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Procédé et équipement pour l'assèchement du sol.
La présente invention concerne un procédé et un équipe- ment pour l'assèchement du sol, c'est-à-dire pour la réduction de la teneur en eau du sol ou l'élimination des nappes d'eau souterraines. '
L'assèchement su sol permet à des ingéreurs des tra- vaux publics, à des entrepreneurs de construction, etc...,de creuser des excavations dans un sol perméable contenant ini- tialement de l'eau, le but étant d'assécher le sol avant de produire une excavation de telle sorte que le travail puisse être effectué en totalité dans des conditions sèches ou sen- siblement sèches.
L'invention concerne d'une façon plus particulière exclusivement l'assèchement (c'est-à-dire la réduction de la
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teneur en eau) du sol par le procédé "à sondes suceuses". Sui- vant ce procédé, plusieurs outils de succion combinés à des fltres ou tamis dénommés "sondes suceuses", sont fixés à l'extrémité inférieure de "tiges montantes" qui sont placées dans le sol autour de la partie dans laquelle une excavation doit être creusée ou qui sont réparties d'une autre manière au voisinage de cette partie.
Les têtes de ces tiges montantes sont reliées à un collecteur principal commun ayant un dia- mètre relativement grand. Un vide produit à l'intérieur du col- lecteur et dans les sondes suceuses reliées à lui ramène à la surface l'eau contenue dans le sol, qui peut être évacuée aisé- ment par exemple par des moyens comprenant un séparateur air- eau et une pompe centrifuge. Chaque tige montante peut être associée à une vanne d'isolation individuelle, prévue au point de Jonction avec le,collecteur., de façon telle qu'une' commande indépendante de la sonde suceuse correspondante puisse être assurée.
Un équipement d'assèchement de ce type peut être réparti en systèmes à un, deux ou trois étages, selon la profondeur requise pour l'excavation devant être creusée. On considère ci'une façon générale que la limité d'assèchement est, dans le cas d'un système à un seul étage, d'environ 11 mètres au-dessous du niveau de la pompe, et la mise en place de ces systèmes s'ef- fectue progressivement au flar et à mesure que l'on creuse l'ex- cavation.
Jusqu'ici, le procédé le plus récent utilisant des sondes suceuses consiste à enfoncer ces sondes à l'intérieur du sol jusqu'à un niveau approprié par une technique qui corres- pond au "forage au jet". Suivant cette technique, de l'eau à une pression atteignant 11,2 kg/cm2 est refoulée à travers les
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sondes suceuses creuses et sort par des ajutages prévus dans des sabots de forage au jet disposés à l'extrémité Inférieure des sondes, les jets d'eau creusant le sol en préparant ainsi l'avancement et en facilitant la descente des sondes suceuses jusqu'à la position requise.
Les sondes suceuses connues, progressant par forage au jet, utilisées jusqu'ici pour cette application, sont con- stituées habituellement par un tube interne en acier pour le forage au jet, monté rigidement entre une douille prévue à sa partie supérieure et un sabot prévu à sa partie inférieure, un tube perforé extérieur, et un tube filtrant en treillis intermédiaire, des intervalles annulaires étant ménagés entre les trois tubes, qui sont disposés concentriquement.
Dans une sonde suceuse de forage au jet de ce type, l'extrémité infé- rieure du tube de forage au jet est reliée à un siège du sabot de forage, ce siège présentant un épaulement conformé de façon à permettre à l'eau de refluer le long du filtre en treillis, afin de le maintenir dégagé pendant le forage au jet, ménageant un certain espace permettant l'écoulement de la totalité du débit de l'eau pendant le pompage. Au cours de l'opération de forage au jet, l'eau est déviée par l'épaulement à travers une chambre de clapet à bille ménagée dans le sabot, qui est pointu et muni des ajutages précités. Quand la sonde est mise en dé- pression pendant le pompage, le'clapet à bille flotte et se déplace vers le haut pour venir s'appliquer contre son siège..
Il n'est pas inhabituel' de devoir utiliser une quan- tité d'eau dépassant 1100 litres pour la pose d'une sonde su- ceuse de forage au jet à une profondeur d'environ 11' mitres au-dessous de la surface du sol. Une source d'eau est prévue habituellement sur le lieu de forage, pour la pose de la sonde
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ou des sondes Initiales, à moins bien entendu qu'un cours d'eau ou qu'une nappe d'eau existe au voisinage du chantier.
L'eau extraite du sol pour son assèchement par'la première sonde suceuse, ou bien par les premières sondes, selon le cas, est employée ensuite pour alimenter le reste des sondes suceuses prévues dans le système.
Il arrive assez souvent qu'avant d'atteindre la pro- fondeur requise lors de l'utilisation d'un tel système d'assè- chement, on rencontre dans le terrain du gravier grossier, de .l'argile dure ou des couches agglomérées compactes. Dans ce cas, on se heurte à des difficultés considérables lorsqu'on tente de traverser ces couches formant barrières, et jusqu'ici on s'est efforcé de surmonter ce problème en enfonçant les sondes suceu- ses 4 l'aide d'une sonnette. Non seulement ce mode opératoire provoque l'endommagement des sondes suceuses, mais il exige également beaucoup de temps et de main d'oeuvre, ce qui cor- respond à une dépense supplémentaire.
