plusieurs vérins 14 configurés pour pousser sur les plaques mobiles et les écarter. Selon la figure 4 deux vérins sont visibles mais il est possible d'utiliser quatre vérins pour équilibrer les efforts sur l'arrière des tubes 13a, 13b.  The thrust unit comprises one or more cylinders 14 configured to push on the movable plates and spread them. According to Figure 4 two cylinders are visible but it is possible to use four cylinders to balance the forces on the rear of the tubes 13a, 13b.
Selon la figure 5, le groupe de poussée est rétracté, les vérins 14 ramenant les plaques de poussée 1 1 a, 1 1 b au centre du dispositif alors que les tubes 13a, 13b et les têtes de forage 12a, 12b restent dans les galeries en cours de perçage.  According to FIG. 5, the thrust unit is retracted, the jacks 14 bringing back the thrust plates 11a, 11b to the center of the device while the tubes 13a, 13b and the drilling heads 12a, 12b remain in the galleries during drilling.
Cette figure permet de voir un dispositif 16 de guidage des plaques mobiles sur le bâti support, le dispositif de guidage étant par exemple réalisé sous forme d'un berceau entre les parois duquel coulissent les plaques de poussée ou sous forme d'un rail central reçu dans une encoche ou rainure des plaques qui coulissent sur le rail central.  This figure makes it possible to see a device 16 for guiding the movable plates on the support frame, the guiding device being for example made in the form of a cradle between the walls of which the thrust plates slide or in the form of a central rail received. in a notch or groove plates that slide on the central rail.
Ainsi les étapes de mise en œuvre du dispositif commencent par une mise en place du dispositif de forage au niveau des galeries à creuser dans le conduit et mise en place et positionnement des têtes de forage 12a, 12b en bout de premiers tubes 13a, 13b assujettis sur les plaques mobiles 1 1 a, 1 1 b selon la figure 2.  Thus the steps of implementation of the device begin with an installation of the drilling device at the galleries to dig in the conduit and positioning and positioning of the drilling heads 12a, 12b at the end of the first tubes 13a, 13b subjected on the movable plates 1 1 a, 1 1 b according to Figure 2.
Une fois le dispositif en place, on verrouille le bâti 15 dans le conduit selon la figure 3.  Once the device is in place, the frame 15 is locked in the conduit according to FIG.
Ensuite, les têtes de coupe partie des têtes de forage sont mises en rotation et la poussée des têtes de forage 12a, 12b au travers des tubes 13a, 13b et des plaques mobiles 1 1 a, 1 1 b du groupe de poussée est réalisée comme représenté en figure 4;  Then, the cutting heads part of the drill heads are rotated and the thrust of the drill heads 12a, 12b through the tubes 13a, 13b and the movable plates 1 1a, 1 1b of the thrust unit is carried out as represented in FIG. 4;
Une fois les tubes enfoncés dans les galeries le groupe de poussée 10 est rétracté comme représenté en figure 5.  Once the tubes are pressed into the galleries, the thrust unit 10 is retracted as shown in FIG.
Lorsque le groupe de poussée est rétracté on ajoute de nouveaux tubes 13'a, 13'b entre les plaques de poussée et les tubes 13a, 13b précédemment enfoncés dans les galeries comme représenté en figure 6. Le forage se prolonge alors jusqu'à atteindre la longueur de galeries voulue par réitérations des étapes de mise en rotation des têtes de coupe des têtes de forage 12a, 12b, poussée des têtes de forage 12a, 1 2b au travers des tubes 13a, 13b et des plaques mobiles 1 1 a, 1 1 b par le groupe de poussée, rétractation du groupe de poussée une fois les tubes enfoncés dans les galeries et ajout de nouveaux tubes. When the thrust unit is retracted, new tubes 13'a, 13'b are added between the thrust plates and the tubes 13a, 13b previously sunk into the galleries as shown in FIG. The drilling then continues until reaching the desired length of galleries by reiteration of the steps of rotation of the cutting heads of the drilling heads 12a, 12b, thrust of the drilling heads 12a, 1 2b through the tubes 13a, 13b. and movable plates 1 1 a, 1 1 b by the thrust group, retraction of the thrust group once the tubes driven into the galleries and adding new tubes.
