Brevet FR2214015A1 — publié le 19740809

L'invention concerne les procédés de formation des gaines dans les forages servant de conduites souterraines, ainsi que les dispositifs pour les réaliser. Actuellement, on applique à grande échelle la construction de conduites souterraines par pose de tubes préfabriqués dans des forages. La pose de chaque tube dans un forage s'effectue en le tirant à l'aide d'un treuil. Le principal inconvénient de ce procédé consiste en ce qu'il est bien souvent irréalisable dans I'exiguèté-,des villes, car il est nécessaire de creuser à l'entrée du-forage une fosse dont les dimensions correspondent à la longueur du tube à engager dans le forage. En outre, le creusement des fosses implique des dépenses d'argent et de matériaux supplémentaires. Un autre inconvénient de ce procédé est la complexité du raboutage des tubes dans le forage, surtout quand la longueur du forage est importante. D'autre part, un inconvénient du procédé cité consiste en ce que le tirage de tubes dans un forage de longueur supérieure à 20 m se heurte à des difficultés notables, impliquant la réalisation d'un forage de diamètre bien plus grand que celui du tube, ce qui entrain aussi des dépenses supplémentaires d'argent et de matériaux. De plus, ce procédé n'est pas applicable aux forages ayant des courbes. On connait largement aussi un procédé de formation d'une gaine dans un forage, réalisé au cours de l'exécution du forage. Dans ce cas, la gaine est formée à l'aide de l'appareil exécutant le forage. Cette formation de la gaine est assurée par la partie arrière du corps dudit appareil. A cet effet, on réalise dans la partie arrière du corps des canaux pour l'amenée d'une matière à mouler--d'un mortier- dans l'écartement entre le corps de l'appareil et la paroi du forage (par exemple, le procédé et le dispositif couverts par le brevet n" 2 680 416, cl. 61 - 72,2, U.S.A.). Le principal inconvénient de ce procédé est la difficulté d'assurer une amenée différenciée du produit à mouler en fonction de la vitesse de progression du forage, laquelle varie avec les changements des propriétés du terrain. I1 en résulte une densité irrégulière de la gaine suivant la longueur du forage, la formation de vides, d'où une résistance irrégulière de la gaine, des inetan- chéités, etc. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués des procédés susdécrits.. Le but principal de l'invention est de perfectionner le procédé de formation de gaines en matières à mouler par serrage de façon que les gaines obtenues soient bien homogènes quant à la résistance et la densité. Un autre but de l'invention est de créer un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé perfectionné. Les autres buts de l'invention sont Augmentation de la rentabilité du processus de la formation de conduites possibilité d'utilisation dans les -villes et- d'autant plus dans les forages ayant des courbes. Il s'agissait donc de créer un procédé et un dispositif qui assureraient des conditions optimales pour la formation d'une gaine de densité et de résistances suffisamment élevées et régulieres. La solution consiste en ce que, dans le procédé de formation d'une gaine dans un forage par injection d'une matière à mouler autodurcissante qui est serrée contre la paroi du forage par déplacement, un corps en forme de noyau le traversant, d'après l'invention, le forage est, en substance, rempli à pleine section de matière à mouler qui y est injectéepar un courant de gaz. Pour accélérer le processus, il est avantageux d'injecter la matière à mouler au cours de son serrage, à l'aide d'un courant de sens contraire au sens de déroulement du processus de serrage. Il est avantageux d'amener à la matière à mouler, au cours de son serrage, un gaz humidifié sous pression. Conformément au procédé, dans le dispositif pour la formation d'une gaine dans un forage, d'après l'invention, à l'avant du corps en forme de noyau, adapté pour se déplacer dans le forage, est monté un système de nervures radiales. Pour assurer le centrage du dispositif dans le forage au commencement du travail, quand la plus grande partie de son corps est en dehors du forage, on monte sur la partie avant de son corps un anneau amovible, de telle façon qu'il encercle le système mentionné de nervures radiales, le diamètre extérieur de l'anneau étant égal en substance au diamètre bu forage. Pour amener de l'eau à la matière à mouler au cours de son serrage, à l'intérieur du corps, qui est réalisé creux, on prévoit une chambre avec des lumières dans la paroi du corps débouchant du cbté de la paroi du forage, ainsi que des canaux amenant un gaz à la chambre et l'en évacuant. Afin que, parallèlement avec la formation de la gaine, il soit possible de la perforer, il est avantageux de placer dans la cavité du corps un vérin dont le piston comporte au moins une rainure longitudinale à fond incliné, dans laquelle est engagé le bout d'un poinçon monté dans le corps de façon qu'il puisse coulisser dans la direction radiale. Pour rendre possible la formation de gaines de diverses épaisseurs, il est avantageux de réaliser le corps du dispositif scindé