Brevet FR2043854A1 — publié le 19710219

Il est connu que l'on emploie actuellement de multiples procédés et engins de terrassement, particulièrement pour le creusement de tranchées destinées à permettre ensuite la construction de murs, de parois ou de cloisons souterraines. 5 Ges systèmes ont généralement en comun la conception gui consiste à effectuer les opérations de creusement en présence de boues b ent oni ti que s qui ont pour effet de consolider les parois de 1*excavation à mesure que eelle-ei progresse et d'éviter des écoulements accidentels, au moins jusqu'à ce que 10 la tranchée soit remplie de béton. Selon une technique connue, on exécute le processus de creusement en réalisant une première série de trous espacés: dont on remplit chacun indépendamment de béton ; en une phase suivante, on réalise une deuxiène série de trous dans chaque 15 intervalle entre les premiers; trous, de façon qu'ils soient tangents ou même sécants à ces derniers et ensuite on remplit également ces trous de béton de manière à former pratiquement une paroi continue avec les premiers trous. Selon une autre teohnique, au contraire, on exécute 20 toute une série de trous adjacents jusqu'à former une seule exeavation allongée que l'on peut ensuit^fremplir de béton, en line seule opération, pour la formation d'une paroi continue. Pour l'un et l'autre système, on emploie divers types d'engins de terrassement selon la consistance du terrain dans 25 lequel l'excavation doit être pratiquée. Dans les terrains relativement friables, on utilise généralement une benne dite mordante ; sous le poids- de la benne elle-même et d'un lest qui lui est associé, les bords coupants de la bénite sont amenés à s'engager fortement dans le terrain et à produire -30 lorsque les deux mâchoires de la benne se ferment - un effet de creusement, la matière extraite est automatiquement recueillie à l'intérieur de la benne, lors de sa fermeture, et peut donc être facilement amenée à la saarface. Par contre, dans le cas de terrains rocheux, on uti-35 lise généralement un engin à burin ; on peut communiquer à celui-ci aussi bien un mouvement rotatif qu'un mouvement de battement . Au burin doivent en outre être associés des moyens 69 28000 2 20"43854 d'enlèvement de la matière creusée gui - dans le cas où l'on opère comme indiqué en présence de boues bentonitiques - peuvent être simplement constitués par une tuyauterie d'aspiration. Le burin peut servir soit à pratiquer une série de 5 trous verticaux successifs adjacents formant dans leur ensemble une excavation allongée en forme de tranchée, eoit à Exécuter directement une tranchée allongée quand on communique au brin - outre un mouvement rotatif et de battement «■ un mouvement de translation le long de l'excavation» le burin est très efficace 10 sur les terrains durs mais il est évident qu'il travaille de façon très lente» Enfin, dans le cas de terrains à consistance moyenne ou de terrains hétérogènes, on peut joindre l'utilisation de la benne à celle du burin } en pareil cas, on effectue avant 15 tout, avec le burin, le creusement de différents trous verticaux convenablement espacés et ensuite, on enlève la matière restée entre ces trous au moyen de la benne mordante» Bans tous les types d'équipements de creusement décrits oi-dessus, il se produit sur l'engin une réaction qui - étant 20 donné que l'action de creusement est dirigée de haut en bas -se traduit par une poussée de bas en haut. Pour st*.opposer à cette poussée, l'engin de creusement est généralement lesté abondamment, de sorte qu'il est souvent encombrant et peu maniable et qu'en outre il faut, pour son emploi, un bâti exté-25 rieur de soutien particulièrement résistant» Pour tenter d'éviter cet inconvénient, on a déjà proposé dans ie brevet italien n° 793 708 une structure d'appareil dans lequel une Belle oscillante de creusement peut se déplaces le long d'un guide horizontal ancré latéralement aux parois de 30 l'excavation. On a observé que ce système permettine plus grande précision de travail mais toutefois, l'appui du guide sur les parois de l'excavation ne suffit généralement pas, à lui seul, à supporter la réaction de l'appareil, dirigée vers le haut» Cela s'observe particulièrement dans les terrains non 35 homogènes, quand l'engin de creusement - rencontrant à 1*improviste des zones de terrain à consistance plus élevée - réa- . git par une poussée sensible vers le haut. Sans ce cas aussi, 69 28000 3 2043854 il est donc nécessaire de lester l'appareillage, "bien que ce soit généralement avec des poids inférieurs» Le procédé et l'appareillage selon l'invention éliminent tous ces inconvénients et permettent d'utiliser des moyens 5 moins encombrants, moins lourds et par suite plus maniable, aussi bien en ce qui concerne l'engin proprement dit qu'en, ee qui concerne tout le bâti extérieur de soutien et de manoeuvre de l'engin. En fait, ce procédé est caractérisé par lê fait que sur un guide pratiquement horizontal, dont la longueur corres-10 pond à un tronçon défini d'excavation, on fait coulisser m engin de creusement tournant autour d'un axe vertical et muni des tranchants sur ses flancs, ce qui fait que la réaction provoquée par l'action de creusement se répercute presque exclusivement en direction horizontal. Comme il est facile de le oompren-15 dre, avec un tel procédé, il n' est plus nécessaire non seulement .de lester l'appareillage mais même de le bloquer transversalement contre les parois de l'excavation (comme dans le brevet italien ja° 793 708 cité plus haut) ; en effét, quand on fait avancer.l'engin vera une extrémité de l'excavation, le guide de 20 l'engin peut s'appuyer avec force contre l'extrémité opposée de l'excavation et inversement quand on actionne l'engin en sens opposé, compte tenu du fait que de brefs déplacements en direction transversale par réaction du guide n'influent pratiquement pas sur le fonctionnement correct de l'appareillage. 25 Selon l'invention, un appareillage qui permet de mettre facilement en pratique le procédé décrit ci-dessus est en outre caractérisé par le fait qu'il comprend un support à guide conçu pour être suspendu à l'endroit de l'excavation, un premier chariot pouvant coulisser sur oe support et muni de moyens d'an-30 crage au support, un deuxième chariot pouvant coulisser relativement au premier et muni à son tour de moyens d'ancrage sur le support et un mandrin tournant, à axe pratiquement vertical, muni d'un tranchant sur sa surface latérale et porté paj? l'un des chariots. 35 Selon un mode d'exécution préférentiel, l'axe du man drin est incliné d'environ 5° relativement à la verticale, dans le sens d'avance des chariots pendant le creusement» 69 28000 4 2043854 On décrirai mieux l'invention en se référant à un mode d'exécution préférentiel de l'appareillage, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif et représenté par les dessins annexés sur lesquels ï 5 La figure 1 est une rue schématique d'ensemble de l'appareillage au début d'une opération de creusement ; La figure 2 est une vue frontale partiellement en coupe montrant seulement le groupe de chariots de l'appareillage ; La figure 3 est une vue schématique en coupe suivant 10 la trace III-III de la figure 2, Gomme on l'a représenté, L'appareillage comprend tui banc d'appui ou support à guide 1 que l'on deacend dans l'excavation au moyen de poulies 2. Le banc t présente deux guides longitudinaux reetilignes 3 et une série de trous transversaux 4, 15 situés à intervalles réguliers et alignés parallèlement au guid« 3o Le long du guide 3 peut coulisser un premier chariot 5 ou chariot de positionnement et sur ce dernier peut coulisser un deuxième chariot 6 ou chariot de commande. Gomme on le voit 20 Mieux sur les figures 2 et 3, le chariot 5 est muni de deux éléments 51 en relief qui jouent le rôle de curseurs de coulissa-ment à l'intérieur des guide® opposés 3 ; ces curseurs 5« ont de préférence une section en queue cL'aronde et jouent en même temps le rôle d'éléments de coulissement et d'éléments d® soutien du 25 chariot 5« Le chariot 5 présente essentiellement la forme d'un gros chevalet aux branches verticales 5" duquel sont ancrés deux arbres horizontaux 7 sur lesquels est monté de manière à pôuvair coulisser le chariot 6. Les arbres 7 présentent chacun un dia-30 phragme 8 qui est conçu pour jouer un rôle de piston à l'intérieur des chambre® cylindriques 9 prévues dans le chariot ê0 Avec cette disposition, en envoyant du fluide sous pression à l'intérieur des: chambres 9, d'un côté ou de l'autre du diaphragme 8, on obtient par réaction le déplacement du chariot 6 35 sur les arbres: 7» Sur le chariot 6 est monté de manière à pouvoir tourner librement mais sans pouvoir coulisser axialement un arbre 69 28000 5 2043854 porte-mandrin 10« A l'extrémité inférieure de l'arbre 10 est fixée une tête de travail 11 munie d'une série d'outils 12 de type en lui-même connu, montés de façon interchangeable. A l'extrémité supérieure de l'arbre 10 est fixé un 5 engrenage 13 par l'intermédiaire duquel une rotation est communiquée à l'arbre 10. l'engrenage 13 coopère avec l'engrenage 14 (ou avec une série d'engrenages réducteurs;) contenu à l'intérieur de la boite étanche 15 et actionné par un moteur hydraulique 16. 