BE1006194A5

BE1006194A5 - Dispositif et procede de forage pour la formation de pieux ou analogues.

Info

Publication number: BE1006194A5
Application number: BE9201032A
Authority: BE
Inventors: Kort Petrus Johannes Cornel De
Original assignee: Internationale Des Pieux Arme
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1994-06-07
Also published as: NL9202214A; NL193869B; NL193869C

Abstract

L'invention concerne un dispositif de forage comprenant une partie active (1) composée principalement d'un tube (6) autour duquel est fixée une hélice tubulaire (1) pour l'insertion dans le sol, ladite hélice tubulaire (1) étant destinée à être vissée dans le sol pendant l'opération de forage, tandis que du liquide traversant ledit tube (6) et l'hélice (1) est simultanément injecté dans le sol à travers des trous (8) prévus au moins dans une partie de la spire extrême inférieure rejoignant ledit tube (6) de façon que ledit liquide d'injection soit mélangé au sol pendant chaque rotation de l'arbre (2) pr l'action de brassage de l'hélice (1).

Description


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  "Dispositif et procédés de forage pour la formation de pieux ou analogues". 



   Cette invention concerne essentiellement un dispositif et des procédés de forage pour procurer des pieux ou bien des structures d'ancrage similaires. 



   On connaît un procédé d'insertion d'un tirant d'ancrage dans le sol décrit dans le document NL-8403178, et qui consiste à visser dans le sol une tige centrale comportant à son   extré. nité   d'insertion une lame enroulée hélicoïdalement autour de ladite extrémité, et à la fin de l'opération de vissage, à injecter un liquide durcissant par des orifices ménagés le long de ladite tige creuse. 



   Un tel procédé est également connu du document NL- 9000498 qui décrit un procédé pour insérer ou former un pieu dans le sol, en utilisant un outil entraîné en rotation et poussé axialement dans le sol, ledit outil étant équipé d'une partie formant lame en spirale, pendant qu'un liquide sous pression durcissant tel que du ciment est injecté à travers des ouvertures ménagées au dessus et au dessous de l'outil qui est laissé dans le sol pour former une partie de pieu. 



   Le document NL-9000865 décrit par exemple un procédé pour insérer un pieu de fondation avec un pied élargi dans le sol en utilisant un tube métallique avec une tête formant vis à son extrémité inférieure tandis qu'un liquide, durcissant ou non durcissant tel que de l'eau et/ou de la bentonite est injecté par une ouverture ménagée dans la tête formant vis précitée. Ce liquide est mixé avec le sol pour former un mélange de mortier avec une zone de support autour du pieu. 

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   Cependant, dans les premier et second documents, le liquide est injecté à travers des trous prévus dans la paroi du tube central. Il en résulte, que ledit liquide est injecté seulement au centre de l'outil et non pas sur toute la surface de coupe de l'outil hélicoïdal. En outre, le procédé du troisième document requiert une puissance d'entraînement très élevée. 



   La présente invention élimine ces inconvénients en proposant un dispositif de forage et des procédés de forage pour assurer un mélange homogène du sol avec le liquide injecté sur toute la surface de coupe de l'outil en incluant un renforcement dans la zone de sol endurci. 



   A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de forage vertical pour la formation de pieux ou analogues, du genre comprenant un tube cylindrique circulaire rectiligne pouvant être entraîné en rotation autour de son axe longitudinal et autour duquel est fixé solidairement un élément cylindriquement hélicoïdal creux de pénétration destiné à se visser dans le sol lors du forage pendant qu'un liquide, s'écoulant dans ledit élément hélicoïdal creux, est injecté simultanément dans le sol par des orifices de sortie ménagés dans ledit élément hélicoïdal, caractérisé en ce que ledit tube avec ledit élément hélicoïdal forme la portion inférieure et la seule partie active du dispositif, reliée, éventuellement amoviblement,

   à un arbre d'entraînement en rotation et ledit élément hélicoïdal est une hélice tubulaire débouchant par ses deux extrémités opposées dans ledit tube, entre lesquelles extrémités ladite hélice tubulaire est écartée dudit tube et lesdits orifices d'éjection de préférence radialement externes sont situés au moins sur une portion de la spire extrême inférieure rejoignant ledit tube, ledit liquide traversant ledit tube. 



   Ainsi, le liquide d'injection est mélangé au sol lors de chaque révolution de l'arbre par l'effet de brassage de l'hélice. 



