Brevet FR2244907A1 — publié le 19750418

Lt invention est relative à la mise en place de boulons d'ancrage ou analogues, tels que tirants, dans les terrains. Ces boulons sont utilisés pour le soutènement et la consolidation des terrains ou pour le support d'accessoires ou d'appareillages. Suivant une technique connue, la mise en place des boulons d'ancrage s'effectue de la manière suivante o À l'aide d'une machine de forage, OR perce dans la paroi rocheuse un trou borgne long et de diamètre relativement faible; ce forage s'effectue à l'aide dune tige portant en bout une pièce de taillage. Une fois le trou percé, on extrait la tige et n immobilise dans ce trou un boulon d'ancrage, généralementà l'aide d'une résine de scellement, ou analogues, ou en utilisant un boulon à expansion qui se dilate localement pour venir en contact sous pression avec la paroi du trou et y entre saintenuepar friction. Le boulon, quand -il est mis en place, est noy4 dans la roche sur la plus grande longueur et son extrémité filetée est à l'extérieur du trou, nettement en sailliepar rapport à la surface générale de la roche. En effet, pendant ou après l'introduction du boulon dans le trou, l'extrémité arrière du boulon coopère avec une pièce femelle qui l'entratne en rotation pour faire pénétrer le boulon dans le béton, dans la cartouche de scellement ou autre, ou pour provoquer r ltexpansion du boulon. Le fait que le boulon, une fois mis en place, dépasse nettestent de la paroi présente divers inconvénients. En effet, les personnes travaillant sur le chantier peuvent se blesser en heurtant la partie de boulon en saillie ; par ailleurs, cette partie de boulon en saillie gtne les opérations de manutention d'objets volumineux et pose des problèmes de gabarit, par exemple dans les galeries. L'invention a notamment pour but de fournir un procédé et ne machine qui permettent la mise en place de boulons d'ancrage ou analogues, sans que les inconvénients ci-dessus soient renca- trés. Â cet effet, le procédé selon l'invention est caractériSé par le fait qu'on pratique deux trous alignés et étagés dans la paroi , l'un des trous étant long et d'un diamètre relativement faible pour recevoir la plus grande partie de boulon et l'autre, qui est réalisé à partir de la surface de la paroi et dans lequel débouche le premier trou ayant des dimensions transversales bien supérieures au diamètre du premier trou, quton introduit le boulon dans les deux trous et qu'on immobilise le boulon, la longueur totale des deux trous étant telle quelle boulon étant en place, son extrémité voisine de la surface de la paroi s'étende en tout ou partie dans le second trou. Suivant une caractéristique de l'invention, on pratique les deux trous en une selle opération au cours de laquelle le premier trou est d'abord commencé, puis terminé en même temps qu'est réalisé le second troue Une machine selon l'invention est caractérisé par le fait qu'elle comporte un premier outil de perçage pour réaliser le premier trou destiné à recevoir la plus grande partie du boulon, un second outil qui a un diamètre de coupe plus grand que celui du premier outil, des moyens pour coupler les deux outils et des moyens pour entratner en rotation les deux outils D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 est une coupe montrant les deux trous réalisés selon le procédé de l'invention;; Z;g. 2 et 3 sont des vues analogues à la fig.l et montrent deux types de boulons d'ancrage mis en place Fig. 4 montre une machine selon l'invention au début de l'opération de forage ; et Fig. 5 montre la machine de la fig.4 à la fin de l'opération de forage On a montré à la fig.l une paroi rocheuse 1 dans laguelle sont percés deux trous 2,3. Le trou 2 est long et de diamètre re nativement faible. I1 débouche dans le trou 3 qui est plus court et dont les dimensions transversales sont bien supérieures au diamètre du trou 2 Pour des raisons de facilité de forage, le trou 3 est coaxial au trou 2 et de révolution. De préférence, le trou 3 est cylindrique ou conique.Sur les dessins, le trou 3 est représenté cylindrique à titre d'exemple. D'une manière connue, l'axe du trou 2 est perpendiculaire à la surface 4 de la paroi 1, ou incliné sur cette surface. Les trous 2 et 3 sont destinés à recevoir un boulon d'ancrage, un tirant ou analogue, connu en lui-meme. Ce boulon est destiné à soutenir ou consolider la paroi 1 lors des travaux sur le chantier et après les travaux. Ld cas échéant, le boulon peut également servir au montage d'accessoires ou d'appareillages. On a montré aux fig. 2 et 3, deux types de boulons