10 Gomme on l'a dit, l'arbre 10 peut tourner sur le cha riot 6 sur lequel il est monté par exemple par l'intermédiaire d'un aanchon ou eoussinet 17 ; ee coussinet présente la conformation voulue pour empêcher les coùlissements axiaux. A son tour, le manchon 17 est monté de manière à pou-15 voir tourner sur un pivot horizontal 18 qui permet un court mouvement d'oscillation de l'arbre 10. Ce mouvement est tel qu'il permet à l'arbre 10 de se disposer correctement * avec une inclinaison d'environ 5° relativement à la vertieal et dans le sens d'avancement de l'opération de creusement (sens indiqué 20 par la flèehe P dans la disposition de la figure 2) chaque fois que l'engin inverse sa course de travail. Enfin, la tête 11 et l'arbre 10 lui-même sont perforés axialement et le trou se raoœorde dans le haut au conduit d'aspiration 0. 25 Au chariot 5 est associée une broche 19 pouvant se déplacer transversalement et de façon analogue, au chariot 6 • est associée une broehe 20. la broche 20 - de même que la broche Î9 de façon analogue r- peut être actionnée par un vérin hydraulique 21 vers une position de travail dans laquelle la broche 30 30 fait saillie relativement au profil du chariot 5, "ou bien vers une position de repos dans laquelle la broche est en retrait relativement a ce profil. les broches 19 et 20 sont disposées' sur un alignement qui - lorsque l'appareillage est monté - est parallèle à l'ali-35 gnement des trous 4. Quand les broches 19 et 20 sont en position sortie ou de travail, elles s'engagent dans une certaine mesure dans les firôus 4» la distance horizontale entre les broches 19 et 20 - aussi bien dans la position dé début de course du cha- 69 28000 6 2043854 riot 6 que dans la position de fin de course - est égale à un multiple entier de la distance entre deux trous 4 consécutifs® le fonctionnement est le suivant : on suppose qu'il s'agit d'exécuter une excavation délimitée par les deux lignes 5 S.j-Sg ; on pratique avant tout dans le terrain un trou vertical délimité d'un côté par la ligne elle-même et de l'autre par une ligne S^, avec un diamètre qui correspond pratiquement au diamètre maximal du mandrin 11» On cale l'appareillage sur le terrain en engageant le mandrin 11 dans cet avant-trou et 10 on. met ensuite en rotation le mandrin 11. Au début du travail, la broche 19 du chariot 5 est engagée dans un trou 4 tandis que la broche 20 est en position de repos. On commande alors l'admission de fluide sous pression dans la chambre 9 de manière à provoquer un déplacement du chariot 15 6 dans le sens d'avancement ]? du travail. A mesure que le chariot 6 avanoe et avec lui le mandrin 11, ce dernier effectue le creusement par une aotion de grignotement dont la réaction est dirigée - comme il est facile de l'en rendre compte - dans une direction pratiquement horizontale. 201 A la fin de la course du chariot 6, la broche corres pondante 20 épient à se trouver exactement à l'endroit d'un trou 4 » la broche 20 est donc actionnée de manière à s'engager dans le trou 4, bloquant ainsi le chariot 6 sur le support 1. En même temps, la broche 19 est amenée en position de repos. Toujours 25 en maintenant le chariot 6 bloqué sur le support 1, on actionne alors le fluide dans la chambre 8» dans le sens correspondant à une course de retour du chariot 6. Etant donné que celui-ci est arrêté,;, .le chariot 5 est amené en avant par réaction j en fin de oourse, la broche 19 se retrouve devant un trou 4 et peut 30 Ôtr© à nouveau mise en action pour bloquer à,nouveau le chariot 5 suar le support 1® la brooho 20 est alors ramenée en position de repos est le chariot 6 peut recommencer un cycle de travail - en même temps que le mandrin 11. Pendant toute la phase de travail du mandrin 11, on 35 maintient une aspiration dans la tuyauterie 0 de manière à enlever toute la matière grignotée en même temps que la boue bento-nitique. On sépare ensuite celle-ci et on la recycle de manière essentiellement connue. . 