   Selon une réalisation particulière, ladite hélice est au moins en majeure partie une hélice cylindrique et circulaire. 



   Selon une réalisation spécifique de l'invention, ladite hélice tubulaire est soudée par ses deux extrémités opposées, ou bien près de ces deux extrémités opposées au tube précité. 



   Selon une caractéristique particulière, des barreaux de renfort sensiblement radiaux sont soudés entre l'hélice et le tube. 



   Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie inférieure dudit tube se termine en pointe. 



   Le tube précité est fermé à sa base par un bouchon à pointe de forage et   selon une autre caractéristique particulière de l'invention, ladite pointe de forage comporte des orifices d'éjection du liquide.   

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   Le bouchon à pointe précité comporte une plaque formant embase qui est de préférence soudée au tube précité. 



   Selon une autre caractéristique particulière, lesdits orifices d'injection sont protégés par un pare-matière empêchant l'introduction de terre dans ladite hélice tout en permettant le passage du liquide. 



   Il doit être noté que l'arbre d'entraînement peut pénétrer dans ledit tube et s'étendre jusqu'à ladite plaque formant embase qui comprend un élément de butée pour positionner ledit arbre d'entraînement sur ladite plaque formant embase dont il est solidaire. 



   Selon une caractéristique particulière, ledit arbre d'entraînement est un prolongement supérieur du tube. 



   Selon une variante particulière, ledit arbre d'entraînement est soudé au tube. 



   Selon une autre réalisation spécifique, ledit arbre est vissé sur ledit tube. 



   Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, ledit arbre est constitué par l'un des éléments choisis dans le groupe comprenant un tube d'acier, un profilé en acier, une tige pleine en acier, un arbre en béton. 



   Selon une autre caractéristique particulière, à l'état enfoui dans le sol, la partie active précitée est désaccouplable de l'arbre   d'entraînement.   



   La présente invention concerne également un procédé mis en oeuvre par un dispositif de forage comprenant les caractéristiques précédentes prises seules ou en combinaison, ce procédé étant caractérisé en ce qu'après l'opération de forage, l'hélice, le tube et l'arbre d'entraînement sont laissés dans le sol. 



   La présente invention concerne également un procédé caractérisé en ce que, lorsque la partie active peut être désaccouplée dudit arbre d'entraînement, après l'opération de forage, ledit arbre est rempli avec du béton de façon à procurer un pieu en béton moulé dans ledit arbre, et ensuite l'arbre est extrait du sol, tout en laissant ledit pieu formé et l'hélice en place. 



   Un autre objet de la présente invention est de procurer un procédé de forage mis en oeuvre par un dispositif de forage dans lequel la partie active peut être désengagée de la partie de l'arbre et comprenant les caractéristiques précédentes prises seules ou en 

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 combinaison, ledit procédé consistant en ce qu'après l'opération de forage, ledit arbre est rempli avec du béton de façon à former un pieu moulé dans ledit arbre, et ensuite l'hélice et l'arbre sont extraits du sol en laissant ledit pieu en place. 



   Un autre objet de la présente invention est de procurer un pieu réalisé avec l'un des procédés précédents, et qui peut être prévu avec un renforcement. 



   Selon une autre caractéristique, la paroi du tube comprend une partie concave ou évidée destinée à améliorer l'ancrage du pieu en béton lorsque l'hélice et l'arbre sont extraits. 



   Selon une autre réalisation de l'invention, ledit arbre d'entraînement et ledit tube de l'hélice consistent en une pièce unique. 



   Selon une utilisation spécifique du procédé de forage, il est mis en oeuvre dans un sol sablonneux et ledit liquide d'injection est de la laitance de ciment. 



   Selon une autre utilisation du procédé de forage de l'invention, il est mis en oeuvre dans un sol argileux et ledit liquide d'injection est de la chaux. 



   Selon une autre caractéristique du procédé conforme à l'invention, la pression d'injection est suffisante pour empêcher les matériaux du sol ou la terre de pénétrer dans des trous d'injection non protégés. 



   Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à partir de la description suivante faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels :   - la   figure 1 est une vue de face et partielle, illustrant une première réalisation de l'invention ;   - la   figure 2 est une vue en coupe et partielle, illustrant une seconde réalisation du dispositif de forage de l'invention ;   - la   figure 3 est une vue de dessus de la figure 2 ;   - la   figure 4 est une vue schématique illustrant le dispositif de forage de l'invention actionné pour procurer un pieu avec une pointe élargie ;   - la   figure 5 est une illustration schématique des orifices d'injection prévus dans l'hélice ;

   

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 - la figure 5a est une vue schématique de dessous de l'hélice illustrant plus particulièrement les trous d'injection protégés séparément ;   - la   figure    5b" est   une vue schématique en coupe suivant   Vb-Vb   de la figure 5a ; et - la figure 5c est une vue similaire mais illustrant une hélice protégée par une bande continue. 



   La figure 1 illustre un dispositif de forage selon une réalisation de l'invention et comprenant une partie active A constituée par un élément tubulaire en forme d'hélice 1, débouchant par ses deux extrémités opposées la, 1 b dans un tube 6, auquel tube 6 lesdites extrémités la, 1 b sont soudées de façon étanche, ledit tube 2 ou 6 et l'hélice 1 étant également soudés sur une pointe de forage 3 dont la partie supérieure comprend une plaque formant embase 4. Il devra être noté que ladite hélice 1 peut être soudée par ses extrémités la et 1 b au tube 2,6 ou bien à proximité de ces extrémités. La fixation de ladite hélice 1 au tube 2 est obtenue d'une part par ces extrémités la, lob de ladite hélice
1 et d'autre part, au moyen de barreaux de renforcement 5, s'étendant radialement entre ladite hélice 1 et le tube 2 auquel ils sont soudés (5a).

   Il est également visible sur cette figure, qu'une pièce annulaire 6a dont la fonction sera décrite plus tard, est soudée autour dudit tube 2. 



   Il doit également être noté que dans le cas où le tube 2 est d'un diamètre important, un tube plus petit peut être placé dans ce même tube, de sorte que le fluide est pompé à travers ce tube plus petit pendant le forage. 



   Selon une seconde réalisation illustrée sur les figures 2 et
3, le dispositif de forage de l'invention comprend, d'une part, les mêmes éléments que selon la première réalisation, c'est-à-dire, un tube 6 dont la longueur est inférieure à celle de la réalisation précédente, autour duquel est soudée une hélice tubulaire 1 avec des barreaux de renforcement 5 interposés entre ladite hélice 1 et le tube 6, ledit tube 6 étant soudé sur la plaque formant embase 4 de la pointe de renforcement 3, et d'autre part, un arbre 2, avec un diamètre inférieur au diamètre du tube 6, qui est également soudé par son extrémité inférieure à la plaque formant embase 4 de la pointe 3.

   On pourrait également noter sur cette figure, qu'un 

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 élément formant butée 7 est soudé sur la plaque formant embase 4 et est destiné à assurer le positionnement de l'arbre 2 sur le plaque formant embase. 



   Comme ceci sera plus apparent à partir de la figure 5, ladite hélice 1 des deux réalisations, est pourvue d'orifices d'injection de liquide 8 sur sa spire inférieur avant le étant repliée vers le tube 6. 



   Ces orifices 8 sont recouverts d'un pare-matière 11, (figure 5a), permettant l'écoulement du liquide tout en empêchant le matériau du sol d'entrer dans ladite hélice 1 (voir figure 5b illustrant une protection séparée des orifices et la figure Sc illustrant une protection continue des mêmes orifices par un tube hélicoïdal enroulé autour de l'hélice). 



   En variante, la pression d'injection doit être suffisante pour empêcher les matériaux du sol ou la terre de pénétrer dans des orifices d'éjection 8 non protégés. 



   Le fonctionnement des deux réalisations du dispositif de forage selon la présente invention va être brièvement décrit à travers ce qui suit en référence aux dessins. 



   Pendant l'opération de forage, le dispositif de forage selon la première réalisation est vissé dans le sol par l'arbre 2 qui est couplé à un mécanisme d'entraînement, jusqu'à ce que la profondeur souhaitée soit obtenue. 



   Pendant chaque révolution de ladite hélice dans le sol, un liquide durcissant ou non durcissant, destiné à réduire la résistance au forage, provenant dudit tube 2 et s'écoulant à l'intérieur de ladite hélice tubulaire est injecté dans le sol à travers les orifices 8 prévus à l'extrémité inférieure de ladite hélice 1, de façon que ledit liquide d'injection puisse être mélangé au sol par l'action de brassage de ladite hélice 1 et à former une pointe élargie et renforcée si le liquide utilisé est un liquide de durcissant. 