Le but'principal de l'invention est de créer un pro- cédé perfectionné d'assèchement du sol à l'aide de sondes su- ceuses, étudié de façon à faciliter non seulement une pénétra- tion positive à travers les couches d'argile ou les couches imperméables intercalaires rencontrées dans un terrain per- méable, mais aussi une pénétration rapide à travers une ma- tière agglomérée compacte, ce qui remédie ainsi aux difficul- tés précitées, et présentant d'autres avantages qui seront indiqués plus loin. ,
Un autre but de 1'invention est d'apporter des modi- fications aux équipaments d'assèchement existants et de créer de nouveaux dispositifs et modes opératoires permettant la mise en oeuvre du procédé perfectionné sus-mentionné.
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Le procédé perfectionné d'assèchement par sondes suceuses suivant l'invention consiste essentiellement à uti- liser un outil de' forage du sol creux, afin de faciliter la mise en place de chacune des sondes suceuses dans le sol la profondeur requise avant le pompage permettant d'extraire l'eau vers le haut à travers ces sondes suceuses.
En ce qui concerne la mise en place dans le sol de cha- que sonde suceuse, le procédé perfectionné suivant l'invention consiste (a) à introduire la sonde suceuse et sa tige montante dans l'outil creux pour le forage du sol et à les maintenir dans cet outil, (b) alors que cet outil est suspendu de façon con- venâble, à assurer sa rotation et à provoquer sa pénétration dans le sol jusqu'à la profondeur requise,(c) à libérer la sonde suceuse et sa tige montante de telle sorte qu'elles tom- bent librement par rapport à l'outil jusqu'au fond du. trou foré et (d) à extraire 1'outil de forage du sol, en laissant la sonde suceuse et la tige montante dans le trou foré.
L'outil pour le forage du sol est ensuite rechargé par l'introduction d'une autre sonde et de sa tige montante, et le cycle précité se répète.
Comme on le comprendra@ l'idée inventive consiste, au lieu d'avoir recours à de l'eau sous pression pour assurer le fonçage à travers le sol et les couches de terrain, en préparant ainsi le chemin pour la descente d'une sonde suceuse, à travers un sol pouvant être traversé aisément, comme dans le cas du procédé au jet, à utiliser un outil de forage du sol remplis- , sant une fonction analogue tout en protégeant la sonde suceuse avec la sécurité voulue pendant la plus grande partie de sa des- 'cente, et capable par ailleurs de traverser rapidement et aisé- ment même des couches d'argile et (ou) des couches intercalaires
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imperméables rencontrées dans un terrain perméable, comme indiqué précédemment.
La description qui va suivre, faite en regard des déssins annexés, donné à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.
La fig. 1 est une vue de profil d'un camion équipé d'un chevalement et d'un équipement de forage utilisable pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
La fig. 2 est une vue analogue à la fig. 1, mais à plus petite échelle, montrant le mode d'introduction d'une sonde suceuse et de sa tige montante associée dans l'outil de forage.
La fig. 3 est une vue de profil avec coupe partielle d'une sonde suceuse et de la tige montante associée.
La fig. 4 est une vue en coupe verticale à travers l'extrémité inférieure d'une tarière creuse du type utilisé dans l'appareil de forage visible sur les fig. 1 et 2.
Les fig. 5, 6 et 7 sont des vues de détail des or- ganes utilisés pour retenir une sonde suceuse et sa tige mon- tante à l'intérieur de la tarière associée et pour permettre son éjection au moment requis.
Les fig. 8 et 9 sont des vues prises en regardant dans la direction de la flèche "A" sur la fig. l, certains organes étant supprimés, ces figures montrant respectivement l'introduction de la sonde suceuse et de sa tige montante dans le sol alors qu'elles se trouvent à l'intérieur d'une tarière creuse,et la sonde et sa tige montanteà l'intérieur su sol après l'extraction de la tarière.
Si l'on se reporte tout d'abord aux fig. 1 et 2, un camion désigné d'une façon générale par la référence 1 est
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muni vers son -extrémité arrière d'une ossature de support 2.
Un châssis 3 est monté sur l'ossature 2 par l'intermédiaire d'un axe de pivotement 4 et porte un chevalement 5. Il est prévu, entre le chevalement 5 et l'ossature de support 2, un vérin hydraulique 6 comprenant un cylindre et un piston. Ainsi, en fournissant un liquide au vérin 6 au moment requis, on peut faire pivoter le chevalement 5 pour l'amener d'une position ver- ticale dans laquelle il peut être utilisé pour le forage à une position de repos horizontale, et ce chevalement peut en outre être verrouillé dans n'importe quelle position d'inclinaison intermédials L'ossature de support 2 porte également divers dispositifs de commande classiques, des conduits, etc..., bien . que ces éléments n'aient pas été représentés pour plus de clarté.
