Brevet FR2121878A1 — publié le 19720825

La présente invention concerne un nouveau procédé de creusement et de déblaiement du sol, qui est plus particulièrement facile et tSconomique à mettre en oeuvre et qui utilise un tuyau flexible ayant des trous de paroi. Selon les procédés de creusement du terrain connus, la boue fluide, des paleplanches, -des pieux tubulaires en acier et éléments analogues sont utilisés pour réaliser des cloisons de résection ou d'étanchéité dans le sol. Ces procédés présentent les inconvénients de nécessiter beaucoup de temps, des machines lourdes et quantité de materiaux, tout en ne donnant qu'un travail imparfait. Par ailleurs, les cloisons obtenues par ces procédés connus sont efficaces pour arrêter l'eau sur les parois latérales mais non au fond des cloisons. Dans le cas de la mise en place de conduits horizontalement dans le sol, les pelles mécaniques sont utilisées pour creuser la surface du sol, et dans le cas de mise en place de conduits sous des constructions, on applique le procédé comportant un forage horizontal, suivi de l'enfoncement ou du tirage du conduit dans ce forage horizontal. Mais lorsqu'on applique ces procédés dans des sols contenant une grande quantité d'eau souterraine, ou à des enfoncements profonds du conduit dans le sol, aon seulement il est nécessaire d'utiliser les services de techniciens les plus qualifiés, mais encore la construction est très r stteuse et très longue. Pour préciser davantage, il est relativement aisé de mettre en oeuvre ces procédés dans des sols constitués de lits de sable et d'argile, mais l'opération devient tres difficile dans les lits de gravier. Le forage horizontal,qui est le seul procédé pour mettre des conduits en place horizontalement dans le sol, comporte des risques d'erreur de position finale, meme lorsque le sol est constitué de lits de sable, et de plus, il est difficile de creuser dans les lits de gravier. Le seul procédé applicable est donc l'excavation du sol partir de la surface à l'aide de pelles mécaniques, pour mettre en place des conduits dans un lit de gravier, mais en conséquence, de grandes excavations genantes sont formées dans le sol. Déplus, ce procédé n'est pas avantageux du fait du prix de revient et de la durée de construction. L'invention a donc pour objet un procédé selon lequel des cloisons d'étanchéité peuvent etre constituées rapidement et économiquement, permettant de plus d'éviter la pénétration de l'eau à partir du fond. Ce procédé permet également de mettre en place des conduits dans un lit de gravier, sans aucun inconvénient. La demanderesse a effectué des recherches pous bes, ayant pour base le fait que le sol peut être facilement creusé par injection d'eau ou d'air à haute pression3 et a découvert que la constitution de cloisons d'étanchéité peut être réalisée facilement par creusement à l'aide du conduit à haute pression, perpendiculairement à la longueur de ce conduit, celui-ci comportant des petits orifices de paroi Le procédé d'excavation du sol selon l'invention comporte les opérations suivantes : le creusement de deux tranchées, ayant la profondeur nécessaire, de part et d'autre de la surface à excaver, puis la mise en place d'un conduit flexible à trous de paroi3 relié a des dispositifs de traction à ses deux extrémités; les deux cités de la partie comportant les trous sont enfoncés dans les tranchées. Le conduit est tiré par les dispositifs de traction, en mtme temps que l'eau ou l'air à haute pression est injecté pour creuser le sol perpendiculairement à la longueur du conduit.L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre d'exemples de mise en oeuvre et du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une coupe transversale du chantier, dans une mise en oeuvre de l'invention, le creusement par conduit flexible étant effectué vers le bas à partir de la surface; - la figure 2 est une vue en plan du même chantier, dans lequel le conduit flexible est utilisé au creusement en direction horizontale; et - la figure 3 est une coupe analogue à la figure 1, le conduit flexible étant utilisé au creusement du sol vers le haut à partir du fond. On voit+ sur ces figures, des