   Dans cette position enfouie du dispositif de forage, plusieurs procédés peuvent être envisagés pour procurer un pieu. 



   La première solution consiste à laisser ledit tube 2 ou bien arbre d'entraînement 2, et l'hélice 1 dans le sol, tandis que la seconde solution consiste à extraire ledit tube 2 et l'hélice 1 après le remplissage dudit tube 2 par exemple, avec du béton renforcé. 

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   Ainsi, par exemple, dans un terrain sablonneux, lors de l'injection d'un liquide durcissant dans la couche porteuse, il sera formé un pieu en béton P avec une pointe agrandie 10 formée de ciment, d'eau et de sable, tels que décrit sur la figure 4, ladite pointe étant utilisée comme un renforcement en spiral. 



   Il peut également être noté que ledit élément formant butée annulaire 6a, mentionné ci-dessus, pendant l'extraction de l'hélice 1, permettra une formation d'une rainure dans le mortier (sable, ciment et eau), laquelle rainure sera remplie avec du béton, et permettra l'obtention d'une bonne adhésion entre le pied du pieu obtenu et la masse du mortier. 



   Le fonctionnement du dispositif de forage de la seconde réalisation est similaire à la première réalisation décrite, car ledit arbre d'entraînement 2 est soudé au tube 6 de l'hélice 1. 



   Dans le cas, au contraire, où l'arbre d'entraînement 2 pourrait être désaccouplé dudit tube 6, trois possibilités pourraient alors être envisagées. Dans un premier cas, ledit tube 6, l'arbre 2 et l'hélice 1 sont laissés dans le sol. Dans le second cas, seule ladite pointe 3, ladite hélice 1 et ledit tube 6 sont laissés dans le sol tandis que ledit arbre d'entraînement 2 est extrait du sol. Selon cette solution, ledit arbre d'entraînement 2 peut être rempli avec du béton de façon à former un pieu en béton après l'extraction. Il sera noté que ledit pieu peut être prévu avec un renforcement. Dans un troisième cas, ladite hélice 1 fixée au tube 6 et l'arbre d'entraînement 2 sont extraits du sol, ledit arbre 2 étant d'abord rempli, par exemple de béton renforcé avant l'extraction tel que décrit ci-dessus pour la première réalisation. 



   Il sera également noté que le dispositif de forage de l'invention sera de préférence utilisé dans un sol sablonneux. Le liquide d'injection sera dans ce cas de la laitance de ciment, et un mélange de ciment, d'eau et de sable sera formé. Lequel mélange durcira en béton procurant une certaine résistance à la compression. 



   Au contraire, si ce dispositif de forage est utilisé dans un sol argileux, un mélange d'argile et de chaux peut être formé, lequel après l'opération de durcissement procurera une résistance à la compression importante également. 

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   Il pourrait également être envisagé, pendant l'opération de forage, de changer le liquide d'injection, par exemple tout d'abord de l'eau et ensuite de la laitance de ciment. 



   En conséquence, il a été réalisé grâce à l'invention, un dispositif de forage avec une pointe en forme de spirale, pour procurer un pieu avec une base élargie ou des blocs pour des structures d'ancrage, ladite invention permettant de réduire le plus possible le volume de sol qui doit être déplacé au cours du forage. On obtient ainsi, pendant le forage, un mélange homogène de terre avec le liquide sur la surface totale de découpe du dispositif et un renforcement en spiral dans la zone de sol endurcie. 



   Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation illustrés et décrits. 



   Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif de forage vertical pour la formation de pieux (P) ou analogues, du genre comprenant un tube (6) cylindrique circulaire rectiligne (6) pouvant être entraîné en rotation autour de son axe longitudinal et autour duquel est fixé solidairement un élément cylindriquement hélicoïdal creux de pénétration (1) destiné à se visser dans le sol lors du forage pendant qu'un liquide, s'écoulant dans ledit élément hélicoïdal creux (1), est injecté simultanément dans le sol par des orifices de sortie (8) ménagés dans ledit élément hélicoïdal (1), caractérisé en ce que ledit tube (6) avec ledit élément hélicoïdal (1) forme la seule partie active (A) du dispositif relié, éventuellement amoviblement, à un arbre (2) d'entraînement en rotation et ledit élément hélicoïdal (1)

