FR2832438A1

FR2832438A1 - Tariere pour la realisation de trous fores et/ou betonnes et procedes mettant en oeuvre ladite tariere

Info

Publication number: FR2832438A1
Application number: FR0115002A
Authority: FR
Inventors: Gerard Durmeyer; Yannick Durmeyer; Olivier Durmeyer
Original assignee: Entreprise de Travaux Publics et Prives Georges Durmeyer
Current assignee: Entreprise de Travaux Publics et Prives Georges Durmeyer
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2003-05-23
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: FR2832438B1

Abstract

La présente invention a pour objet une tarière (1) pour le forage de trous et/ ou le moulage de pieux en béton.Tarière (1), caractérisée en ce qu'elle est munie d'une première (4) et d'une seconde plaque (6) en forme d'une première et d'une seconde portion de disque, la seconde plaque (6) étant pourvue d'au moins une pièce d'attaque (7) et en ce que les formes desdites première et seconde portions de disques sont telles que le pivotement de la seconde plaque (6) par rapport à la première plaque (4) dans le sens contraire au sens de forage permette de passer d'une position de forage dans laquelle la ou les pièces d'attaque (7) sont situées dans le prolongement de la surface hélicoïdale (3 " ) de la pale hélicoïdale (3) afin d'extraire du matériau par rotation de ladite pale hélicoïdale (3), à une position d'obturation dans laquelle le chevauchement des première et seconde plaques (4, 6) forme une surface en forme de disque complet isolant totalement le fond du pieu foré du matériau extrait se trouvant encore sur la pale hélicoïdale (3).

Description

DESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine du forage, en particulier pour la réalisation de pieux bétonnés dans le sol et plus précisément les dispositifs de forage et les procédés de réalisation de pieux bétonnés mettant en oeuvre lesdits dispositifs. Elle a pour objet une tarière ainsi que des procédés de forage utilisant cette tarière.

Lors du forage d'un trou avec une tarière conventionnelle, c'est-à-dire une tarière essentiellement réalisée sous la forme d'une âme tubulaire munie sur sa périphérie d'une pale hélicoïdale, se pose le problème de la chute de matière excavée lors du retrait de ladite tarière du trou de forage.

Avec les tarières'connues, il arrive souvent, lors du forage, qu'une quantité plus ou moins importante de matériau foré retombe de la pale de la tarière au fond du trou, créant ainsi un fond non plan sur lequel s'accumule alors le matériau excavé qui peut, selon la nature du sol, être constitué d'un mélange de différentes matières et posséder des propriétés physiques plus ou moins homogènes. Pour tenir compte de ces chutes indésirables, dont la quantité dépend également de la nature de la matière extraite, il est souvent nécessaire de forer plus profondément, afin d'atteindre la profondeur initialement prévue lorsque la tarière a été complètement retirée.

Le phénomène de rebouchage de puits forés est encore accentué lors de forages à travers des zones de terrains meubles, les parois du trou foré dans ces zones ayant tendance à s'effondrer plus facilement sous l'action de la tarière (effet de décompression).

De telles retombées de matière sont particulièrement gênantes lors de la réalisation de pieux forés bétonnés. Dans ce cas précis, le béton frais injecté au fond du pieu se mélange alors avec le matériau tombé pendant le retrait de la tarière, ce qui a pour effet de diminuer de manière significative les propriétés physiques et chimiques de cette partie du pieu bétonné qui devient alors un point faible dudit pieu, des fondations et, par conséquent, de la construction toute entière.

Par ailleurs, les tarières connues pour la réalisation de pieux bétonnés présentent généralement un orifice d'injection du béton qui est en contact avec le matériau à extraire du sol, par exemple un orifice latéral

présent sur l'âme tubulaire creuse de la tarière. Dans ce cas, le mélange du béton avec la matière forée est inévitable et le risque de bouchage de l'orifice d'injection du béton par ladite matière forée n'est plus négligeable, en particulier lorsque ce dernier est un matériau plastique et compact comme par exemple, de l'argile.

Outre le bouchage local de l'orifice d'injection, l'inclinaison interne facilite la remontée des déblais à l'intérieur du tube d'injection, ce qui a pour conséquence de salir, voire de boucher complètement l'âme tubulaire faisant office de canal d'amenée du béton.

La solution consistant à remplacer la tête de la tarière par une pointe perdue permet d'isoler l'orifice d'injection du béton du matériau extrait pendant la phase de forage, ladite pointe ne se séparant du reste de la tarière qu'au moment de la phase d'injection du béton en libérant ainsi ledit orifice d'injection. Cette pointe est finalement abandonnée au fond du pieu où elle est recouverte de béton.

Outre le coût supplémentaire qu'elle entraîne, cette solution présente à nouveau l'inconvénient de créer des inhomogénéités de structure non souhaitées au niveau du fond du pieu.

Une augmentation de la pression lors de l'injection du béton ne résout pas non plus le problème du bouchage de l'orifice d'injection et du canal de bétonnage dans la mesure où une telle augmentation n'élimine pas la matière restante présente sur la portion de pale de la tarière située audessus de l'orifice et qui risque de se mélanger avec le béton lors d'une chute ultérieure. De plus, une pression d'injection du béton trop forte peut créer un entraînement ou un remuage du matériau formant les bords ou le fond du trou foré et par conséquent le mélange non souhaité dudit matériau avec le béton fraîchement injecté.

Le problème posé à la présente invention consiste par conséquent à pallier les inconvénients précités et à proposer une tarière permettant de réaliser un fond de pieu propre, c'est-à-dire un fond de pieu qui soit plan ou sensiblement plan ainsi que des procédés de réalisation de fonds de pieux propres adaptés à ladite tarière.