Deux vérins hydrauliques 7 sont prévus à l'arrière du châssis du véhicule, afin de former des béquilles qui peuvent être commandées pour stabiliser ce véhicule au moment désiré.
Deux autres vérins ou béquilles de stabilisation 8 sont égale- ment prévus sur le chevalement 5 lui-même..
Un chariot 9 portant un moteur-couple hydraulique 10 est monté de façon à pouvoir se déplacer verticalement en va- et-vient à l'intérieur de chevalement 5. Ce chariot est en fait suspendu dans le chevalement par un câble relié à un ' treuil (non représenté) porté par le véhicule. L'arbre d'en- traînement ou de sortie du moteur 10 est relié à une tarife à filet continu à corps creux 11, qui s'étend vers le des à l'intérieur du chevalement 5.
Lorsque l'équipement est en service, une snnde suceuse et la tige montante associée sont introduites dans le corps creux de la tarière avant le début de l'opération da mise en place de ia sonde. Comme on peut le voir sur la fig. 2, l'in-
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troduction d'une sonde suceuse et de sa tige montante, désignées d'une façon générale par la référence 12, est effectuée alors que le chevalement 5 occupe une position 'dans laquelle il est incliné sur l'horizontale. Une fois à l'intérieur de la tarière 11, l'extrémité supérieure de la tige montante est retenue amo- viblement dans cette tarière par des moyens décrits plus loin.
On a montré sur la fig. 3 une sonde suceuse et la tige montante associée, comprenant une douille ou un raccord 13 et un sabot 14 qui sont écartés verticalement l'un de l'autre et qui sont séparés par un tube perforé 15. Un filtre intérieur 16, formé par un treillis, est placé entre la douille 13 et le sabot 14, à l'intérieur du tube 15, et un tube 17 est disposé au cen- tre de la sonde suceuse. Une tige montante 18 est reliée à l'extrémité supérieure de la douille 13 et est alignée axiale- ment avec le tube 17.
En service, la tige montante 18 est reliée à une source d'aspiration, de telle sorte que l'eau soit as- pirée à partir du sol à travers le tube 15 et le filtre 16, jusque dans l'extrémité inférieure du tube 17, à partir du- quel elle pénètre dans la tige montante 18 comme indiqué par des flèches sur le dessin.
Comme indiqué précédemment, la tige montante 18 est destinée être fixée à l'intérieur de la tarière 11 de telle sorte que l'extrémité inférieure de la sonde suceuse se trouve au-dessus de l'extrémité inférieure de la tarière, comme visi- ble sur la fig. 4. L'extrémité inférieure de la tarière 11 est initialement fermée de façon étanche, afin d'empêcher la péné- tration de la terre pendant son utilisation, par un capuchon conique creux 19 qui est articulé sur le corps de la tarière en 20 et qui est maintenu dans la position d'obturation de cette tarière par une pince élastique 21. Ainsi, ce capuchon peut
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aisément être repoussé latéralement par la chute d'une sonde suceuse qui a été libérée à l'intérieur de la tarière.
Une pastille d'impact 22 peut être prévue à l'intérieur du capu.. chon, pour empêcher l'endommagement de ce dernier par une sonde suceuse,tombant en chute libre et pour permettre sa réutilisa- tion.
Les moyens permettant d'assurer la rétention amovible d'une sonde suceuse et d'une tige montante à l'intérieur de la tarière 11 et assurant l'éjection de cette sonde au moment re- quis vont maintenant être décrits en regard des fig. 5, 6 et 7.
L'extrémité supérieure d'une tige montante 18 porte . un prolongement coaxial 23 dirigé vers le haut, ayant la forme d'une tige munie d'une tête 24 en champignon, qui peut être supportée à une distance relativement faible au-dessous du moteur-couple 10 par des verrous de retenue placés sous l'effet d'une sollicitation élastique et désignés d'une façon générale par la référence 25, ces verrous étant combinés judicieusement à la partie supérieure du corps creux de la tarière.
Un manchon de transmission rotatif 26 est claveté de façon permanente sur l'arbre d'entraînement orienté vers le bas du moteur-couple hydraulique 10, L'extrémité inférieure de ce manchon est munie d'un filetage intérieur pour,la ré- ception de l'extrémité supérieure, munie d'un filetage exté- rieur complémentaire, du corps creux de la tarière (non repré- senté sur la fig. 5).
Deux bottiers 27 diamétralement alignés font saillie radialement vers l'extérieur à partir du manchon de transmis- sion 26 et reçoivent deux poussoirs 28 soumis à la sollicita- tion d'un ressort, qui constituent les verrous de retenue 25.
Les becs ( c'est-à-dire les extrémités actives) 28a de ces
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poussoirs s'étendent normalement à travers des trous prévus dans la paroi du manchon 26 et font saillie au delà de la surface interne de cette paroi. Toutefois, ces bacs ont chacun un double profil de telle sorte que les verrous 25 puissent être repoussés latéralement par une pression verticale exercée sur eux depuis le dessus ou le dessous.