est une hélice tubulaire débouchant par ses deux extrémités opposées (la, 1b) dans ledit tube (6), entre lesquelles extrémités ladite hélice tubulaire (1) est écartée dudit tube (6) et lesdits orifices d'éjection (8) de préférence radialement externes sont situés au moins sur une portion de la spire extrême inférieure (lc) rejoignant ledit tube (6), ledit liquide traversant ledit tube (6).
2. Dispositif de forage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hélice (1) précitée est au moins en majeure partie une hélice cylindrique et circulaire.
3. Dispositif de forage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite hélice tubulaire <Desc/Clms Page number 10> (1) est soudée par ses deux extrémités opposées ou près de ses deux extrémités opposées (la, 1b) audit tube (6).
4. Dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des barreaux de renfort (5) sensiblement radiaux sont soudés entre l'hélice (1) et le tube (6).
5. Dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure du tube précité (6) se termine en pointe.
6. Dispositif de forage selon la revendication 5, à tube précité (6) fermé à sa base par un bouchon à pointe de forage (3), caractérisé en ce que ladite pointe de forage (3) comporte des orifices d'éjection (8) du liquide.
7. Dispositif de forage selon la revendication 6, dont le bouchon à pointe (3) comporte une plaque formant embase (4), caractérisé en ce que ladite plaque est soudée au tube précité (6).
8. Dispositif de forage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices d'éjection précités (8) sont protégés par un pare-matière (11) empêchant l'introduction de terre tout en permettant le passage du liquide.
9. Dispositif de forage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit arbre d'entraînement pénètre dans ledit tube (6) et s'étend jusqu'à la plaque embase (4) précitée qui comporte une butée <Desc/Clms Page number 11> (7) de positionnement dudit arbre (2) sur ladite plaque embase (4) dont il est solidaire.
10. Dispositif de forage selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit arbre d'entraînement (2) est un prolongement supérieur dudit tube (6).
11. Dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit arbre d'entraînement (2) est soudé au tube (6).
12. Dispositif de forage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit arbre (2) est vissé sur ledit tube (6).
13. Dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (2) est constitué par l'un des éléments choisis dans le groupe comprenant un tube d'acier, un profilé en acier, une tige pleine en acier, un arbre en béton.
14. Dispositif de forage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'état enfoui dans le sol, la partie active (A) est désaccouplable de l'arbre d'entraînement (2).
15. Procédé de forage mis en oeuvre par un dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'après l'opération de forage, l'hélice (1), le tube (6) et l'arbre d'entraînement (2) sont laissés dans le sol. <Desc/Clms Page number 12>
16. Procédé de forage mis en oeuvre par un dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'après l'opération de forage, ledit arbre (2) est rempli avec du béton de façon à procurer un EMI12.1 pieu en béton moulé dans ledit arbre (2), et t ensuite l'arbre (2) est extrait du sol, tout en laissant ledit pieu formé et l'hélice (1) en place.
17. Procédé de forage mis en oeuvre par un dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'après l'opération de forage, ledit arbre (2) est rempli avec du béton de façon à procurer un pieu en béton moulé dans ledit arbre (2), et ensuite l'arbre (2) et l'hélice sont extraits du sol en laissant ledit pieu en place.
18. Pieu, caractérisé en ce qu'il est réalisé par le procédé selon l'une des revendications 15 à 17.
19. Pieu, caractérisé en ce qu'il est réalisé par le procédé selon l'une des revendications 15 à 17 et en ce qu'il est pourvu d'un renforcement.
20. Dispositif de forage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la paroi du tube (2) comprend une partie évidée ou concave (6a), destinée à améliorer l'ancrage dudit pieu en béton.
21. Dispositif de forage selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (2) et le tube (6) de l'hélice (1) sont en une seule pièce venue de matière. <Desc/Clms Page number 13>
22. Procédé de forage selon l'une des revendications 15,16 et 17, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre dans un terrain sablonneux et en ce que le liquide d'injection est de la laitance de ciment.
23. Procédé de forage selon l'une des revendications 15,16 et 17, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre dans un terrain argileux et en ce que le liquide d'injection est de la chaux.
24. Procédé de forage selon l'une des revendications 15 à 17,22, 23, caractérisé en ce que la pression d'injection est suffisante pour empêcher les matériaux du sol ou de la terre de pénétrer dans des orifices d'éjection non protégés.