A cet effet, la présente invention a pour objet une tarière pour le forage de trous et/ou le moulage de pieux en béton, comprenant un axe cylindrique pourvu sur sa périphérie externe d'au moins une pale hélicoïdale de forage, caractérisée en ce que la base de l'axe cylindrique est munie d'une première plaque en forme d'une première portion de disque fixe,

ladite première plaque étant fixée perpendiculairement audit axe cylindrique, au niveau de son intersection avec la ou les spires de base de la ou des pales hélicoïdales, en ce qu'une seconde plaque en forme d'une seconde portion de disque pivotant autour dudit axe cylindrique est montée sur l'axe cylindrique précité à proximité immédiate ou sensiblement immédiate sous la première plaque, la seconde plaque étant pourvue d'au moins une pièce d'attaque, et en ce que les formes desdites première et seconde portions de disques sont telles que le pivotement de la seconde plaque par rapport à la première plaque dans le sens contraire au sens de forage permet de passer d'une position de forage dans laquelle la ou les pièces d'attaque sont situées dans le prolongement de la ou des surfaces hélicoïdales de la ou des pales hélicoïdales afin d'extraire du matériau par rotation de ladite ou desdites pales hélicoïdales, à une position d'obturation dans laquelle le chevauchement des première et seconde plaques forme une surface en forme de disque complet isolant totalement le fond du pieu foré du matériau extrait se trouvant encore sur la ou les pales hélicoïdales.

Elle a également pour objet un procédé de réalisation de pieux forés utilisant une tarière selon la présente invention, caractérisé en ce qu'il consiste à : - forer un trou jusqu'à la profondeur souhaitée au moyen de la tarière, - curer le trou foré en effectuant un nombre suffisant de rotations supplémentaires de la tarière à profondeur constante, - effectuer une rotation de la tarière en sens inverse au sens de forage, afin de faire pivoter la seconde plaque en forme de portion de disque par rapport à la première plaque jusqu'à l'obturation complète de la tête de la tarière et l'isolement du matériau restant sur la ou les pales hélicoïdales du fond du trou foré, et - retirer la tarière du trou foré.

En particulier, elle a pour objet un procédé de réalisation de pieux forés bétonnés utilisant une variante de la tarière selon l'invention, caractérisé en ce qu'il consiste à : - forer un trou jusqu'à la profondeur souhaitée au moyen de la tarière, - curer le trou foré en effectuant un nombre suffisant de rotations supplémentaires de la tarière à profondeur constante,

- effectuer une rotation de la tarière en sens inverse au sens de forage, afin de faire pivoter la seconde plaque en forme de portion de disque par rapport à la première plaque jusqu'à l'obturation complète de la tête de la tarière et l'isolement du matériau restant sur la ou les pales hélicoïdales du fond du trou foré et jusqu'au dégagement complet de l'orifice ou des orifices de bétonnage, et - remonter la tarière simultanément à l'injection du béton.

L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en élévation latérale simplifiée d'un premier mode de réalisation de la tarière selon l'invention avec son tube externe, la figure 2 est une autre vue en élévation latérale simplifiée de la tarière à une pale de la figure 1 sans tube externe, la figure 3a est une vue de dessous simplifiée de la tarière selon les figures 1 et 2 telle qu'elle se présente pendant la phase de forage, la figure 3b est une vue de dessous simplifiée de la tarière selon la figure 3a telle qu'elle se présente pendant la phase de bétonnage ou de retrait, la figure 4a est une vue de dessous simplifiée d'une variante de la tarière selon la figure 3a telle qu'elle se présente pendant la phase de forage, la figure 4b est une vue de dessous simplifiée d'une variante de la tarière selon la figure 3b telle qu'elle se présente pendant la phase de bétonnage ou de retrait, la figure 5 est une vue en élévation latérale simplifiée d'un second mode de réalisation, à deux pales, de la tarière selon l'invention, la figure 6a est une vue de dessous simplifiée de la tarière selon la figure 5 telle qu'elle se présente pendant la phase de forage, la figure 6b est une vue de dessous simplifiée de la tarière selon la figure 5 telle qu'elle se présente pendant la phase de bétonnage ou de retrait, et la figure 6c est une vue de dessous simplifiée de la tarière selon la figure 5 telle qu'elle se présente sans plaque d'obturation.

Comme on peut le voir notamment sur les figures 1 et 5, la présente invention propose une tarière 1 pour le forage de trous et/ou le moulage de pieux en béton, comprenant un axe cylindrique 2 pourvu sur sa périphérie externe d'au moins une pale hélicoïdale 3, 3a, 3b de forage, caractérisée en ce que la base 2'de l'axe cylindrique 2 est munie d'une première plaque 4 en forme d'une première portion de disque fixe, ladite première plaque 4 étant fixée perpendiculairement audit axe cylindrique 2, au niveau de son intersection 5,5a, 5b avec la ou les spires de base 3', 3a' 3b'de la ou des pales hélicoïdales 3,3a, 3b, en ce qu'une seconde plaque 6 en forme d'une seconde portion de disque pivotant autour dudit axe cylindrique 2 est montée sur l'axe cylindrique 2 précité à proximité immédiate ou sensiblement immédiate sous la première plaque 4, la seconde plaque 6 étant pourvue d'au moins une pièce d'attaque 7, et en ce que les formes desdites première et seconde portions de disques sont telles que le pivotement de la seconde plaque 6 par rapport à la première plaque 4 dans le sens contraire au sens de forage permet de passer d'une position de forage dans laquelle la ou les pièces d'attaques 7 sont situées dans le prolongement de la ou des surfaces hélicoïdales 3", 3a", 3b"de la ou des pales hélicoïdales 3,3a, 3b afin d'extraire du matériau par rotation de ladite ou desdites pales hélicoïdales 3, 3a, 3b, à une position d'obturation dans laquelle le chevauchement des première et seconde plaques 4,6 forme une surface en forme de disque complet isolant totalement le fond du pieu foré du matériau extrait se trouvant encore sur la ou les pales hélicoïdales 3,3a, 3b.