.Les extrémités actives 28a des poussoirs 28 font nor- malement saillie, sous l'effet de la force élastique exercée,, jusqu'à des positions telles qu'elles se trouvent au-dessous de là tête 24, en supportant ainsi la sonde suceuse et sa tire montante (Fig. 6). Toutefois, quand les poussoirs 28 sont dé- gagés en antagoniste à la force des ressorts, la tête 24. du prolongement de la tige montante n'est plus supportée ce qui libère la sonde suceuse et la tige montante, désignées par 12, par rapport à la tarière 11, et permet à cet ensemble d'ouvrir par impact le capuchon d'obturation précité 19 et d'être éjecté à partir de l'extrémité inférieure de la tarière.
Le prolongement 23 de la tige montante, qui est formé par une tige d'éjection, a une longueur' pouvant être réglée aisément ; on a ainsi la certitude que la sonde suceuse va être maintenue immédiatement au-déssus du capuchon d'obtura- tion étanche, malgré des variations nominales de la longueur de la tige montante, dues à des considérations pratiques.
Cette particularité permet d'utiliser, pour l'ouverture du capuchon d'obturation étanche et l'éjection positive d'un ensemble à sonde suceuse par rapport à la tarière, des moyens hydrauliques comportant des vérins à faible course. De cette manière, on évite la nécessité de prévoir un ensemble encom- brant à la tête de la sonde suceuse. Suivant le mode de réali- sation représenté, la tige 23 est filetée extérieurement et
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pénètre dans un raccord à filetage interne correspondant 29 prévu sur la tige montante 18, de sorte que cette tige peut être vissée ou dévissée par rapport à ce-raccord pour faire varier la longueur.
Toutefois, suivant une variante, le prolongement de la tige montante peut être constitué par une tige télescopi- que comprenant des éléments tubulaires engagés télescopique- - ment l'un dans l'autre, réglables axialement l'un par rapport à l'autre pour augmenter ou réduire la longueur de ce prolon- gement, suivant les besoins, le réglage étant effectué par vissage au moyen de n'importe quel dispositif convenable.
Suivant ce mode de réalisation, un dispositif d'éjec- tion à commande hydraulique est prévu pour éjecter une sonde suceuse et sa tige montante par rapport à la tarière à corps creux. Ce dispositif est étudié'de façon à agir sur la tête 24 du prolongement 23 de la tige montante, afin de' la repousser vers le bas entre les becs 28a des poussoirs 28,de façon à écarter des poussoirs et à assurer ainsi une éjection positive de la sonde suceuse et de la tige montante. Comme on'le comprendra, dès que la tête 24 a été repoussée entre les becs 28a et a dépassé ces derniers, les poussoirs 28 reviennent élastiquement dans leur position de travail normale.
Toutefois, quand l'ensemble formé par une sonde su- ceuse et sa tige montante est introduit dans le corps creux de la tarière jusqu'à la position voulue, la tête 24 repous- de positivement les becs 28a des poussoirs 28 vers le côté et menchit ces becs, ceux-ci revenant ensuite élastiquement dans la stion voulue,, au-dessous de la tête, afin de pouvoir la suppertes.
@ décrira maintenant le mécanisme d'éjection hydrod- lique.
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La paroi du manchon de transmission rotatif 26 sus- mentionné est munie sur deux côtés diamétralement opposés de deux fentes verticales 30 dont certaines-parties s'étendent . au-dessus et au-dessous des verrous 25 soumis à la sollicita- tion des ressorts. Ces fentes 30 sont parallèles à l'axe prin- cipal du corps de la tarière. Une barre de poussée horizontale 31 s'étend transversalement dans ces fentes, les extrémités opposées de cette barre faisant saillie à travers les fentes jusqu'à l'extérieur du manchon 26. Des cavités sont prévues dans les bords supérieurs de la barre 31 pour la réception de galets 32.
.Une plaque de poussée horizontale plane 33 en acier, munie d'un trou en son centre afin d'entourer le manchon de transmission 26, est supportée par deux vérins hydrauliques à double effet 34. Ces vérins sont disposés parallèlement l'un à l'autre et s'étendent vers le bas à partir de la face inférieure du chariot 9 portant le moteur hydraulique. Quand les vérins 34 sont en position rentrée, la plaque de poussée 33 repose sur les galets 32 engagés dans la barre de poussée 31 et cette dernière est à son tour placée immédiatement au- dessus de la tête 24 du prolongement 23 de la tige montante.
Lors de leur sortie en direction du bas, les vérins exercent simultanément une même pression sur la partie supérieure de cette tête, par l'intermédiaire de la plaque 33 et de la barre de poussée sous-jacente 31. En conséquence, quand cela est né- cessaire, les vérins 34 sont actionnés comme décrit pour re- pousser la tête 24 portée par le prolongement 23 de la.tire montante et la faire passer entre les verrous de retenue 25.