utilisés selon l'invention. Le boulon 5 montré à la fig.2 est du type à scellement. I1 comporte une tige 6 lisse ou nervurée, et une te de manoeuvre 7. La tige 6 est logée sur sa plus grande-- lon- gueur dans le trou 2 où elle est retenue par scellement à la résine,au béton ou analogue. La matière de scellaient est repré ventée en 8.La tête 7, située du cOté de la surface 4 , comporte une extrémité à section polygonale 9, par exemple carrée ou hexagonale, pour la manoeuvre du boson 5 par un outil schématisé en 10, et une plaque d'appui 11 destinée à être foncée contre le tond du trou 3 par un écrou lla vissé sur un filetage llb pour la mise en tension du boulon La mise en place du boulon s'effectue de la manière suivan- té. Les trous 2,3 étant réalisés, on place dans le trou 2 la matigre de scellement 8 , sous forme d'une cartouche de résine , sous forme de béton frais ou analogue et on enfonce le boulon tout en le faisait tourner sur lui-me à la manière d'une vis. PêaO 6ette opération, écrou 11a est en position reculée par rapport à la tige 6. La tige 6 , lors de son enfoncement dans le trou 2, chasse et comprime la matière de scellement 8 contre la surface du trou pour tutelle remplisse tous les interstices et fis sures et réalise un scellement ferme.Quand le boulon 5 est en place, on dégage l'organe de manoeuvre 10 par simple coulissement et on laisse durcir la matière de scellement. Après quoi, on visse l'écrou Ila pour plaquer la plaque d'appui 11 contre le fond du trou 3 et mettre ainsi le boulon en tension.La longueur du trou 2 et la longueur du trou 3 sont telles que l'extrémité 7 du boulon se trouve au soins en partie dans le trou 3; de préférence, cependant, la tête 7 sera entièrement logée dans le trou 3. Le diamètre du trou 3 est déterminé en fonction des dimen- sions de l'organe de manoeuvre 10 de la plaque d'appui et le cas échéant du dispositif assujetti ultérieurement au boulon dans une telle hypothèse, le boulon comporte des moyens de montage (non représentés) pour ce dispositif, par exemple un filetage. Le boulon 12 montré à la fig. 3 est du type à expansion. I1 comporte une tige 33, dont la plus grande partie s'étend dans le trou 2,et une teste de manoeuvre 13 qui s'étend, au moins partiellement, mais de préférence en totalité, dans le trou 3. quand le boulon a été inséré dans les trous 2 et 3, on provoque son immobilisation par dilatation transversale. Pour cela; la tige 33 porte à son extrémité intérieure, de façon connue, un dispositif à expansion 34, comprenant un écrou 35 vissé sur la tige et des oreilles 36 basculantes et libres en rotation sur la tige. Lors de la rotation du-boulon 12 après son introduction à fond dans les trous 2 et 3, les oreilles 36 accrochent la surface du trou et restent fixes en rotation, en emp8- chant l'écrou 35 de tourner. L'écrou se déplace donc axialement et écarte les oreilles 36 qui.viennent 'ancrer fermement dans la paroi.L'ancrage étant effectué, on met le boulon sous tension par une plaque d'appui 13c sollicitée par un écrou 13b vissé sur le filetage 13a de la tette 13, d'une manière analogue à la mise sous tension du boulon 7 de la fig.2, Comme il ressort des fig. 2 et 3, l'invention permet d'ans crer des boulons de manière simple en évitant que ces boulonsfassent saillie de manière indésirable sur la surface 4 de la paroi rocheuse 1. Ils restent néanmoins très accessibles grabce au trou 3 de dimensions transversales relativement importantes. On va maintenant décrire , en référence aux fig. 4 et 5, une machine selon l'invention pour ltexécutlon des deux trous 2 et 3 de révolution et coaxiaux La machine comporte un perforateur 14 comprenant deux outils 15 et 16. L'outil 15 est destiné à forer le trou 2 et 11 outil 16 est destiné à forer le trou 3. L'outil 15 est constitué d'une tige longue 17 et d'une tête de forage, 18. L'outil 16 est constitué d'une tige 19 et d'une tête de forage 20. Les diamètres de taillage dés têtes 18 et 20 sont déterminés en fonction des diamètres des trous 2 et 3 à obtenir. Comme montré sur les fig. 4 et 5, les tiges 17 et 19 portent les têtes 18 et 20 par l'intermédiaire de filetages 21 et-22, ce qui permet d'utiliser une même tête avec des tiges de différentes longueurs ou une même tige avec des têtes de différents diamètres. I1 est toutefois entendu que chaeune des têtes 18 et 20 pourrait former une pièce unique avec sa tige 17, 19. Pour le forage, les outils 15 et 16 sont couplés coaxialement. L'extrémité libre de la tige 17 porte un filetage 23 pour recevoir la tête 20. On pourrait également réaliser ce couplage