tranchées 5 et 6, qui ont la profondeur nécessaire, de part et d'autre de la surface 1-2-3-4 à fouiller. Le conduit flexible 7 est relié à des treuils 8 et 9 à ses deux extrémités et de plus une pompe 10 est reliée à l'une de ces extrémités. Le conduit flexible 7 comporte des petits trous 7a, dans sa partie moyenne, qui sont alignés et dirigés vers le bas, et les deux côtés de la partie perforée sont enfoncés dans lesdites tranchées 5 et 6 par des masses 11, respectives. Des poulies 12, 13, 14, 15, 16 et 17 renvoient les parties du tuyau flexible au fond et sur la paroi des tranchées 5 et 6,pour éviter la déformation des éléments pliés et éliminer la résistance possible au glissement du tuyau. Le processus d',,ffouillement par ce dispositif est le suivant le fluide à haute pression est refoulé dans le tuyau flexible3 depuis la pompe 1O,et injecté à partir des trous 7a, le tuyau 7 étant tiré par 1 3 treuils 8 et 9,alternativement vers la droite et vers la gauche, et la partie perfore creusant le sol vers le bac depuis la surface 1-2 du sol.Lorsque la profondeur nécessaire 18-19 est atteinte, le tuyau flexible est tourné pour amener les trous 7a a faire face horizontalement et les treuils 8 et 93 ainsi que les masses 11, sont déplacés sur la position représentée dans la figure 2, le tuyau flexible est alors repousse en direction perpendiculaire à sa longueur, par éjection du fluide desdits trous, en creusant simultanément le sol horizontalement depuis la position 18-19 vers la position 20-21. Après déplacement des masses 11 et avoir tourné le tuyau 7 pour diriger les trous 7a vers le haut, sur la position 20-21, ce tuyau 7 est tiré par les treuils 8 et 9 déjà mentionnés, et lesdites parties de- tuyau creusent le sol vers le haut, pour remonter à la surface 3-4.On peut ainsi facilement creuser le sol par le tuyau flexible en injectant le fluide à haute pression depuis les trous.de paroi, et facilement déposer un conduit quelconque à la position voulue dans le sol. Des parois d'étanchéité comportant des fonds peuvent également être réalisées à l'aide du procédé d'injection de fluide sous pression tout en injectant par alternance un liant. De plus, à l'aide de tuyaux flexibles ayant des trous ménagés dans leurs parois, disposés à proximité immédiate l'un de l'autre et parallèlement, l'eau sous haute pression est injectée par l'un de ces tuyaux, alors que le gravier extrait par cette eau est aspiré et enlevé par l'autre tuyau, de sorte que le lit de gravier est facilement creusé sans formation de trous importants et gênants. Après avoir atteint sa position dans le gravier, le tuyau d'aspiration peut etre remplacé par d'autres conduits, tels que des canalisations de service d'eau de téléphone3 d'électricité, de gaz et analogues. En remplaçant le tuyau d'aspiration par un conduit comportant des trous munis de crépines, on peut constituer une prise d'eau de puits. Une résistan-e suffisante à-la poussée des terres, ainsi qu'a la traction et à l'usure, étant requise pour ledit tuyau flexible, il est préférable que ces tuyaux soient entourés par au moins une feuille ou un tissu, par exemple de "Nylon", résine vinylique coton, polyester (téréphtalate de polyéthylene) ou élastomère, seul ou en combinaison, et éventuellement armé de fils d'acier. Les bords des trous agencés dans la paroi de tuyau étant facilement endommagés, il est particulièrement indiqué de renforcer suffi- samment ces régions par des rubans en résine synthétique, tissu, fils d'acier ou autrement.Par ailleurs, les seules parties comportant des trous de paroi du tuyau peuvent être constituées en tube d'acier. le diamètre et l'épaisseur de paroi de ce tube, ainsi que le diamètre et l'agencement des trous dans la paroi de tube, doivent être déterminés selon les cas. Habituellement, le diamètre du tuyau flexible peut être compris entre 6 et 100 mm, le diamètre des trous de 1 à 10 mm, et leur intervalle de 0,1 à 2 m, ces trous étant alignés de préférence. Dans le cas de tubes ayant des joints, il est avantageux de constituer les trous sur es joints. Le diamètre du conduit d'aspiration doit être plus grand que celui du tube d'injection associé, et