L'ensemble formé par la sonde suceuse et la tige montante tombe alors sur le capuchon d'obturation étanche 19, le repousse
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.sous l'effet du choc et est éjecté hors du corps creux de la tarière. ' ..
Le procédé perfectionné faisant l'objet de l'invention sera maintenant décrit.
Le premier stade consiste à introduire un ensemble 12 comprenant une sonde suceuse et une tige montante dans le chevalement 5 alors que ce dernier se trouve dans une posi- tion inclinée comme décrit précédemment et à assurer le main- tien de la tête 24 portée par le prolongement 23 de la tige montante au moyen des verrous 25. Quand cette opération a été effectuée, le chevalement 5 est amené dans sa position verti- cale et les béquilles de stabilisation 7 et 8 sont sorties.
Le moteur 10 est alors actionné et le chariot 9 est déplacé progressivement vers le bas le long du chevalement , au fur et à. mesure que la tarière fore le sol, jusqu'à ce que la profondeur requise soit atteinte.
A ce moment, le moteur 10 est arrêté et le chariot 9 est rappelé en arrière sur une courte distance dans le che- valement, pour permettre la commande des vérins 34 afin de libérer la sonde suceuse et la tige montante 12 par rapport à la tarière 11. En tombant, la sonde suceuse repousse laté- ralement le capuchon 19 et tombe ensuite jusqu'au fond du trou creusé par la tarière. Cette condition est représentée - sur la fig. 8.
Le chariot 9 est ensuite rappelé en arrière vers le haut le long du chevalement 5 en utilisant le treuil précité, ce qui extrait la tarière et laisse la sonde suceuse et la tige montante 12 dans le sol comme visible sur la fig. 9. La tige montante 18 peut ensuite être reliée à un collecteur pour assurer l'assèchement du sol.
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On constate qu'une tarière à filet continu à corps creux entraînée positivement en rotation du type représenté put forer le sol jusqu'à une profondeur 'maximum d'environ 7 mètres au cours d'une opération continue, les éléments de coupe trempés ou traités de la tarière assurant une pénétra- tion rapide dans du gravier grossier, de l'argile dure ou des couches agglomérées.
Pendant la mise en place de chaque sonde suceuse, la rotation de la tarière ou de l'autre outil de forage peut être interrompue avant de libérer la sonde par rapport à l'outil, ou bien dans le cas d'une technique utilisant un enrobage par du sable afin de produire un écran de sable autour du treillis de la sonde suceuse en vue d'empêcher l'ex- traction de fines par rapport au terrain, après la libération de la sonde suceuse par rapport à l'outil et l'extraction ou le dégagement ultérieur partiel de ce dernier par rapport au trou foré.
Ainsi, un tel processus d'enrobage par du sable peut être adopté par exemple quand des vases à grain fin sont as- séchées. Ce processus peut s'effectuer comme suit :Après la libération d'une sonde suceuse par rapport à une tarière à filet continu, on relève cette dernière de 90 cm environ par rapport au fond du trou foré et on interrompt ,sa rotation.
Du sable sec, ayant une grosseur du grain comprise entre 0,60 et 0,20 mm par exemple, est alors introduit dans la tarière à corps creux par sa partie supérieure, avant d'interrompre la rotation. Lorsque la tarière est relevée, le sable tombe en cascade autour de la sonde suceuse par suite de la rotation produite, en remplissant l'espace annulaire ménagé entre la paroi du corps creux de la tarière et la sonde et en créant
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ainsi un filtre ou écran de sable.
. Des modifications peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine 'des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention.
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Method and equipment for soil dewatering.
The present invention relates to a method and an equipment for dewatering soil, that is to say for reducing the water content of the soil or removing groundwater bodies. '
Drainage of the soil allows intruders of public works, construction contractors, etc., to dig excavations in a permeable soil initially containing water, the aim being to drain the soil. soil prior to producing an excavation so that all work can be done in dry or substantially dry conditions.
The invention relates more particularly exclusively to dewatering (that is to say the reduction of
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water content) of the soil by the "suction probe" method. Following this process, several suction tools combined with filters or sieves called "suction probes", are attached to the lower end of "risers" which are placed in the ground around the part in which an excavation is to be. dug or which are distributed in some other way in the vicinity of this part.
The heads of these rising rods are connected to a common main manifold having a relatively large diameter. A vacuum produced inside the collector and in the sucking probes connected to it brings back to the surface the water contained in the soil, which can be easily removed, for example by means comprising an air-water separator and a centrifugal pump. Each rising rod can be associated with an individual isolation valve, provided at the point of junction with the manifold, so that independent control of the corresponding suction probe can be ensured.
Such dewatering equipment can be divided into one, two or three-stage systems, depending on the depth required for the excavation to be excavated. It is generally considered that the dewatering limit is, in the case of a single stage system, about 11 meters below the level of the pump, and the placement of these systems is It is carried out gradually with the flar and as the excavation is deepened.