De manière habituelle, le matériau extrait lors du forage par la rotation de la ou des pièces d'attaque 7 est directement amené sur la ou les pales hélicoïdales 3, 3a, 3b et remonte le long de celles-ci tandis que la tarière 1 s'enfonce dans le sol. Cependant, à la différence des tarières conventionnelles utilisées jusqu'à présent, la structure plane ou quasi plane de la seconde plaque 6 présente à la base de la tarière 1 selon la présente invention permet d'obtenir un fond de trou de forage ou de pieu bétonné qui soit plan ou sensiblement plan.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la tarière 1 selon l'invention est caractérisée en ce que la seconde plaque 6 est, en outre, munie d'un orifice central pour le passage d'une pointe centrale externe 8, encore appelée pilote ou queue de carpe . Une telle pointe permet notamment d'éviter les phénomènes de savonnage et d'attaque du matériau.

Le volume de ladite pointe centrale externe 8 étant relativement faible par rapport aux dimensions de la seconde plaque 6, la géométrie plane ou sensiblement plane du fond foré ne s'en trouve que très peu affectée à cet endroit par la marque de ladite pointe.

Selon une caractéristique avantageuse, la pointe centrale externe 8 est montée de manière amovible sur la base 2'de l'axe cylindrique 2. Ainsi, il devient possible de facilement changer ou remplacer la seconde plaque 6, par exemple en cas de changement de consistance du terrain (adaptation des propriétés de la ou des pièces d'attaque 7 présentes sur la seconde plaque 6 aux caractéristiques du terrain) ou en cas de détérioration de ladite seconde plaque 6 ou des instruments qui y sont montés.

La seconde plaque 6 est montée de façon pivotable sur l'axe cylindrique 2 par tous moyens habituels connus. Dans le mode de réalisation particulièrement avantageux illustré à titre d'exemple à la figure 2, on peut envisager, dans le cas d'un axe cylindrique 2 creux, de fixer la seconde plaque 6 de manière rotative entre ledit axe cylindrique 2 et un embout cylindrique portant la pointe centrale externe 8 qui vient s'emboîter dans ledit axe cylindrique 2 creux jusqu'à une certaine profondeur de sorte que la seconde plaque 6 puisse librement tourner autour de l'axe dudit embout. Cet embout est ensuite bloqué à l'intérieur de l'axe cylindrique 2, par exemple par vissage dudit embout sur la paroi de l'axe cylindrique 2.

A cet effet, on peut, par exemple, comme schématiquement indiqué à la figure 2, prévoir une vis de blocage 19 liant deux portions filetées, l'une formée dans l'axe cylindrique 2 et l'autre dans la paroi cylindrique de l'embout amovible portant la pointe centrale externe 8.

Pour des raisons de clarté, cet exemple de fixation de la seconde plaque 6 sur l'axe cylindrique 2 n'est pas repris sur les figures autres que la figure 2.

Dans le cas où la tarière 1 est destinée à être utilisée pour la réalisation de trous bétonnés, on veillera cependant, pour un montage conforme à celui montré à la figure 2, à ce que les parois de l'embout ne viennent pas obstruer le ou les orifices 10 pour l'écoulement du béton lors de l'insertion dudit embout dans l'axe cylindrique 2.

Comme illustré sur les figures 1 à 6 annexées, la tarière 1 selon la présente invention est en outre caractérisée en ce que la ou les pièces d'attaque 7 sont réalisées sous la forme de griffes munies d'une ou de

plusieurs dents d'attaque 7'inclinées de manière à attaquer le terrain et faire monter le matériau à extraire par forage sur la ou les pales hélicoïdales 3, 3a, 3b de la tarière 1.

Ces griffes peuvent être réalisées de différentes façons, par exemple sous la forme d'un bloc de métal massif présentant une surface supérieure plane ou légèrement bombée qui forme un raccord continu avec la surface hélicoïdale de la spire de base 3', 3a', 3b'de la ou des pales hélicoïdale 3,3a, 3b ou avec une portion de la première plaque 4 au niveau de l'intersection 5, 5a, 5b de ladite première plaque 4 avec lesdites spires de base 3', 3a', 3b'.

Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2 ou 5, la ou les pièces d'attaque 7 présentent, sur la partie opposée aux dents d'attaque 7', au moins une butée de blocage 9 destinée à venir en contact avec au moins un bord de la portion de disque de la première plaque 4 lorsque la tarière 1 est en phase de forage.

En effet, la butée de blocage 9 forme une bande rectangulaire dont la hauteur s'applique contre et compense ainsi l'épaisseur de la première plaque 4. La butée de blocage 9 permet de limiter le mouvement de pivotement de la seconde plaque 6 par rapport à la première plaque 4 et de bloquer sa position lors du forage.

Lors du forage, la tarière 1 est entraînée en rotation dans le sens de la flèche. Les dents d'attaque 7'de la ou des pièces d'attaque 7 entrant en contact avec le sol entraînent et font pivoter la seconde plaque 6 dans le sens de forage jusqu'à ce qu'une butée de blocage 9 vienne entrer en contact avec un premier bord latéral externe 4', 4a', 4b'de la première plaque 4 qui correspond à l'épaisseur de cette dernière. Comme illustré sur les figures 1 et 5, les premiers bords latéraux externes 4', 4a', 4b'se situent au niveau de la montée de la matière extraite sur la surface de la spire de base 3'de la variante à une pale illustrée à la figure 1 respectivement sur les surfaces 3a'et 3b'de la variante à deux pales de la figure 5.

Sous l'effet de la rotation pendant le forage, au moins une butée de blocage 9 verticale reste accolée à au moins une paroi verticale correspondante de la première plaque 4, maintenant et limitant le pivotement de ladite première plaque 4 par rapport à la seconde plaque 6.