longitudinalement, avec possibilité de déplacement forcé des parties constitutives dans les deux sens le long d'une glissière longitudinale qu'elles contactent sur une surface conique, ce qui assure leur déplacement dans la direction radiale. Plus bas on donne la description détaillée de l'invention dans une forme de réalisation concrète avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure I représente en coupe longitudinale un sondage au cours de la formation de la gaine par le procédé faisant l'objet de l'invention, à laide d'un dispositif conforme à l'invewtion;; - la figure 2 représente une variante du dispositif, conforme à l'invention, dans laquelle le corps porte sur sa partie avant des nervures radiales - la figure 3 représente la section III-III de la figure 2 - la figure 4 représente une seconde variante du dispositif, dans laquelle la partie avant du corps porte un anneau encerclant les nervures radiales, et la partie arrière du corps est dotée d'une chambre avec des canaux amenant un gaz humidifie à la matière à mouler au cours de son serrage - la figure 5 représente la section V-V de la figure 4 - la figure 6 représente la section VI-VI de la figure 4 - la figure 7 représente une troisième variante du dispositif, dans laquelle il est prévu dans la partie arrière un organe pour la perforation de la gaine ; ; - la figure 8 représente. la section VIII-VIII de la figure 7 - la figure 9 représente une quatrième variante de réalisation du dispositif, dans laquelle le corps est scindé longitudinalement - la figure 10 représente la section X-X de la figure 9. Le procédé consiste à injecter dans le forage 1 (figures 1, 3 et 9) achevé, à l'aide d'un courant de gaz, une matière à mouler 2 (figures 1, 2, 4,7), qui peut etre-dumztirciment-sable,amiante-sable et autres mortiers de construction autodurcissants. Le forage est rempli de matière à mouler pratiquement dans toute sa section transversale. La matière à mouler peut être injectée avant le commencement de la formation de la gaine, ou bien au cours de sa formation. Dans ce dernier cas, la matière à mouler est injectée par un contre-courant, en continu, pendant la progression du dispositif 3 (figures 1, 2, 4, 7, 9) assurant son serrage. La matière à mouler est injectée-dans le forage au moyen d'un flexible 4 (figure l),à l'aide d'un dispositif d'injection 5, -raccordé par un tube 6 à une source de gaz, comprimé (non représentée sur le dessin). La matière à mouler 2 est chargée dans le dispositif d'injection 5 à travers la trémie 7. Pour améliorer les conditions-de durcissement de la gaine formée, on peut amener une quantité complémentaire d'eau à l'aide d'un courant de gaz humidifié débité sur la surface de la gaine formée. La formation de la gaine est effectuée par serrage de la matière à former dans les directions radiales, assuré par le déplacement dans le forage d'un dispositif dont le corps a une forme correspondant au profil prescrit pour la gaine. Le dispositif pour la formation de la gaine 8 (figure;2, 4, 7, 9) comprend un corps 9 (figures 2, 4, 7, 8 et 9) en forme de noyau, dont la partie avant 10 est effilée en cbne (figure;2, 4, 7). A l'avant du corps 9 du dispositif est fixé un système de nervures radiales 11 (figures 2, 3, 4, 5, 7 et 9). Les nervures 11 servent à distribuer uniformément la matière à mouler dans la section du forage, ce qui contribue à l'obtention d'une gaine d'épaisseur et de densité uniformes. A l'avant du corps est également monté un anneau 12, qui encercle les nervures 11 sur lesquelles il est fixé. Le diamètre de l'anneau 12 doit être pratiquement égal au diamètre du forage. L'anneau 12 (figures 4, 5, 9) sert à centrer le dispositif dans l'axe du forage au commencement de son fonctionnement, quand sa plus grande partie est encore en dehors du forage. Le centrage du dispositif est assuré gråce au fait que le diamètre de l'anneau est égal au diamètre du forage. Afin qu'il soit possible de remplacer l'anneau 12 selon le diamètre du forage, I'anneau est monté sur le corps 9 du dispositif de façon à être amovible, sa dépose s'effectuant conjontement avec une partie du corps et avec les nervures 11. Afin d'éviter les ruptures du dispositif lors de son passage dans les courbes du forage, il est avantageux d'accoupler la partie du corps 9, portant les nervures ll et 1 'anneau -12, à sa partie restante principale à l'aide d'une rotule 13 (figure 4). Le corps 9 du dispositif peut être réalisé creux. Dans ce cas, on-peut placer dans le corps du dispositif un organe pour l'humidification complémentaire de la gaine formée. Cet organe comprend une chambre 14 et un réseau de canaux, dont l'un, le canal 15 (figure4 et 6) sert à amener l'air comprimé humidifié à la chambre 14,- et un autre, le canal 16, sert à évacuer le gaz usé. Dans la paroi du corps 9 limitant la chambre 14 sont pratiquées des lumières 17 (figures 4 et 6), à travers lesquelles le gaz humidifié va contacter la gaine 8 formée. Le canal 15 est raccordé à une source d'air comprimé, On peut aussi loger dans la cavité de la partie arrière du corps 9 un organe pour la perforation de la gaine formée parallèlement