Heretofore, the most recent method using suction probes has been to drive such probes into the soil to an appropriate level by a technique which corresponds to "jet drilling". According to this technique, water at a pressure of up to 11.2 kg / cm2 is forced through the
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suction probes hollow and exit through nozzles provided in jet drilling shoes arranged at the lower end of the probes, the water jets digging the ground thus preparing the advance and facilitating the descent of the suction probes to the required position.
The known sucking probes, progressing by jet drilling, used hitherto for this application, are usually constituted by an internal steel tube for jet drilling, rigidly mounted between a sleeve provided at its upper part and a shoe provided. at its lower part, an outer perforated tube, and an intermediate mesh filter tube, annular gaps being formed between the three tubes, which are arranged concentrically.
In such a jet drill suction probe, the lower end of the jet drill pipe is connected to a seat on the drill shoe, this seat having a shoulder shaped to allow water to flow back. along the mesh filter to keep it clear during jet drilling, leaving some space to allow the full flow of water to flow during pumping. During the jet drilling operation, water is diverted by the shoulder through a ball valve chamber formed in the shoe, which is pointed and provided with the aforementioned nozzles. When the probe is depressurized during pumping, the ball valve floats and moves upwards to rest against its seat.
It is not unusual to have to use a quantity of water in excess of 1100 liters for the placement of a sucker-jet borehole probe to a depth of about 11 m. Below the surface of the pipe. ground. A water source is usually provided at the drilling site for the installation of the probe
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or Initial probes, unless of course a watercourse or a sheet of water exists in the vicinity of the site.
The water extracted from the ground for its drying by the first suction probe, or else by the first probes, as the case may be, is then used to supply the rest of the suction probes provided in the system.
It often happens that before reaching the required depth when using such a dewatering system, coarse gravel, hard clay or agglomerated layers are encountered in the ground. compact. In this case, considerable difficulties are encountered in attempting to cross these barrier layers, and so far an attempt has been made to overcome this problem by driving the sucker probes 4 with the aid of a bell. . Not only does this procedure cause damage to the sucking probes, but it is also time consuming and labor intensive, which is an additional expense.
The main object of the invention is to provide an improved method of dewatering the soil using sucker probes, designed to facilitate not only positive penetration through layers of clay. or the intermediate impermeable layers encountered in permeable ground, but also rapid penetration through a compact agglomerated material, which thus overcomes the aforementioned difficulties, and having other advantages which will be indicated later. ,
Another object of the invention is to make modifications to the existing drying equipment and to create new devices and procedures allowing the implementation of the above-mentioned improved method.
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The improved sucking probe dewatering method according to the invention essentially consists in using a hollow soil drilling tool, in order to facilitate the positioning of each of the sucking probes in the soil to the required depth before pumping. to extract the water upwards through these sucking probes.
As regards the placement in the soil of each suction probe, the improved method according to the invention consists (a) in introducing the suction probe and its rising rod into the hollow tool for drilling the soil and in keep them in this tool, (b) while this tool is suspended in a suitable way, to ensure its rotation and to cause its penetration into the soil to the required depth, (c) to release the suction probe and its rising rod so that they fall freely relative to the tool to the bottom of the. drilled hole and (d) extracting the drilling tool from the ground, leaving the suction probe and rising rod in the drilled hole.
The tool for drilling the soil is then recharged by the introduction of another probe and its rising rod, and the aforementioned cycle is repeated.
As will be understood @ the inventive idea consists, instead of having recourse to pressurized water to ensure the driving through the soil and the layers of ground, thus preparing the way for the descent of a probe nozzle, through a ground which can be traversed easily, as in the case of the jet process, to use a tool for drilling the ground fulfilling a similar function while protecting the suction probe with the desired safety for the greater part of its des- 'cente, and moreover capable of traversing quickly and easily even layers of clay and (or) interlayer
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raincoats encountered in permeable terrain, as noted above.
The description which follows, given with reference to the appended drawings, given without limitation, will make it possible to better understand the invention.
Fig. 1 is a side view of a truck equipped with a headframe and drilling equipment that can be used for implementing the method according to the invention.
Fig. 2 is a view similar to FIG. 1, but on a smaller scale, showing the method of introducing a suction probe and its associated riser into the drilling tool.
Fig. 3 is a side view with partial section of a suction probe and the associated rising rod.
Fig. 4 is a vertical sectional view through the lower end of a hollow auger of the type used in the drilling apparatus shown in FIGS. 1 and 2.
Figs. 5, 6 and 7 are detail views of the organs used to retain a suction probe and its rising rod inside the associated auger and to allow its ejection when required.
Figs. 8 and 9 are views taken looking in the direction of arrow "A" in FIG. l, some components being removed, these figures showing respectively the introduction of the suction probe and its rising rod into the ground while they are inside a hollow auger, and the probe and its rising rod at the inside the ground after extracting the auger.
If we first refer to fig. 1 and 2, a truck generally designated by the reference 1 is
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fitted towards its rear end with a support frame 2.