Bien entendu, pour les variantes de tarière 1 présentant plusieurs pièces d'attaque 7, il n'est pas nécessaire que chacune d'elles soit équipée d'une telle butée de blocage 9. En effet, il suffit qu'une butée de

blocage 9 coopérant avec deux parois limitant le mouvement de rotation de la seconde plaque 6 soit prévue. Toutefois, un mode de réalisation préférentiel consiste à fournir autant de butées de blocage 9 que de pièces d'attaque 7, ceci permettant une plus grande fiabilité du dispositif rotatif qui peut être soumis à des contraintes mécaniques importantes lors du forage.

Comme évoqué ci-dessus et comme représenté à titre d'exemple non limitatif sur les figures 4a et 4b, la tarière 1 selon l'invention peut comprendre plusieurs, par exemple deux pièces ou têtes d'attaque 7. Ces pièces d'attaque 7 fonctionnent selon le même principe que ci-dessus et sont disposées sur la seconde plaque 6 en fonction de leur nombre.

De préférence, lesdites têtes sont disposées à des intervalles réguliers et de manière homogène sur toute la surface de la seconde plaque 6 (deux têtes disposées à 1800 l'une de l'autre, trois têtes à 120 ...), sans qu'il s'agisse ici d'une obligation.

Le pivotement de la seconde plaque 6 devant être limité par rapport à la première plaque 4, au moins une des pièces d'attaque 7 présentera une butée de blocage 9 telle que précédemment décrite ou similaire.

Lorsque la phase de forage est terminée, il suffit d'inverser le sens de rotation de la tarière 1, la pièce d'attaque 7 prise dans le sol maintenant la seconde plaque 6 en position, tandis que la première plaque 4 tourne avec la tarière 1 jusqu'à ce que la pièce d'attaque 7 bute contre un second bord latéral externe 4", 4a", 4b"de la première plaque 4. Pour des raisons de clarté, ces premier et second bords latéraux externes 4', 4a', 4b' 4", 4a", 4b"n'ont pas toujours été indiqués sur toutes les vues. On se reportera aux figures 3a et 3b pour la variante de la tarière 1 à une pièce d'attaque 7 et à la figure 6c pour la variante de la tarière 1 à deux pales, comme expliqué ci-après.

Comme on peut le voir sur la figure 1, le premier bord latéral externe 4'se situe à l'opposé des dents d'attaque 7'alors que le second bord latéral externe 4"vient rencontrer la surface frontale placée juste au-dessus des dents d'attaque 7'.

La figure 6c représente une vue simplifiée de dessous (sans la seconde plaque 6 ni la pointe amovible centrale externe 8) d'une variante de la tarière 1 munie de deux pales hélicoïdales 3a, 3b, de deux pièces d'attaque 7 et de deux conduites 12a et 12b pour l'injection du béton, telle que celle représentée aux figures 5,6a et 6b.

Cette figure 6c montre les positions des premiers bords latéraux externes 4a', 4b'et des seconds bords latéraux 4a"et 4b". Ainsi, lorsque la seconde plaque 6 pivote de la position représentée à la figure 6a vers celle de la figure 6b, c'est-à-dire d'une position de forage pendant laquelle la matière à extraire du sol ou analogue peut monter sur les surfaces hélicoïdales 3a"et 3b"des spires de base 3a'et 3b'puis des spires ultérieures des pales 3a et 3b lors de la rotation de la tarière 1 dans le sens de la flèche de la figure 6a, à une position de retrait de la tarière 1 avec ou sans injection de béton par translation verticale le long du trou foré, les butées de blocage 9 des pièces d'attaque 7 (non représentées) passent du premier bord latéral externe 4b'au second bord latéral externe 4a", respectivement du premier bord latéral externe 4a'au second bord latéral externe 4b". Plus précisément, la face arrière (c'est-à-dire celle située du côté opposé aux dents d'attaque 7') de la butée 9 en contact avec le premier bord latéral externe 4b'quitte celui-ci jusqu'à ce que, après rotation suffisante dans le sens de la flèche de la figure 6a, la face avant de ladite butée 9 entre en contact avec le second bord latéral externe 4a". Pendant cette rotation la face arrière (c'est-à-dire celle située du côté opposé aux dents d'attaque 7') de la seconde butée 9 en contact avec le premier bord latéral externe 4a'quitte simultanément celui-ci jusqu'à ce que, après rotation suffisante dans le sens de la flèche de la figure 6a, la face avant de ladite seconde butée 9 entre en contact avec le second bord latéral externe 4b"de la portion de première plaque 4.

Comme représenté sur les figures 4a, 4b, 6a et 6b, à la fin de la rotation de la portion de disque correspondant à la seconde plaque 6 par rapport à la première plaque 4, le chevauchement des deux portions de disques desdites première et seconde plaques 4,6 fait que le fond du trou foré est complètement isolé du matériau qui en a été extrait et qui se trouve encore sur la ou les pales hélicoïdales 3,3a, 3b et en particulier sur les spires de base 3', 3a'et 3b', empêchant ce dernier de retomber dans le puits foré.

Selon un mode de réalisation préféré particulièrement adapté à la réalisation de pieux bétonnés, la tarière 1 selon l'invention est caractérisée en ce que l'axe cylindrique 2 est creux et en ce qu'il présente au moins un orifice latéral 10 pour le passage du béton à injecter communiquant avec au moins un orifice de bétonnage 11 situé dans la première plaque 4 en forme de portion de disque, ledit orifice de bétonnage

11 étant recouvert par la seconde plaque 6 dans la position de forage et dégagé de la seconde plaque 6 dans la position d'obturation.

Grâce à cette variante, il devient possible après forage, de bétonner le fond du trou foré, du béton pouvant être amené à travers l'axe cylindrique 2 creux jusqu'à proximité de la base 2'de ce dernier. A ce niveau, un ou plusieurs orifices latéraux 10 permettent au béton de s'écouler jusqu'à un ou plusieurs orifices de bétonnage 11 situés dans la première plaque 4.