peut être compris entre 9 et 125 mm, le diamètre des trous ménagés dans sa paroi étant compris entre 5 et 60 mm.Lorsqu'un conduit d'aspiration est utilisé en parallèle avec un tuyau de refoulement, les trous d'aspiration et les trous d'injection doivent être écartés de plus de 0,5 m les uns des autres. L'eau constitue habituellement le fluide d'injection à refouler par les trous et, pour les terres peu cohésives, une boue suffisamment fluide de bentonite, cendres volantes ou autres,pourrait être utilisés Quand la solidification est nécessaire, un liant tel que le ciment, ou des liants chimiques, tels le verre soluble, les résines de polyacrylamide et urée, peuvent être ajoutés. Le ciment constitue habituellement le liant, et, pour la construction d'une cloison de barrage en béton armé, on doit utiliser des barres d'armature. On peut utiliser l'air comprimé au lieu de l'eau pour l'injection. Des pompes pouvant engendrer des pressions élevées, telles que turbopompe et pompe centrifuge multicellulaire, peuvent être utilisées pour l'injection, et, des pompes qui ne sont pas endommagées par le gravier aspiré, telles des pompes sans ailette, des pompes à amorçage automatique et des pompes à jet,peuvent être utilisées pour l'aspiration.Lorsque l'emplacement creusé est assez profond pour que le gravier aspiré dans les conduits d'aspiration ne puisse être élevé, il est avantageux d'amener ce gravier dans un séparateur qui est agencé dans une partie convenable du conduit d'aspiration, etl'étcuer de ce séparateur à tout moment Le procédé de creusage de l'invention sera mieux compris à l'aide des exemples qui suivent de mise en oeuvre. EXEMPLE 1 Les tranchées des figures 1 à 3 ont 1 m de largeur et sont plus profondes de 1 m que la construction à réaliser, et ont une longueur supérieure auscôtés 1-3 èt 2-4, respectifs, lorsque l'on creuse sur la position extérieure aux côtés 1-3 et 2-4 de la zone 1-2-3-4 à excaver. Le tuyau flexible 7 à trous 7a est enroulé sur les treuils 8 et 9 disposés aux deux cOtés du tuyau 7 par l'intermédiaire des poulies 12 13, 14, 15, 16 et I, et l'une des extrémités du tuyau 7 est reliée à la pompe 10, dont la puissance est environ 10 CH. Le tuyau flexible 7 est enfoncé jusqu'au bas des tranchées 5, 6 par des masses 11, en passant sur les poulies 13, 16.De l'eau à haute pression, 2 30 kg/cm ,est injectée par les trous 7a alors que le tuyau flexible 7 est tiré par les treuils 8 et 9,alternativement vers la droite et vers la gauche, de sorte que la partie comportant des trous 7a est déplacée en va-et-vient selon sa longueur. En conséquence, le sol est creusé dans le champ du tuyau et la partie comportant les trous 7a est abaissée dans le sol (figure 1). Chaque fois que le tuyau est descendu d'environ 1 m, un coulis de ciment à 30% d'eau est injecté au lieu de l'eau de forage, et ainsi le creusement et la réalisation de la cloison d'étanchéité sont effectués.Lorsque la profondeur voulue est atteinte, le tuyau est tourné de manière à diriger les trous 7a vers la position 20-21 et le creusement et la formation de la cloison sont effectués, comme mentionné plus haut, horizontalement entre les positions 18-19 et 20-21, comme représenté sur la figure 2. La position 20-21 étant atteinte, et les masses li étant déplacées, le creusement et la formation de la cloison d'étanchéité sont poursuivis vers la surface du sol, presque de même manière. En conséquence de ce processus, une paroi d'étanchéité en caisson est réalisée par les éléments de paroi 1-2-18-195 3-4-20-21, 18-19-20-21 et les tranchées 5 et 6. EXEMPLE 2 Un conduit ayant un diamètre de 300 mm est enfoncé dans le ssl sous une route à une profondeur de 4 m, sur une largeur de 17 m, sans possibilité de fissuration et d'affaissement du sol. On utilise pour un essai préliminaire une machine d'enfoncement ayant une poussée de 1,5 t environ, une course de 400 mm et une avance de 2 m/s, à laquelle un tubage de 400 mm est relié de manière à être enfoncé par éléments successif dans le sol qui est de meme nature que la construction; le point terminal est éloigné de 1 m de la position recherchée. Dans la réalisation effective, on a adopté l'introduction