A frame 3 is mounted on the frame 2 by means of a pivot pin 4 and carries a headframe 5. There is provided, between the headframe 5 and the support frame 2, a hydraulic cylinder 6 comprising a cylinder. and a piston. Thus, by supplying a liquid to the cylinder 6 at the required moment, the headframe 5 can be pivoted to bring it from a vertical position in which it can be used for drilling to a horizontal rest position, and this headframe can additionally be locked in any tilt position intermedials The support frame 2 also carries various conventional control devices, ducts, etc., fine. that these elements have not been represented for clarity.
Two hydraulic jacks 7 are provided at the rear of the vehicle frame, in order to form crutches which can be controlled to stabilize this vehicle at the desired moment.
Two other stabilizing jacks or legs 8 are also provided on the headframe 5 itself.
A carriage 9 carrying a hydraulic torque motor 10 is mounted so as to be able to move vertically back and forth inside the headframe 5. This carriage is in fact suspended in the headframe by a cable connected to a winch. (not shown) carried by the vehicle. The drive or output shaft of the motor 10 is connected to a continuous thread hollow body 11, which extends towards the inside of the headframe 5.
When the equipment is in service, a suction nozzle and the associated rising rod are introduced into the hollow body of the auger before the start of the operation of placing the probe. As can be seen in fig. 2, the in-
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troduction of a sucking probe and its rising rod, generally designated by the reference 12, is carried out while the headframe 5 occupies a position in which it is tilted to the horizontal. Once inside the auger 11, the upper end of the rising rod is loosely retained in this auger by means described later.
It has been shown in fig. 3 a suction probe and the associated rising rod, comprising a socket or a connector 13 and a shoe 14 which are spaced vertically from one another and which are separated by a perforated tube 15. An internal filter 16, formed by a mesh, is placed between the socket 13 and the shoe 14, inside the tube 15, and a tube 17 is placed in the center of the suction probe. A rising rod 18 is connected to the upper end of the sleeve 13 and is axially aligned with the tube 17.
In use, the riser 18 is connected to a suction source, so that water is sucked from the ground through tube 15 and filter 16, to the lower end of tube 17. , from which it enters the riser 18 as indicated by arrows in the drawing.
As previously indicated, the rising rod 18 is intended to be fixed inside the auger 11 such that the lower end of the suction probe is above the lower end of the auger, as visible. in fig. 4. The lower end of the auger 11 is initially sealed, in order to prevent the ingress of soil during use, by a hollow conical cap 19 which is hinged to the body of the auger at 20 and which is held in the closed position of this auger by an elastic clamp 21. Thus, this cap can
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easily be pushed sideways by the fall of a suction probe which has been released inside the auger.
An impact pad 22 may be provided inside the cap, to prevent damage to the cap by a falling sucker probe and to allow its reuse.
The means making it possible to ensure the removable retention of a suction probe and of a rising rod inside the auger 11 and ensuring the ejection of this probe at the required moment will now be described with reference to FIGS. 5, 6 and 7.
The upper end of a rising rod 18 carries. an upwardly directed coaxial extension 23, in the form of a rod with a mushroom head 24, which can be supported at a relatively small distance below the torque motor 10 by retaining latches placed under the The effect of an elastic bias and generally designated by the reference 25, these locks being judiciously combined with the upper part of the hollow body of the auger.
A rotating transmission sleeve 26 is permanently keyed to the downward facing drive shaft of the hydraulic torque motor 10. The lower end of this sleeve is provided with an internal thread for the reception of the upper end, provided with a complementary external thread, of the hollow body of the auger (not shown in fig. 5).
Two diametrically aligned casings 27 project radially outwards from the transmission sleeve 26 and receive two pushers 28 subjected to the bias of a spring, which constitute the retaining latches 25.
The spouts (i.e. the active ends) 28a of these
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pushers normally extend through holes provided in the wall of sleeve 26 and protrude beyond the internal surface of this wall. However, these trays each have a double profile so that the latches 25 can be pushed laterally by vertical pressure exerted on them from above or below.
The active ends 28a of the pushers 28 protrude normally, under the effect of the elastic force exerted, to positions such that they are below the head 24, thus supporting the suction probe. and its rising pull (Fig. 6). However, when the pushers 28 are released in antagonistic way to the force of the springs, the head 24. of the extension of the rising rod is no longer supported, which frees the suction probe and the rising rod, designated by 12, relative to to the auger 11, and allows this assembly to open by impact the aforementioned closure cap 19 and to be ejected from the lower end of the auger.
The extension 23 of the rising rod, which is formed by an ejection rod, has a length which can be easily adjusted; this ensures that the suction probe will be kept immediately above the sealing cap, despite nominal variations in the length of the riser, due to practical considerations.
This feature makes it possible to use, for the opening of the sealed closure cap and the positive ejection of a suction probe assembly with respect to the auger, hydraulic means comprising short-stroke jacks. In this way, the need to provide a bulky assembly at the head of the suction probe is avoided. According to the embodiment shown, the rod 23 is externally threaded and
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enters a corresponding internally threaded connector 29 provided on the rising rod 18, so that this rod can be screwed or unscrewed with respect to this connector to vary the length.