En effet, lors de l'achèvement de la phase de forage, la rotation en sens inverse de la tarière 1 en vue d'obturer la base de celle-ci par pivotement de la seconde plaque 6 par rapport à la première plaque 4 peut être mise à profit pour dégager le ou les orifices de bétonnage Il prévus dans ladite première plaque 4. Ainsi, en une étape, le fond du puits est complètement isolé du matériau extrait et le béton peut s'écouler par le ou les orifices de bétonnage 11 qui restent parfaitement propres.

Selon un mode de réalisation avantageux, le ou les orifices latéraux 10 communiquent avec au moins un orifice de bétonnage 11 par l'intermédiaire d'au moins une conduite 12, 12a, 12b, cette ou ces dernières protégeant le béton d'éventuelles salissures qui pourraient être dues à la présence, dans cette zone, de matière excavée résiduelle.

Selon un autre mode de réalisation encore plus avantageux, le ou les orifices latéraux 10 communiquent avec le ou les orifices de bétonnage 11 dans au moins un espace 12', 12a', 12b', séparant la surface supérieure de la première plaque 4 en forme de portion de disque et la surface interne ne transportant pas de matière de la spire de base 3', 3 a', 3b' de la ou des pales hélicoïdales 3, 3a, 3b, qui est/sont hermétiquement isolé (s) du matériau de forage à extraire, ce au plus sur une portion allant jusqu'au début de la deuxième spire de la ou des pales hélicoïdales 3,3a, 3b.

Comme représenté sur les figures 1,2 et 5, cet espace 12', 12a', 12b'peut être délimité par des parois 15 verticales périphériques (circonférentielles), notamment métalliques, qui s'étendent le long d'une partie de la spire de base 3'entre la surface supérieure de la première plaque 4 et la surface inférieure de ladite spire de base 3,3a, 3b.

En particulier, une cloison 13 de forme sensiblement rectangulaire et sensiblement verticale peut s'étendre radialement de l'axe cylindrique 2 vers la périphérie de la première plaque 4 entre ladite première

plaque 4 et la paroi inférieure de la spire de base 3', 3a', 3b'de la pale hélicoïdale 3,3a, 3b. La portion inférieure de cette cloison 13 au niveau de la première plaque 4 peut également servir de surface plane constituant un second bord latéral externe 4"comme indiqué sur la figure 1. La cloison 13, peut, par exemple, être réalisée sous la forme d'une plaque de tôle fixée sur la spire de base 3', 3a', 3b'et sur la première plaque 4 par soudage, collage ou analogue.

De cette sorte, l'espace 12', 12a', 12b'et la ou les conduites 12, 12a, 12b (suggérées en pointillés) qui y sont contenues servant à amener le béton aux orifices 11 sont complètement isolés et donc protégés du milieu extérieur et en particulier du matériau devant être extrait du sol.

Il est également possible de remplir tout ou partie de cet espace 12', 12a', 12b'par de la matière, par exemple du métal. Dans le cas où une ou plusieurs conduites 12, 12a, 12b sont prévues dans ledit espace 12', 12a', 12b', ces dernières peuvent également être remplacées par des canaux percés ou creusés dans la matière.

Par ailleurs, l'espace 12', 12a', 12b'peut être complètement rempli si aucune conduite 12 n'est prévue, comme c'est le cas pour une tarière 1 simple uniquement destinée à réaliser des pieux à fonds propres.

Les parois précitées de l'espace 12', 12a', 12b' (éventuellement le bloc massif) présentent de surcroît l'avantage de renforcer la base de la tête de la tarière 1 et permettent également une plus grande surface de contact entre la première plaque 4, la spire de base 3', 3a', 3b'et l'axe cylindrique 2, et donc une liaison plus solide entre ces éléments.

Selon une autre caractéristique, l'arête circonférentielle inférieure 14 de la première plaque 4 et l'arête circonférentielle supérieure de la seconde plaque 6, en regard l'une de l'autre, sont chanfreinées.

Ceci est particulièrement utile pour réduire les frottements entre les deux plaques 4 et 6, et ainsi obtenir un pivotement de la première plaque 4 qui soit complet, même en cas de forage dans des matières boueuses qui ont tendance à s'accumuler entre les deux plaques 4 et 6. La fiabilité de la tarière 1 selon l'invention s'en trouve donc grandement améliorée.

De manière avantageuse, les portions de disques de la première plaque 4 et de la seconde plaque 6 présentent un angle au centre compris entre 240 et 270 . De cette sorte, on obtient une tarière 1 à une pièce d'attaque 7 qui est particulièrement simple et économique à fabriquer et à mettre en oeuvre.

Selon le mode de réalisation illustré à la figure 5, la tarière 1 selon l'invention est encore caractérisée en ce qu'elle présente deux pales hélicoïdales 3a, 3b de même pas, dont les deux intersections 5a, 5b de la spire de base 3a', 3b'de chaque pale 3a, 3b avec la première plaque 4 sont décalées d'un angle de 1800 l'une par rapport à l'autre.

Selon le mode de réalisation particulièrement avantageux représenté à la figure 1, la tarière 1 selon l'invention est encore caractérisée en ce qu'elle est, en outre, munie d'un tube externe l'de forage dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre externe de la tarière 1.

Comme on peut le voir sur cette figure, le tube externe l'de forage est muni à sa base d'une trousse coupante comportant des dents 17 verticales ou sensiblement verticales. Une telle disposition permet d'augmenter l'efficacité de forage de la tarière 1 comme il le sera détaillé plus loin.

Il faut toutefois veiller à ce que la trousse coupante ne possède pas des dents 17 qui soient trop inclinées par rapport à la verticale, faute de quoi ces dents 17 pourraient créer, dans le sol foré, des stries suffisamment marquées pour que des copeaux de terrain s'en détachent et retombent dans les pieux forés. Les dents 17 ou au moins les faces externes des dents 17 de la trousse coupante sont préférentiellement en carbure et sensiblement verticales, c'est-à-dire avec un léger débord (dépouille) par rapport audit tube externe 1'.