entre les deux outils par un emboStement à canes ou autre assemblage. La longueur de la tige 17 et les moyens de couplage entre les outils 15 et 16 sont déterminés pour que la distance entre les faces de taillage des têtes 18 et 20 soit égale à la profondeur du trou 2 mesurée à partir du trou 30 Selon le mode de réalisation réprésenté, la tige 19 est couplée à un arbre 24 d'entratnement en rotation par un manchon 25. l'arbre 24 est l'arbre de sortie d'une tete d'entrainement 26 propre à coulisser sur un bâti 27. Le bati 27 porte, à l'avant} une pointe 28 qui vient au contact de la surface4 de la paroi 1 pour définir les positions longitudinale et transversale de la machine par rapport à la paroi 1 pendant le forage . Le bâti 27 porte également, à l'avant , une lunette 29 pour supporter et guider la tige 17. Pour effeetuer le forage, on assemble les outils 15 et 16 et on les monte sur la machine.celle-ci est amenée dans la position de la fig.4. L'arbre 24 est mis en position et la tête 26 est déplacée sur le bti 27, comme montré par la flèche . La tê- te de taillage 18 pénètre dans la paroi@ forant le trou 2. Lorsque la tete de taillage 20 arrive à proximitéde la lunette 29 eelTe-ci est ouverte pour le passage de la tête 20, puis refermée après le passage de la tête pour le guidage de la tige 19. Le forage se poursuit jusqutà ce que les deux outils aient atteint la profondeur désirée.Une fois les trous forés, la tête d'entraine- ment 26 est reculée avec ouverture et fermeture de la lunette 29 et bn procède à la mise en place du boulon, comme indiqué précédemment. À titre de variante, on pourrait remplacer le couplage par filetage de l'outil 16 et de l'arbre 24 par un emboitement à cô- nes On pourrait également monter les outils 15 et 16 sur un perforateur à main ou sur un poussoir pneumatique ou autre. bans le cas où les trous 2 et 3 sont de longueurs standard, il est également possible, selon l'invention, de réaliser un outil combiné dans lequel les tiges 17 et 19 et la tête 18 forment une pièce unique, iventuellement avec 11 arbre d'entrainement 24. Dans ce cas , toutefois, la tête 20 est de préférence couplée de la manière démontable à cet outil combiné, par exemple par filetage ou par cône, cette tête étant enfilée à partir de l'extrémité de 11 outil portant la tête 18. L'invention ntest donc pas limitée au mode de réalisation qui a été représenté. Elle embrasse, au contraire toutes les variantes REVENDICATIONS lo Procédé pour la mise en place de boulons d'ancrage ou analogues dans les terrains, caractérisé par le fait qu'on pratique deux trous 2,3 alignés et étagés dans la paroi 1, l'un des trous 2 étant long et d'un diamètre relativement faible pour recevoir la plus grande partie du boulon 5, 12 et l'autre 3, qui est réalisé à partir de la surface 4 de la paroi 1 et dans lequel débouche le premier trou 2, ayant des dimensions transversales bien supérieures au diamètre du premier trou, qu'on introduit le boulun 5, 12 dans les deux trous 2,3 et qu'on immobilise le boulon 5,12 la longueur totale des deux trous 2,3 étant telle que, le boulon 5, 12 étant en place son extrémité 7, 13 voisine de la surface de la paroi s'étende en tout ou partie dans le second trou 3. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise les deux trous 2, 3 en une seule opération autours de laquelle le premier trou 2 est d'abord commencé, puis terminé en même temps qu'est réalisé le second trou 3. 3.Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'elle comporte un premier outil de perçage 15 pour réaliser le premier trou 2 destiné à recevoir la plus grande partie du boulon 5, 12, un second outil 16 qui a un diamètre de coupe plus grand que celui du premier outil 15, des moyens 23 pour coupler les deux outils 15, 16 et des moyens pour entratner en rotation les deux outils 4.Machine selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les outils 15, 16 sont couplés de manière démontable. 5. Machine selon l'une des revendications 3 et 4,caractérisée par le fait que chaque outil 15, 16 comprend une tige 17, 19 portant en bout la tête associée 18, 200 6. Machine selon l'une des revendications 3:et 4, caractérisée par le fait que les outils 15, 16 comportent une seule tige formant une pièce unique avec la première tête 18, la seconde tette 20 étant enfilée et couplée de manière démontable sur la tige. 7.Machine selon l'une des revendications 3 à 6 caractérisée par le fait que la distance entre les faces actives des têtes de taillage 18, 20 des outils 15, 16 est égale à la profondeur du trou 2 mesurée à partir du trou 3.