Des différences d'efforts de forage entre les côtés du dispositif sont compensés en temps réel par renvoi desdites différences d'efforts sur le génie civil du conduit central et/ou une adaptation différentielle des vitesses de rotation des têtes de coupe au niveau des têtes de forage.  Differences in drilling forces between the sides of the device are compensated in real time by reference to said differences in efforts on the civil engineering of the central duct and / or a differential adjustment of the rotational speeds of the cutting heads at the heads of the ducts. drilling.
Les efforts de poussée résiduels sont par exemple repris au niveau du radier de la galerie par l'intermédiaire des verrous rétractables 17 qui forment des ancrages dans le radier formant le sol du conduit.  The residual thrust forces are for example taken up at the level of the raft of the gallery by means of the retractable latches 17 which form anchors in the raft forming the floor of the duct.
Le dispositif de centrage peut aussi s'appuyer sur les parois du conduit, les efforts sont alors repris au niveau des parois à l'aide de pièces d'appui de grandes dimensions.  The centering device can also be supported on the walls of the duct, efforts are then taken up at the walls with large support pieces.
De cette façon, en renvoyant sur le génie civil les différences d'efforts des deux parties de forage du dispositif de forage un dispositif de centrage du groupe de poussée est réalisé.  In this way, by referring to the civil engineering differences in efforts of the two drilling parts of the drilling device, a centering device of the thrust unit is produced.
Pour pallier à des efforts de forage différents au niveau des deux têtes de coupe, ce qui conduit à avoir des vitesses de pénétration différente dans les parois à forer, une autre solution est de réaliser un asservissement adapté à maintenir le centrage du groupe de poussée entre les deux galeries.  To compensate for different drilling forces at the two cutting heads, which leads to different penetration rates in the walls to be drilled, another solution is to provide a servo adapted to maintain the centering of the thrust group between the two galleries.
L'asservissement peut notamment piloter les têtes de coupe pour égaliser les vitesses de pénétrations des deux côtés du dispositif de forage.  The slaving can in particular control the cutting heads to equalize the penetration speeds on both sides of the drilling device.
Il est notamment possible de ralentir la tête de coupe progressant la plus vite.  It is especially possible to slow the cutting head progressing faster.
De même lorsque les efforts pour introduire les tubes sont différents des deux côtés, un ralentissement de la tête de coupe du côté où les tubes s'enfoncent le plus facilement permet de conserver le centrage du groupe de poussée.  Similarly, when the efforts to introduce the tubes are different on both sides, a slowing of the cutting head on the side where the tubes sink more easily keeps the centering of the thrust unit.
Ainsi des différences d'efforts de forage entre les côtés du dispositif sont compensés en temps réel par renvoi desdites différences d'efforts sur le génie civil du conduit central et/ou une adaptation différentielle des vitesses de rotation des têtes de coupe. Thus differences in drilling forces between the sides of the device are compensated in real time by reference of said differences in efforts on civil engineering central duct and / or a differential adaptation of the rotation speeds of the cutting heads.
Une fois le forage terminé, le bâti est déverrouillé du conduit et le dispositif est déplacé vers le prochain site de forage, les têtes de forage étant par contre abandonnées au fond des galeries.  Once the drilling is completed, the frame is unlocked from the conduit and the device is moved to the next drilling site, the drill heads being abandoned against the bottom of the galleries.
Pour faciliter son déplacement, le bâti du tunnelier est par exemple pourvu de roues 19 permettant de le faire rouler vers une autre site de forage.  To facilitate its movement, the tunnel boring machine frame is for example provided with wheels 19 for rolling it to another drilling site.