Il est important que la remontée de la tarière 1 et du tube externe l'se fasse de façon régulière et adaptée à la cadence d'injection du béton par la pompe d'injection auxiliaire. A titre d'exemple non limitatif, pour un pieu de 500 mm de diamètre (section de 0,196 m2) et une pompe pour le bétonnage possédant une cadence de 50 litres/coup à raison de 9 coups par minute (soit 450 litres/mn), une vitesse de remontée de l'ordre de 2 m/mn peut convenir.

Une coordination parfaite entre le conducteur de la tarière et le manipulateur de la pompe est également importante, ce afin d'évaluer le meilleur moment de remontée en fonction de l'instant d'injection. Une bonne coordination peut, par exemple, être obtenue par une surveillance et une commande à distance de la pompe.

A cette fin, on pourra notamment utiliser tous les dispositifs de mesure, de contrôle, de commande, de régulation et d'enregistrement de

paramètres habituellement mis en oeuvre dans le domaine de l'invention ou dans un domaine proche de ce dernier, y compris tous les équipements à fonctionnements automatiques.

En particulier, on pourra installer des capteurs de position, de vitesse ou de pression aux différents endroits stratégiques pour suivre le déroulement correct de toutes les opérations de forage et/ou de bétonnage.

Les paramètres qui peuvent être pris en compte sont par exemple : la vitesse d'avancement, le couple du tube externe l'et/ou de la tarière 1 pendant le forage, la vitesse de rotation dudit tube pendant le forage et le bétonnage, la vitesse de rotation de la tarière 1 pendant le forage, la vitesse de remontée,

le profil du pieu, la pression d'injection, la pression de poussée, la pression i d'arrachage...

Par ailleurs, la propreté de tout le matériel servant au bétonnage est également critique afin éviter tout problème de détérioration pouvant entraîner un blocage de la pompe.

De façon avantageuse, le tube externe l'de forage est muni, sur sa surface externe en contact avec les parois du trou foré, d'un ou de plusieurs éléments proéminents. Ces éléments proéminents augmentent le frottement latéral permettant des meilleures portances de pieux. Les rainures formées sur les parois du trou foré par lesdits éléments proéminents font office de filetages. De manière particulièrement avantageuse, le ou les éléments proéminents présents sur la surface externe du tube externe l'de forage sont réalisés sous la forme de demi-sphères 18 également appelées pastilles (cf. figure 1).

Bien entendu, le tube externe l'précédemment décrit peut être utilisé avec n'importe quelle variante de tarière 1 selon l'invention (par exemple avec plusieurs pales 3 et plusieurs pièces d'attaque 7) et n'est aucunement limité au premier mode de réalisation donné à titre d'exemple et illustré à la figure 1 susvisée.

La présente invention a également pour objet un procédé de réalisation de pieux forés utilisant une tarière 1 selon l'invention caractérisé en ce qu'il consiste à : - forer un trou jusqu'à la profondeur souhaitée au moyen de la tarière 1, - curer le trou foré en effectuant un nombre suffisant de rotations supplémentaires de la tarière 1 à profondeur constante,

- effectuer une rotation de la tarière 1 en sens inverse au sens de forage, afin de faire pivoter la seconde plaque 6 en forme de portion de disque par rapport à la première plaque 4 jusqu'à l'obturation complète de la tête de la tarière 1 et l'isolement du matériau restant sur la ou les pales hélicoïdales 3, 3a, 3b du fond du trou foré, et - retirer la tarière 1 du trou foré.

Avec la variante de tarière 1 utilisant un tube externe l'de forage le procédé de réalisation de pieux forés est caractérisé en ce qu'il consiste à : - forer un trou jusqu'à la profondeur souhaitée par rotations simultanées en sens inverses de la tarière 1 et du tube externe l'de forage, - curer le trou foré en effectuant un nombre suffisant de rotations supplémentaires de la tarière 1 à profondeur constante, ledit tube externe l'restant en place, - effectuer une rotation de la tarière 1 en sens inverse au sens de forage, afin de faire pivoter la seconde plaque 6 en forme de portion de disque par rapport à la première plaque 4 jusqu'à l'obturation complète de la tête de la tarière 1 et l'isolement du matériau restant sur la ou les pales hélicoïdales 3,3a, 3b du fond du trou foré, et - remonter la tarière 1 et ledit tube externe l'simultanément ou remonter la tarière 1 d'une courte distance avant de remonter ensuite simultanément ladite tarière 1 et ledit tube externe 1'.

La remontée du tube externe l'et de la tarière 1 peut se faire en tirant l'ensemble par l'intermédiaire d'un vérin, d'un câble ou de manière similaire, en remontant ces pièces par rotation à l'aide d'un moteur, etc.

La présente invention a encore pour objet un procédé de réalisation de pieux forés bétonnés utilisant une tarière selon l'invention, caractérisé en ce qu'il consiste à : - forer un trou jusqu'à la profondeur souhaitée au moyen de la tarière 1, - curer le trou foré en effectuant un nombre suffisant de rotations supplémentaires de la tarière 1 à profondeur constante, - effectuer une rotation de la tarière 1 en sens inverse au sens de forage, afin de faire pivoter la seconde plaque 6 en forme de portion de disque par rapport à la première plaque 4 jusqu'à l'obturation complète de la tête de la tarière 1 et l'isolement du matériau restant sur la ou les pales

hélicoïdales 3,3a, 3b du fond du trou foré et jusqu'au dégagement complet de l'orifice ou des orifices 11 de bétonnage, et - remonter la tarière 1 simultanément à l'injection du béton.
L'obturation des pales hélicoïdales 3,3a, 3b permet d'empêcher la descente des déblais dans le béton et d'éviter la remontée du béton sur lesdites pales. On forme ainsi un bouchon qui permettra de faire monter la pression du béton. La pression mesurée est celle régnant au niveau de la tête de la tarière 1. Or, la pression à la base doit tenir compte de la masse de la colonne de béton contenue dans la tarière, qui représente une pression d'environ 2 bars (2. 105 Pa) pour une colonne de 10 m de haut. Si une nappe d'eau devait être présente au niveau du sol, la pression maximale à 10 m serait de 1 bar (105 Pa). Il en résulte qu'une injection de béton à une pression de 0,5 bar (5. 104 Pa) serait suffisante pour contrer la pression de l'eau. Bien entendu, ces données sont fournies à titre purement indicatif et peuvent être adaptées aux situations rencontrées par l'homme du métier.