d'une tete a tarière de machine d'injection,par des cordes d'acier, afin d'effectuer le forage avec plus de précision. En premier lieu, le forage horizontal est effectué, entre deux points, de sorte qu'un écart de 800 mm du point désiré est produit. Un tuyau flexible est alors passé à travers le trou 2 foré et de l'eau sous pression de 10 kg/cm est injectée, ce qui entraine la correction de position du forage. Le tuyau flexible est alors re-Dlacé par les cordes d'acier qui sont attachées à la tête de foret ou tarière, de façon à amener le conduit voulu en place pour achever la construction. EXEMPLE 3 Le changement de pente de 26 à 380 dans une fouille par pelle mécanique a été effectué de sorte que la pente laissée diffère excessivement de la -forme définitive. L'excavation de la pente est alors réalisée à l'aide d'un tuyau flexible à partie perforée, constitué-par un conduit d'acier ayant 5 m de longueur sur un diamètre de 40 mm, par injection d'eau 2 à 8 kg/cm dans les orifices, selon le même procédé que dans l'exemple 1. On utilise pour déplacer- les déblais de 1 eau d'injection, une pelle mécanique qui réalise la pente exacte. EXEMPLE 4 Un conduit d'injection et un conduit d'aspiration sont utilisés en association pour creuser un lit de sable sur 5 m de largeur, le sol ayant une couche de gravier de 1 m située à une profondeur de 3 m sous la surface du sol, au-dessous du niveau d'eau souterraine, et constituée par des grains ayant une dimension maximale de 15 mm. Le conduit d'injection a 20 mm de diamètre intérieur et 5 m de longueur utile, avec des trous circulaires de 4 mm, à intervalîesde 1 m. Le tuyau d'aspiration a un diamètre intérieur de 50 mm et une longueur efficace de 5 m, avec des trous de 20 mm à intervallesde 1 m. Ces conduits sont disposés à proximité l'un de l'autre 2 et parallèlement sur le sol; de part et d'autre, deux puits à section de 1 m ont été forés. L'eau sous pression de 30 kg/cm est injectée à l'aide d'une turbopompe, le sable et le gravier sont aspirés par une pompe, les conduits étant tirés des deux cOtés par les treuils en va-et-vient, chaque avance de conduit étant de 1 m sous l'effort exercé par les masses disposées de part et d'autre des parties perforées; les conduits sont utilisés en descente pendant le creusement. Par ce procédé, le creusement, même dans la couche de gravier, est effectué en 10 mn environ à une profondeur de 6 m du sol. Le conduit d'aspiration est remplacé par une canalisation d'acier ayant des frettes constituées de feuilles en fibre synthétique enrouléesetle drainage sous vide est effectué. EXEMPLE 5 Le sol souswjacent d'une route ayant une largeur de 14 m, institué par une couche de sable de 3 m d'épaisseur et une couche de gravier ayant tn grain maximal de 20 mm sur une profondeur de 5 m sous le sable3 est foré selon un trou horizontal à une profondeur de 2,6 m, sans utilisation d eau, de sorte qu'un écart de 0,3 m de la position voulue est réalisé.Un tuyau h haute pression ayant un diamètre intérieur de 6 mm et un conduit d aspiration ayant un diamètre de 50 mm sont disposés parallèlement dans le 2 trou foré, et de l'eau sous pression de 20 kg/cm est injectée, h l'aide dune turbopompe, à partir des trous ménagés dans la paroi du tuyau d'injection, et aspirée par une pompe 9 vide et une pompe à amorçage automatique3 par les orifices constitués dans la paroi du tube d'aspiration; les trous du conduit d'injection ont 3 mm de diamètre à intervalle de 1 m, et le conduit d'aspira tion a des trous de 30 mm. de diamètre a intervalle de 1 m, les deux conduits sont déplacés en va-et-vient Dans ce processus, les conduits sont disposés à la profondeur recherchée de 4 Ta sous la route, puis remplacés par une canalisation d'eau ayant un diamètre de 50 mm, sans qu'il y ait d'affaissement de la route. EXEMPLE 6 On remplit avec du gravier saturé d'eau, ayant un grain maximal de 10 mm,un réservoir de béton en forme de cube de 3 m de coté, et on tasse le gravier par des vibrateurs. Un tuyau de caoutchouc ayant un diamètre intérieur de 19 mm et cinq trous ronds de 13 mm,à intervalle de 0S5 m,est utilisé comme conduit d'aspiration, étant relié à une pompe