Le dispositif de l'invention est particulièrement adapté à la réalisation de tunnels de diamètre jusqu'à au moins 700mm de diamètre en fonction des efforts nécessaires pour pousser les tubes dans les galeries.  The device of the invention is particularly suitable for producing tunnels of diameter up to at least 700 mm in diameter depending on the forces required to push the tubes into the galleries.
L'invention trouve particulièrement des applications dans les domaines des percements de micro ou mini tunnels, pour la pose de canalisations et est particulièrement adapté à des applications de stockage souterrain en galeries à l'horizontale à partir d'un conduit central, le dispositif étant déplacé de place en place le long du conduit.  The invention is particularly applicable in the fields of micro or mini tunnel penetrations, for laying pipes and is particularly suitable for underground storage applications in galleries horizontally from a central conduit, the device being moved from place to place along the duct.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S R E V E N D I C A T IO N S
1 - Dispositif de forage de deux galeries en vis à vis et s'étendant de part et d'autre d'un conduit (5), caractérisé en ce qu'il comporte un groupe de poussée (10) pourvu de deux plaques mobiles (1 1 a, 1 1 b) de poussée axiale à partir d'un premier et d'un second côté du groupe de poussée, un bâti (15) support du groupe de poussée, deux têtes de forage (12a, 12b) et des tubes (13a, 13b) coulissants de soutènement se positionnant entre les plaques mobiles (1 1 a, 1 1 b) de poussée du groupe de poussée et les têtes de forage (12a, 12b). 1 - Device for drilling two galleries facing each other and extending on either side of a duct (5), characterized in that it comprises a thrust unit (10) provided with two movable plates ( 1 1 a, 1 1 b) axial thrust from a first and a second side of the thrust group, a frame (15) support of the thrust group, two drill heads (12a, 12b) and retaining sliding tubes (13a, 13b) positioned between the moving plates (1 1a, 1 1b) of thrust of the thrust group and the drill heads (12a, 12b).
2 - Dispositif de forage de deux galeries en vis à vis selon la revendication 1 pour lequel le groupe de poussée comporte un ou plusieurs vérins (14) configurés pour pousser sur les plaques mobiles et les écarter.  2 - Apparatus for drilling two galleries facing according to claim 1 wherein the thrust unit comprises one or more cylinders (14) configured to push on the movable plates and spread them.
3 - Dispositif de forage de deux galeries en vis à vis selon la revendication 1 ou 2 pour lequel le bâti support est muni d'un dispositif (16) de guidage des plaques mobiles.  3 - Apparatus for drilling two galleries facing according to claim 1 or 2 for which the support frame is provided with a device (16) for guiding the movable plates.
4 - Dispositif de forage de deux galeries en vis à vis selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (17) de verrouillage du bâti dans le conduit central entre les deux galeries à forer.  4 - Apparatus for drilling two galleries facing according to claim 3 characterized in that it comprises means (17) for locking the frame in the central duct between the two galleries to be drilled.
5 - Dispositif de forage de deux galeries en vis à vis selon la revendication 4 pour lequel les moyens de verrouillage (17) comportent soit des verrous rétractables reprenant les efforts de poussée résiduels au niveau d'un radier (18) du conduit par l'intermédiaire soit des pièces d'appui reprenant les efforts résiduels au niveau des parois du conduit.  5 - Apparatus for drilling two galleries facing each other according to claim 4 for which the locking means (17) comprise either retractable locks taking the residual thrust forces at a level (18) of the conduit by the intermediate or support pieces taking the residual efforts at the walls of the duct.