Enfin, la présente invention a encore pour objet un procédé de réalisation de pieux forés bétonnés utilisant une tarière 1 selon l'invention, caractérisé en ce qu'il consiste à : - forer un trou jusqu'à la profondeur souhaitée par rotations simultanées en sens inverses de la tarière 1 et du tube externe l'de forage, - curer le trou foré en effectuant un nombre suffisant de rotations supplémentaires de la tarière 1 à profondeur constante, ledit tube externe l'restant en place, - effectuer une rotation de la tarière 1 en sens inverse au sens de forage, afin de faire pivoter la seconde plaque 6 en forme de portion de disque par rapport à la première plaque 4 jusqu'à l'obturation complète de la tête de la tarière 1 et l'isolement du matériau restant sur la ou les pales hélicoïdales 3,3a, 3b du fond du trou foré et jusqu'au dégagement complet de l'orifice ou des orifices 11 de bétonnage, ledit tube externe l'restant en place, et - remonter ensemble la tarière 1 et ledit tube externe l' simultanément à l'injection du béton ou remonter la tarière 1 d'une courte distance avec injection du béton et remonter ensuite simultanément ladite tarière 1 et ledit tube externe l'également pendant l'injection dudit béton.

Par courte distance il faut comprendre quelques centimètres voire quelques dizaines de centimètres pour un pieu moyen de dimensions telles que précédemment indiquées. En tout état de cause l'homme du

métier saura déterminer de lui-même la distance adaptée à chaque cas, si besoin en procédant aux tests habituellement prévus à cet effet.

Par nombre suffisant, l'homme du métier comprendra, à titre d'exemple et selon la nature du matériau foré et/ou de la taille de la tarière 1, environ 2 ou 3 tours complets de cette dernière. Bien entendu, ce chiffre peut également devoir être adapté à d'éventuelles circonstances particulières.

La présente invention fournit donc une tarière 1 et des procédés pour une mise en oeuvre efficace permettant de garantir la réalisation de fonds de pieux propres pouvant éventuellement être bétonnés.

La tarière 1 et les procédés selon l'invention peuvent être utilisés dans les circonstances les plus diverses, telles que notamment lors de forages au droit des existants (murs, façades...), de forages tangentiels aux existants, de la réalisation de pieux sécants ou tangents, éventuellement lors de la création de fosses et surtout pour la reprise en sous-oeuvre le long de bâtiments existants.

La présente invention est applicable à tous les travaux habituels de fondation pour bâtiments, d'ouvrages d'art, de blindage, d'installation de tirants d'ancrage...

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Tarière (1) pour le forage de trous et/ou le moulage de pieux en béton, comprenant un axe cylindrique (2) pourvu sur sa périphérie externe d'au moins une pale hélicoïdale (3,3a, 3b) de forage, caractérisée en ce que la base (2') de l'axe cylindrique (2) est munie d'une première plaque (4) en forme d'une première portion de disque fixe, ladite première plaque (4) étant fixée perpendiculairement audit axe cylindrique (2), au niveau de son intersection (5,5a, 5b) avec la ou les spires de base (3', 3a', 3b') de la ou des pales hélicoïdales (3,3a, 3b), en ce qu'une seconde plaque (6) en forme d'une seconde portion de disque pivotant autour dudit axe cylindrique (2) est montée sur l'axe cylindrique (2) précité à proximité immédiate ou sensiblement immédiate sous la première plaque (4), la seconde plaque (6) étant pourvue d'au moins une pièce d'attaque (7), et en ce que les formes desdites première et seconde portions de disques sont telles que le pivotement de la seconde plaque (6) par rapport à la première plaque (4) dans le sens contraire au sens de forage permet de passer d'une position de forage dans laquelle la ou les pièces d'attaque (7) sont situées dans le prolongement de la ou des surfaces hélicoïdales (3", 3a", 3b") de la ou des pales hélicoïdales (3,3a, 3b) afin d'extraire du matériau par rotation de ladite ou desdites pales hélicoïdales (3,3a, 3b), à une position d'obturation dans laquelle le chevauchement des première et seconde plaques (4,6) forme une surface en forme de disque complet isolant totalement le fond du pieu foré du matériau extrait se trouvant encore sur la ou les pales hélicoïdales (3,3a, 3b).

2. Tarière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde plaque (6) est, en outre, munie d'un orifice central pour le passage d'une pointe centrale externe (8).

3. Tarière selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la pointe centrale externe (8) est montée de manière amovible sur la base (2') de l'axe cylindrique (2).

4. Tarière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la ou les pièces d'attaque (7) sont réalisées sous la forme de griffes munies d'une ou de plusieurs dents d'attaque (7') inclinées de manière à attaquer le terrain et faire monter le matériau à extraire par forage sur la ou les pales hélicoïdales (3,3a, 3b) de la tarière (1).

5. Tarière selon la revendication 4, caractérisée en ce que la ou les pièces d'attaque (7) présentent, sur la partie opposée aux dents d'attaque (1'), au moins une butée de blocage (9) destinée à venir en contact avec au moins un bord de la portion de disque de la première plaque (4) lorsque la tarière est en phase de forage.

6. Tarière selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'axe cylindrique (2) est creux et en ce qu'il présente au moins un orifice latéral (10) pour le passage du béton à injecter communiquant avec au moins un orifice de bétonnage (11) situé dans la première plaque (4) en forme de portion de disque, ledit orifice de bétonnage (11) étant recouvert par la seconde plaque (6) dans la position de forage et dégagé de la seconde plaque (6) dans la position d'obturation.