However, according to a variant, the extension of the rising rod can be constituted by a telescopic rod comprising tubular elements engaged telescopically one in the other, adjustable axially relative to each other for increase or decrease the length of this extension, as required, the adjustment being effected by screwing using any suitable device.
According to this embodiment, a hydraulically controlled ejection device is provided for ejecting a suction probe and its rising rod relative to the hollow body auger. This device is designed to act on the head 24 of the extension 23 of the rising rod, in order to 'push it down between the nozzles 28a of the pushers 28, so as to separate the pushers and thus to ensure a positive ejection. of the suction probe and the rising rod. As will be understood, as soon as the head 24 has been pushed back between the nozzles 28a and has passed the latter, the pushers 28 resiliently return to their normal working position.
However, when the assembly formed by a sucking probe and its rising rod is introduced into the hollow body of the auger to the desired position, the head 24 positively pushes the nozzles 28a of the pushers 28 to the side and these beaks go down, these then returning elastically in the desired stion, below the head, in order to be able to suppert it.
@ will now describe the hydrodic ejection mechanism.
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The wall of the aforementioned rotary transmission sleeve 26 is provided on two diametrically opposed sides with two vertical slots 30, parts of which extend. above and below the latches 25 subjected to the bias of the springs. These slots 30 are parallel to the main axis of the auger body. A horizontal push bar 31 extends transversely into these slots, the opposite ends of this bar projecting through the slots to the outside of the sleeve 26. Cavities are provided in the upper edges of the bar 31 for the release. receiving pebbles 32.
.A flat horizontal steel thrust plate 33, provided with a hole in its center to surround the transmission sleeve 26, is supported by two double-acting hydraulic cylinders 34. These cylinders are arranged parallel to one another. 'other and extend downward from the underside of the carriage 9 carrying the hydraulic motor. When the cylinders 34 are in the retracted position, the push plate 33 rests on the rollers 32 engaged in the push bar 31 and the latter is in turn placed immediately above the head 24 of the extension 23 of the rising rod.
When they exit in the downward direction, the jacks simultaneously exert the same pressure on the upper part of this head, via the plate 33 and the underlying push bar 31. Consequently, when this is born - necessary, the jacks 34 are actuated as described to push back the head 24 carried by the extension 23 of the riser and pass it between the retaining bolts 25.
The assembly formed by the sucking probe and the rising rod then falls on the tight sealing cap 19, pushing it back
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. under the effect of the shock and is ejected out of the hollow body of the auger. '..
The improved method forming the subject of the invention will now be described.
The first stage consists in introducing an assembly 12 comprising a suction probe and a rising rod into the headframe 5 while the latter is in an inclined position as described previously and in ensuring the maintenance of the head 24 carried by the headframe. extension 23 of the rising rod by means of the bolts 25. When this operation has been carried out, the headframe 5 is brought into its vertical position and the stabilizing legs 7 and 8 are extended.
The motor 10 is then actuated and the carriage 9 is moved progressively downward along the headframe, as and when. as the auger drills the ground, until the required depth is reached.
At this moment, the engine 10 is stopped and the carriage 9 is pulled back a short distance in the horse-head, to allow the control of the cylinders 34 in order to release the suction probe and the rising rod 12 with respect to the auger. 11. By falling, the suction probe pushes the cap 19 laterally and then falls to the bottom of the hole dug by the auger. This condition is shown - in fig. 8.
The carriage 9 is then returned back upwards along the headframe 5 using the aforementioned winch, which extracts the auger and leaves the suction probe and the rising rod 12 in the ground as visible in FIG. 9. The rising rod 18 can then be connected to a collector to ensure the drying of the soil.
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It can be seen that a positively rotated hollow body continuous thread auger of the type shown could drill the soil to a maximum depth of about 7 meters during a continuous operation, the cutting elements soaked or treated. auger for rapid penetration into coarse gravel, hard clay or sintered layers.
During the placement of each suction probe, the rotation of the auger or other drilling tool may be interrupted before releasing the probe from the tool, or in the case of a technique using a coating by sand in order to produce a screen of sand around the mesh of the suction probe to prevent the extraction of fines from the ground, after the release of the suction probe from the tool and the extraction or subsequent partial release of the latter from the drilled hole.
Thus, such a sand embedding process can be adopted, for example, when fine-grained muds are dried. This process can be carried out as follows: After the release of a suction probe from a continuous thread auger, the latter is raised approximately 90 cm from the bottom of the drilled hole and its rotation is stopped.
Dry sand, having a grain size of between 0.60 and 0.20 mm for example, is then introduced into the hollow body auger from its upper part, before stopping the rotation. When the auger is raised, the sand cascades around the suction probe as a result of the rotation produced, filling the annular space between the wall of the hollow body of the auger and the probe and creating
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thus a filter or sand screen.
. Modifications can be made to the embodiments described, in the field of technical equivalences, without departing from the invention.