à amorçage automatique. Comme dans l'exemple 5, le creusement est accompli jusqu'à environ 1 m, avec seulement un conduit d'aspiration, en 30 mn.Mais ce temps est réduit å 20 mn par le nouveau procédé en utilisant un tuyau d'air, ayant un diamètre intérieur de 7 mm et cinq trous circulaires de 2 Tam à intervalle mutuel de 0,5 m, le conduit d'aspiration étant parallèle et de 2 lXair comprimé à 7 kg/cm étant utilisé pour l'injection. EXEMPLE 7 Four creuser un lit de sable dont la surface est au niveau de l'eau, et qui a une longueur de 10 m avec une profondeur de 5 m, on utilise un conduit d'injection (diamètre intérieur 17 mm, orifice de 3 mm à intervalle 2 de 0,5 m)3 des puits (profondeur 7 m à section de 1 m ); des poulies et des treuils, un compresseur et des masses sont disposes selon la figure 1. L'air 2 comprimé à 10 kg/cm est injecté par lesdits orifices, le conduit étant tiré par les treuils en direction longitudinale, par avances de 0,3 m ce qui déplace le conduit vers le bas en 10 mn pour atteindre une profondeur de 5 m. Les avantages résultant du nouveau procédé de creusement du sol décrit ci-dessus peuvent être résumés comme suit 1. Creusement du sol facilement exécuté par un tuyau flexible ayant des trous de paroi. 2. Déblaiement nécessaire du sol effectué par le procédé, et realisatiorr de cloisons d'étanchéité et de murs de soutien par injection d'un liant dans la séparatrice formée par le fluide injecté. 3. Injection d'un liant ou agent d'expansion, dans ladite séparatrice sous le fond de la construction, en augmentant la capacité de soutien du fait que l'affaissement du sol est évité, ce qui permet de plus une reprise en sous-oeuvre. 4. Formation de films d'étanchéité par mise en place de films de matière plastique dans lesdites séparatrices. 5. Application de films d'étanchéité autour d'un sous-sol, y empêchant les pénétrations d'eau et y réduisant l'étanchéité. 6. Constitution de films d'étanchéité sous une route, la préservant du gonflement de gelée et empêchant les remontées de boue. 7. Balayage des grains fins du sol dans ladite séparatrice, par l'eau d'injection, en réalisant ainsi un trajet de drainage, la séparatrice étant laissée en l'état. R E V E N D I C A T I 0 N S REV E N D I C A T I Procédé de creusement et de déblaiement du sol, c ractérisé en ce que l'on réalise des tranchées sur deux côtés de la surface destinée à la construction, on relie un conduit flexible, ayant des trous de paroi, à des moyens de traction par ses deux extrémités, et de plus å un dispositif de pompage à une seule extrémité, on enfonce les deux bouts de la partie comportant lesdits trous dans lesdites tranchées, à l'aide de masses respectives et on injecte un fluide à haute pression par les trous, en meme temps que l'on excerce une traction par des-dispositifs de tension sur le tuyau, pour l'enfoncer dans le sol. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit fluide est de l'eau que l'on injecte à l'aide du dispositif de pompage, qui est une pompe de refoulement 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit fluide est de l'air comprimé que l'on injecte a l'aide du dispositif de pompage, qui est un compresseur. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit fluide est de la boue liquide que l'on injecte à l'aide du dispositif de pompage qui est une pompe. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on réalise,p endant le creusement, des cloisons d'étanchéité ou résection, par injection de mortier de ciment à partir desdits trous. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel on réalise pendant le creusement,des cloisons d'étanchéité, ou résection par injection d'un liant chimique à partir desdits trous. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, dans lequel un conduit d'aspiration, ayant des trous de paroi, et ledit conduit flexible d'injection sont disposés parallèlement et à proximité mutuelle et dans lequel les déblais de sable et de gravier du creusement voisins des conduits sont aspirés par le conduit d'aspiration. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la seule dite partie comportant des trous est constituée par un tube d'acier.