28000 7 2043854 Quand le mandrin 11 est arrivé à la fin de sa course complète, c'est-à-dire après avoir effectué le creusement jusqu'à la ligne Sg, on ramène rapidement en arrière l'ensemble de chariots jusqu'à la ligne S^, on fait descendre le support 1 5 d'une hauteur correspondant à la hauteur de creusement effectuée et le mandrin 11, qui "se trouve à nouveau logé dans 1*avant-trou S^-Sj, peut amorcer une nouvelle phase de creusement, et ainsi de suite jusqu'à la profondeur désiréee Bien que le système décrit ci-dessus représente la fa-10 çon correcte de procéder, on a observé que -particulièrement sur des terrains de; dureté faible ou moyenne - on peut aussi se passer de l'avant-trou. En pareil cas, la tête 11 est de préférence aussi munie de tranchants sur sa face inférieure j le support 1 - avec le groupe de mandrin qui fait saillie à son pro-15 fil inférieur 1' - peut alors être simplement appuyé sur le sol. Aussitôt que le mandrin commence à tourner, on creuse d'abord un trou vertical court, avec l'aide du poids même de l'appareillage j quand le bord I1 du support 1 est appuyé correctement et complètement, on peut alors commencer la oourse d'a-20 vanoement du mandrin pour 1,' opération de creusement proprement dite, et ainsi de suite aux phases suivantes de creuseâent ; en pareil sas, il devient alors superflu d'effectuer une course de retour à vide de l'engin après chaque course de creusement mais au contraire toute course de l'engin en avant ou en arrière de-25 vient une course de travail. Donc, pour cette raison aussi, 11 sera généralement opportun que le mandrin puisse inverser son sens de rotation. Le procédé et l'appareillage décrits ci-dessus présentent dea avantages pratiques notables et nombreux, aussi bien 30 en ce qui concerne l'utilisation que le résultat du travail fini. Parmi ces avantages, il semble opportun de mentionner au moins les suivants i 1) Précision et vitesse élevées de creusement ; 2) Maniabilité élevée, due surtout au poids global 35 très réduit ; la possibilité de renoncer au lestage de l'appareil est essentiellement due au fait que - comme on l'a dit plus haut - les réactions de l'opération se font sentir presque complètement en direction horizontale, contre les: parois mêmes de l'excavation ; v- 28000 8 2043854 3) Possibilité de contrôler plus précisément les phases de travail et donc de tirer plus complètement parti de la capacité de l'engin. En effet, la commande d'avancement des chariots 5, 6 aussi bien que la commande de rotation de l'arbre 5 10 sont réalisées par voie hydraulique, à partir d'une centrale située à l'extérieur de l'excavation ; cette "centrale présente alors des moyens de signalisation des conditions de travail -par exemple simplement sous forme de manomètres servant à relever les pressions des; fluides de commande - qui permettent de 1.0 déduire facilement le type de terrain que le mandrin rencontre à chaque instant» En pratique, si l'on,observe des basses pressions de travail, .on peut déduire que l'engin rencontre un terrain relativement friable et on peut donc augmenter la vitesse d'avancement du chariot de travail 6 j oh peut par contre 15 procéder enssens contraire quand l'engin rencontre des bancs rocheux consistants et que par suite une augmentation de la pression de travail est signalée ; 4) Possibilité d'automatiser presque complètement toutes les phasesde travail grâce à des moyens de contrôle et 20 de commande électriques ou électroniques. En pratique, l'appareillage 3elon l'invention a un comportement tout à fait similaire aux machines-outils les plus modernes et par suite en utilisant les moyens susdits de signalisation et de contrôle des conditions de travail - on peut facilement le commander 25 au moyen d'un programme de travail entièrement automatisé» Il est entendu que l'invention n'est pas limitée au mode d'exécution décrit mais que l'on pourra concevoir de multiples variantes diverses sans sortir pour cela du domaine de l'invention. 