à sa formation, en un seul passage du dispositif. Cet organe comprend un vérin 18 (figure 7) dont le cylindre est constitué par la paroi du corps 9. Dans le piston 19 (figures 7 et 8) du vérin 18 sont creusées des rainures longitudinales 20 (figure 7). Dans la paroi du corps 9 constituant le cylindre du vérin sont percés des trous radiaux débouchants, dans lesquels sont placés des poinçons 21 (figures 7 et 8) pouvant coulisser longitudinalement. La situation des trous dans lesquels sont placés les poinçons 21 correspond à la situation des rainures 20 dans le piston 19. Les poinçons 21 sont placés dans les trous de telle façon qu'un de leurs bouts soit engagé dans la rainure 20 correspondante. Lors du déplacement du piston dans un sens ou dans l'autre, les poinçons 21 glissent dans les rainures 20 respectives dont le fond est incliné, ce qui assure la sortie des poinçons 21 et leur rentrée dans le corps 9 du dispositif. Quand les pointons sortent du corps 9, ils pénètrent dans la masse de la gaine 8 et, de la sorte, ils la perforent. La course utile du piston 19 a lieu quand la pression est admise à la chambre 22 (figure 7) du vérin 18, et sa course de retour s'effectue sous l'action du ressort 23. Pour assurer la formation de gaines d'épaisseurs différentes, le corps 9 du dispositif peut être réalisé scinde longitudinalement. Les parties constitutives 24 et 25 (figure 10) sont montées sur une glissière longitudinale 26 (figure 9), que chacune d'elles contacte sur la surface conique 27. Les parties constitutives -24 et 25 peuvent être déplacées le long de la glissière 26 à l'aide de ltécrou 28 (figure 9), placé sur un filetage de la glissière 26 avec possibilité de déplacement longitudinal, la glissière 26 étant retenue en translation longitudinale. La rotation de l'écrou 28 s'effectue à la main. Grace au contact des parties constitutives du corps sur la surface conique 27 de la glissière 26, leur déplacement longitudinal provoque leur déplacement radial ; il en résulte le changement du diamètre du corps formeur et, en conséquence, de l'épaisseur de la gaine formée. Dans la variante considérée de réalisation, le dispositif est autopropulseur. L'organe propulseur est un appareil à percussion qui n'est pas décrit ici dans le détail, car il est bien connu. Pour assurer l'alimentation en énergie de l'appareil à percussion, il est avantageux de réaliser le piston 19 annulaire, comme montré sur la figure 7. Le fonctionnement du dispositif objet de l'invention ntest pas tributaire de son organe propulseur, ni de son déplacement qui peut 2tre autonome eu assuré par des appareils restant à l'extérieur. Ces appareils ne sont pas nouveaux dans leur principe. Ils sont bien connus dans le dépéacesent de dispositifs, par exle, dans le cas de percement et formation de la gaise simultanés. Pour cette raison, ainsi que par suite du fait que les auteurs considèrent La propulsion autonome plus rationnelle, on ne décrit pas ici d'autres moyens de déplacement du dispositif. R E V E N D I C A T I QN S 1. Procédé de formation d'une gaine dans un forage par injection d'une matière à mouler autodurcissante qui est serrée contre la paroi du forage par le déplacement d'un corps en forme de noyau le traversant, caractérisé en ce que le forage est,- en substance, rempli à pleine section de matière à mouler qui y est injeetépar un courant de gaz. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière à mouler est injectée au cours de la formation de la gaine, à l'aide d'un courant de sens contraire au sens de déroulement du processus de serrage. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, au cours du serrage de la matière à mouler, on lui amène un gaz humidifié sous pression. 4. Dispositif pour réaliser le procédé faisant l'objet de la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'avant de son corps en forme de noyau, adapté pour se déplacer dans le forage, est monté un système de nervures radiales. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que sur la partie avant de son corps est monté un anneau amovible, de telle façon qu'il encercle le système mentionné de nervures radiales, le diamètre extérieur de cet anneau étant égal en substance au diamètre du forage. 6. Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que, à l'intérieur du corps, qui est réalisé creux, on prévoit une chambre avec des lumières dans la paroi du corps débouchant du coté de la parQi du forage, ainsi que des canaux amenant un gaz à la chambre et l'en évacuant. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans la cavité de son corps est logé un vérin dont le piston comporte au moins une rainure longitudinale à fond incliné, dans laquelle- est engagé le bout d'un poinçon monté dans le corps de façon qu'il puisse coulisser dans la direction radiale. 8. Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que son corps est scindé longitudinalement, avec possibilité de déplacement forcé des parties constitutives dans les deux sens le long d'une glissière longitudinale qu'elles contactent sur une surface conique, ce qui assure leur dépla cément dans la direction radiale.