6 - Procédé de forage de galeries à partir d'un conduit à l'aide d'un micro tunnelier et au moyen d'un dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte un étape de creusement simultané de deux galeries de même direction et de sens opposé tout en équilibrant les efforts de poussée du micro-tunnelier de chaque côté en sorte de limiter les efforts au niveau du conduit à la différence des efforts de poussée de chaque côté. 7 - Procédé de forage de galeries selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: 6 - Method of drilling galleries from a pipe using a tunnel boring machine and by means of a drilling device according to any one of claims 1 to 5 characterized in that it comprises a step simultaneous digging two galleries of the same direction and opposite direction while balancing the thrust forces of the micromachiner on each side so as to limit the forces at the conduit to the difference of the thrust forces on each side. 7 - method of drilling galleries according to claim 6 characterized in that it comprises the steps of:
mise en place du dispositif de forage au niveau des galeries à creuser dans le conduit;  setting up of the drilling device at the level of the galleries to be dug in the conduit;
verrouillage du bâti (15) dans le conduit;  locking the frame (15) in the conduit;
- mise en place et positionnement des têtes de forage (12a, 12b) en bout de premiers tubes (13a, 13b) assujettis sur les plaques mobiles (1 1 a, 1 1 b);  - Placement and positioning of the drill heads (12a, 12b) at the end of the first tubes (13a, 13b) secured on the movable plates (1 1 a, 1 1 b);
mise en rotation de têtes de coupe partie des têtes de forage et poussée des têtes de forage (12a, 12b) au travers des tubes (13a, 13b) et des plaques mobiles (1 1 a, 1 1 b) du groupe de poussée (10);  rotating the cutting heads of the drill heads and thrusting the drill heads (12a, 12b) through the tubes (13a, 13b) and the moving plates (11a, 11b) of the thrust unit ( 10);
- rétractation du groupe de poussée (10) une fois les tubes enfoncés dans les galeries.  - Retraction of the thrust group (10) once the tubes driven into the galleries.
8 - Procédé de forage de galeries selon la revendication 7 pour lequel le forage se prolonge jusqu'à atteindre la longueur de galeries voulue par réitérations des étapes  8 - method of drilling galleries according to claim 7 for which the drilling continues until reaching the desired length of galleries by reiteration of the steps
- de mise en rotation des têtes de coupe des têtes de forage (12a, 12b) et poussée des têtes de forage (12a, 12b) au travers des tubes (13a, 13b) et des plaques mobiles (1 1 a, 1 1 b) par le groupe de poussée et  - Turning the cutting heads of the drill heads (12a, 12b) and pushing the drill heads (12a, 12b) through the tubes (13a, 13b) and the moving plates (11a, 11b). ) by the push group and
- de rétractation du groupe de poussée une fois les tubes enfoncés dans les galeries,  retraction of the thrust unit once the tubes have been inserted into the galleries,
avec, entre ces étapes, un ajout de nouveaux tubes (13'a, 13'b) entre les plaques de poussée et les tubes (13a, 13b) précédemment enfoncés dans les galeries.  with, between these steps, an addition of new tubes (13'a, 13'b) between the thrust plates and the tubes (13a, 13b) previously driven into the galleries.
9 - Procédé de forage de galeries selon la revendications 7 ou 8 pour lequel des différences d'efforts de forage entre les côtés du dispositif sont compensés en temps réel par renvoi desdites différences d'efforts sur le génie civil du conduit central et/ou une adaptation différentielle des vitesses de rotation des têtes de coupe au niveau des têtes de forage. 10 - Procédé de forage de galeries selon la revendication 7, 8 ou 9 pour lequel l'opération se termine par le déverrouillage du bâti dans le conduit et le déplacement du dispositif vers le prochain site de forage. 9 - tunnel drilling method according to claim 7 or 8 for which differences in drilling forces between the sides of the device are compensated in real time by reference of said differences in efforts on the civil engineering of the central duct and / or a differential adaptation of the rotational speeds of the cutting heads at the level of the drill heads. 10 - method of drilling galleries according to claim 7, 8 or 9 for which the operation ends in unlocking the frame in the conduit and moving the device to the next drilling site.
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