28000 9 2043854 REVENDICATIONS 1. - Procédé pour le creusement de tranchées, particulièrement pour la construction ultérieure de murs, parois ou cloisons souterraines, du type dans lequel on fait avancer un appareillage de creusement suivant un axe principal de créase-5 ment, procédé caractérisé par le fait que le long d'un guide de l'appareillage, qui est pratiquement perpendiculaire à cet axe principal, on fait coulisser au moins un instrument de creusement en forme de; mandrin pouvant tourner autour d'un axe pratiquement parallèle à l'axe principal et portant les tranchants tO sur sa surface latérale, l'instrument appliquant presque exclusivement dans une direction transversale à l'axe principal les réactions déterminées par l'action de creusement, par l'intermédiaire du guide et contre l'une ou l'autre paroi latérale de l'excavation* %5 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait avancer l'appareillage de creusement suivant un axe principal vertical et que l'instrument applique dans une direction pratiquement horizontale les réactions déterminées par l'action de creusement. 20 3. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'axe du mandrin est incliné de 5° relativement à l'axe principal de creusement. 4. - Appareillage pour le creusement de tranchées particulièrement pour la mise en oeuvre du procédé selon la 25 revendication 1, carasetérisé par le fait qu'il comprend un support à guide rectiligne conçu pour être suspendu à l'endroit de l'excavation, un premier chariot pouvant coulisser sur le guide de support et muni de; moyens di'ancrage au support, un deuxième chariot pouvant coulisser relativement au premier et parallèle-30 ment à celui-ci et muni à son tour d® moyens d'ancrage au support, et un mandrin tournant, à axe pratiquement perpendiculaire au guide, muni de tranchants sur la surface latérale et porté par l'un des chariots. 5. - Appareillage selon la revendication 4, caractéri-35 se par le fait que le support à guide présente une succession de trous transversaux, alignés en direction parallèle au guide régulièrement espacés, les moyens d;*ancrage du premier et du 69 28000 10 2043854 deuxième chariots étant constitués par des broches alignées sur 1*alignement des trous et pouvant s'engager dans ceeux-ci* 6.- Appareillage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les broches d'ancrage peuvent être actionnées 5 par des vérins hydrauliques, alternativement l'une en position de travail où elle est engagée dans l'un des trous du support et l'autre en position de repos, hors de coopération avec ces trous e 7» - Appareillage selon la revendication 5, caracté-10 risé par le fait que la distance entre la broche associée au premier chariot et la broche associée au deuxième chariot, dans les deux positions de fin de course du deuxième chariot relativement au premier, est égale à un multiple entier de la distance entre deux trous consécutifs du support. 15 8« — Appareillage selon la revendication 4» caracté risé par le fait que le deuxième chariot peut coulisser relativement au premier sous la commande d* au moins un vérin hydraulique qui le relief 9. - Appareillage selon la revendication 8, caracté-20 risé par le fait que la tige de piston du vérin hydraulique, sortant des deux extrémités de la chambre du vérin, joue aussi le rôle d'un guide de coulissement et d'un support du deuxiène chariot« 10. -r Appareillage selon la revendication 9, caracté-25 risé par le fait que le deuxième chariot est monté de manière à pouvoir coulisser sur le premier exclusivement par l'intermédiaire d'un couple-de vérins jouant un rêle de guides;. 11o - Appareillage selon la revendication 4» caractérisé par le fait que le mandrin tournant est fixé à 1'extrémi-30 té inférieure d'un arbre monté de manière à pouvoir tourner mais sans pouvoir coulisser axialement sur un manchon de support associé àu.^deuxième chariot» 12. - Appareillage selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le manchon de support est à soiji tour monté 35 de manière à pouvoir tourner sur un pivot transversal prévu dans le deuxième chariot et peut exécuter une oscillation de 5* rela?-tivement à une position centrale, dans un sens et dans l'autre. -i~S; 28000 n 2043854 1.3<> - Appareillage selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'arbre porte-mandrin est creux et dommunique dans le bas avec une cavité prévue dans la tête du mandrin et dans le liaut avec une tuyauterie d'aspiration de la 5 matière extraite6 14» - Appareillage selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'arbre est mis en rotation par un moteur hydraulique monté à l'extrémité supérieure de l'arbre.