7. Tarière selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le ou les orifices latéraux (10) communiquent avec au moins un orifice de bétonnage (11) par l'intermédiaire d'au moins une conduite (12,12a, 12b).

8. Tarière selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le ou les orifices latéraux (10) communiquent avec le ou les orifices de bétonnage (11) dans au moins un espace (12', 12a', 12b'), séparant la surface supérieure de la première plaque (4) en forme de portion de disque et la surface interne ne transportant pas de matière de la ou des spires de base (3', 3a', 3b') de la ou des pales hélicoïdales (3,3a, 3b), qui est/sont hermétiquement isolé (s) du matériau de forage à extraire, ce au plus sur une portion allant jusqu'au début de la deuxième spire de la ou des pales hélicoïdales (3,3a, 3b).

9. Tarière selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'arête circonférentielle inférieure (14) de la première plaque (4) et l'arête circonférentielle supérieure de la seconde plaque (6), en regard l'une de l'autre, sont chanfreinées.

10. Tarière selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les portions de disques de la première (4) et de la seconde plaque (6) présentent un angle au centre compris entre 240 et 2700.

11. Tarière selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle présente deux pales hélicoïdales (3a, 3b) de même pas, dont les deux intersections (5a, 5b) de la spire de base (3a', 3b') de

chaque pale (3a, 3b) avec la première plaque (4) sont décalées d'un angle de 1800 l'une par rapport à l'autre.

12. Tarière selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle est, en outre, munie d'un tube externe (1') de forage dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre externe de la tarière (1).

13. Tarière selon la revendication 12, caractérisée en ce que le tube externe (1') de forage est muni à sa base d'une trousse coupante comportant des dents (17) verticales ou sensiblement verticales.

14. Tarière selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisée en ce que le tube externe (1') de forage est muni, sur sa surface externe en contact avec les parois du trou foré, d'un ou de plusieurs éléments proéminents.

15. Tarière selon la revendication 14, caractérisée en ce que le ou les éléments proéminents présents sur la surface externe du tube externe (1') de forage sont réalisés sous la forme de demi-sphères (18).

16. Procédé de réalisation de pieux forés utilisant une tarière (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il consiste à : - forer un trou jusqu'à la profondeur souhaitée au moyen de la tarière (1), - curer le trou foré en effectuant un nombre suffisant de rotations supplémentaires de la tarière (1) à profondeur constante, - effectuer une rotation de la tarière (1) en sens inverse au sens de forage, afin de faire pivoter la seconde plaque (6) en forme de portion de disque par rapport à la première plaque (4) jusqu'à l'obturation complète de la tête de la tarière (1) et l'isolement du matériau restant sur la ou les pales hélicoïdales (3, 3a, 3b) du fond du trou foré, et - retirer la tarière (1) du trou foré.

17. Procédé de réalisation de pieux forés utilisant une tarière (1) selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu'il consiste à : - forer un trou jusqu'à la profondeur souhaitée par rotations simultanées en sens inverses de la tarière (1) et du tube externe (1') de forage,

- curer le trou foré en effectuant un nombre suffisant de rotations supplémentaires de la tarière (1) à profondeur constante, ledit tube externe (1') restant en place, - effectuer une rotation de la tarière (1) en sens inverse au sens de forage, afin de faire pivoter la seconde plaque (6) en forme de portion de disque par rapport à la première plaque (4) jusqu'à l'obturation complète de la tête de la tarière (1) et l'isolement du matériau restant sur la ou les pales hélicoïdales (3, 3a, 3b) du fond du trou foré, et - remonter la tarière (1) et ledit tube externe (1') simultanément ou remonter la tarière (1) d'une courte distance avant de remonter ensuite simultanément ladite tarière (1) et ledit tube externe (1').

18. Procédé de réalisation de pieux forés bétonnés utilisant une tarière (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'il consiste à : - forer un trou jusqu'à la profondeur souhaitée au moyen de la tarière (1), - curer le trou foré en effectuant un nombre suffisant de rotations supplémentaires de la tarière (1) à profondeur constante, - effectuer une rotation de la tarière (1) en sens inverse au sens de forage, afin de faire pivoter la seconde plaque (6) en forme de portion de disque par rapport à la première plaque (4) jusqu'à l'obturation complète de la tête de la tarière (1) et l'isolement du matériau restant sur la ou les pales hélicoïdales (3,3a, 3b) du fond du trou foré et jusqu'au dégagement complet de l'orifice ou des orifices (11) de bétonnage, et

- remonter la tarière (1) simultanément à l'injection du béton. i

19. Procédé de réalisation de pieux forés bétonnés utilisant une tarière (1) selon l'une quelconque des revendications 12 à 15 pour autant qu'elles se rattachent à la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à : - forer un trou jusqu'à la profondeur souhaitée par rotations simultanées en sens inverses de la tarière (1) et du tube externe (1') de forage, - curer le trou foré en effectuant un nombre suffisant de rotations supplémentaires de la tarière (1) à profondeur constante, ledit tube externe (1') restant en place, - effectuer une rotation de la tarière (1) en sens inverse au sens de forage, afin de faire pivoter la seconde plaque (6) en forme de portion de disque par rapport à la première plaque (4) jusqu'à l'obturation complète de

la tête de la tarière (1) et l'isolement du matériau restant sur la ou les pales hélicoïdales (3,3a, 3b) du fond du trou foré et jusqu'au dégagement complet de l'orifice ou des (11) orifices de bétonnage, ledit tube externe (1') restant en place, et - remonter ensemble la tarière (1) et ledit tube externe (1') simultanément à l'injection du béton ou remonter la tarière (1) d'une courte distance avec injection du béton et remonter ensuite simultanément ladite tarière (1) et ledit tube externe (1') également pendant l'injection dudit béton.