Brevet FR2319835A1 — publié le 19770225

L'invention est relative à un dispositif de raccordement pour tuyaux de fonçage, étant entendu que ce raccordement doit normalement permettre le centrage réciproque des tuyaux consécutifs, absorber d'autre-part les efforts longitudinaux et transversaux, étant entendu encore que les tuyaux de fonçage concernés sont métalliques, et que le centrage se fait par rapport au diamètre intérieur des tuyaux, de façon à ne pas créer de relief à 1 exté- rieur de la conduite. Au cours des deux ou trois dernières décennies, il stest développé un procédé de forage et fonçage hydraulique qui permet de poser des tuyaux dans le sol sans ouvrir de tranchée. La pose d'une conduite par ce procédé exige donc, pour être réussie, le choix d'un dispositif de raccordement de caractéristiques adaptées. Parmi ces caractéristiques, llune concerne le centrage de deux tuyaux consécutifs, qui doit être obtenu meme si les tuyaux en question sont soumis à des efforts transversaux différents, pouvant résulter de légères déviations angulaires de la tête de forage, en fonction des différences de dureté du terrain, efforts qui doivent etre absorbés par le dispositif de raccordement. Le fonçage hydraulique fait naître d'autre part dans les tuyaux des efforts longitudinaux voisins de la limite acceptable ; or le dispositif de raccordement doit également absorber ces efforts. Il est nécessaire d'autre part que les tuyaux puissent subir de légères déviations angulaires sans que lleffort correspondant dépasse leur limite élastique. La conduite doit donc ne pas être rigide mais tolérer au contraire, dans certaines limites, de petites déviations angulaires au niveau des raccordements. En outre, il faut compter, par exemple dans des conduites dtassai- nissement pour la pose desquelles on utilise ce genre de procédé, avec le fait qu'il peut survenir, en service, des surpressions intérieures, tandis que des surpressions extérieures peuvent agir si les tuyaux sont utilisés comme gaine de sécurité autour d'une autre conduite. Le dispositif de raccordement doit donc ainsi assurer l'étanchéité de la conduite ou permettre la réalisation de cette étanchéité après le fonçage. Certains matériaux permettent de satisfaire facilement à ces exigences techniques. Lorsque la nature des matériaux utilisés entraîne pour les tuyaux résultants une certaines épaisseur de paroi, ce qui est le cas du béton, de l?amiante#ciment, et de certains matériaux similaires, il est possible d'utiliser une partie de l'épaisseur de la paroi pour réaliser le dispositif de raccordement, étant donné que le reste de ladite paroi est suffisamment résistant pour transmettre les efforts longitudinaux. Lorsque par contre le matériau de base est gracier, les tuyaux présentent alors des épaisseurs de paroi faibles qui sont insuffisantes pour y trouver la place du dispositif de raccordement. C'est pourquoi, pour de tels tuyaux en acier, on a réalisé le raccordement au moyen d'une portée de centrage pouvant être de forme conique, ayant un diamètre réduit, et qu'on soude à l'intérieur de l'une des extrémités de chaque tuyau pour être introduite dans le tuyau adjacent. L'étanchéité est alors obtenue par bourrage de matière plastique durcissable entre la portée de centrage et le tuyau adjacent, le durcissement intervenant après la mise en place des tuyaux par fonçage. Cette dernière technique, bien connue pour les tuyaux en acier, présente des difficultés avec des tuyaux en fonte ductile car leur fabrication par centrifugation concentre en une couche mince, sur leur surface intérieure, des dépôts non métalliques, en particulier d'oxydes. Il en résulte, pour une éventuelle soudure, une mauvaise adhérence et d'autre part le risque de criques dues à la porosité de ladite couche. On sait d'autre part que certains tuyaux métalliques sont recouverts intérieurement d'une couche de mortier de ciment, et qu'il faudrait, pour pratiquer une soudure intérieure, commencer par retirer partiellement le revêtement à ltemplacement du raccordement. L'invention vise donc l'obtention d'un dispositif de raccordement à emboîtement pour tuyaux de fonçage métalliques, notamment ceux présentant un revêtement intérieur, ce dispositif devant permettre le centrage des tuyaux, devant leur laisser une certaine flexibilité à la pose, pouvant être rendu étanche, et devant enfin absorber les efforts longitudinaux et transversaux. L'invention a donc pour objet un dispositif de raccordement à emboîtement pour tuyaux de fonçage métalliques, avec ou sans revetement intérieur, ce dispositif devant permettre le centrage des tuyaux, supporter les efforts longitudinaux et transversaux, ce dispositif assurant le centrage par l'intérieur des tuyaux à raccorder, caractérisé en ce qu'il présente, pour le centrage, une pièce de révolution profilée, prévue pour coopérer avec la tranche d'extrémité d'un premier tuyau, cette pièce ayant au maximum un diamètre extérieur égal à celui dudit premier tuyau, et portant au moins une partie annulaire qui s'enfile avec un faible jeu dans un deuxième tuyau, ce qui fait qu'après assemblage, la pièce de centrage porte, selon les cas, ou bien contre la paroi métallique interne ou bien contre le revêtement qui recouvre celle-ci. Selon une variante intéressante de ltinvention, la pièce de centrage est un anneau dont le profil transversal a la forme d'un T ou d'un L. Cette pièce est soudée ou collée contre la tranche d'extrémité du premier tuyau. Dans une autre variante, la pièce de centrage est simplement enfilée dans les tuyaux, et ceci convient tout particulièrement lorsque les surfaces de centrage de ladite pièce sont coniques. Dans certaines variantes de 1 ' invention, on place un matériau plastique étanche, ou encore des joints d'étanchéité entre les surfaces de centrage de ladite pièce et la paroi intérieure du tuyau. Il peut être également intéressant de prévoir, entre la pièce de centrage et la tranche d'extrémité du tuyau sur lequel on vient se raccorder, un anneau d'un matériau résistant à la pression et susceptible de gonfler à l'eau, par exemple en fibres de cellulose traitées au chlorure de zinc et connues en Allemagne sous le nom de VULKANFIBER. Le dispositif de raccordement selon ltinvention présente pour les tuyaux de fonçage l'intéret de ne pas créer de reliefs extérieurs aux tuyaux, desquels reliefs pourraient résulter des résistances de frottement trop élevées lors du fonçage. On peut d'autre part réserver un très faible jeu entre la surface exté rieure de la pièce de centrage et l'intérieurdu dutuyau raccordé, ce qui limite la réduction de diamètre intérieur si bien que la section d'écoulement n'est diminuée que de manière insignifiante, et tout ceci sans que soient affectées la solidité et la résistance du raccordement aux différents efforts qui peuvent appa raltre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels - La Fig. I est une coupe schématique d'une première variante de réalisation avec une pièce de centrage en forme de L - La Fig. 2 est une coupe semblable à celle de la Fig. 1 avec une pièce de centrage en forme de T - La Fig 3 est une coupe semblable aux deux premières avec une pièce de centrage simplement enfilée dans les tuyaux ; - Les Fig. 4 et 5 montrent deux variantes de réalisation d'une pièce de centrage en forme de L et en forme de T avec des surfaces de centrage coniques ;; - La Fig. 6 est une coupe semblable à la Fig. 1 avec une pièce de centrage en forme de L, les tuyaux présentant un revêtement intérieur sur lesquels se fait le centrage - La Fig. 7 est une coupe semblable à la Fig. 6 montrant une variante dans laquelle le revêtement de celui des tuyaux qui est en regard de la surface de centrage a été retiré - Les Fig. 8 et 9 montrent deux autres formes de réalisations des pièces de centrage, lesquelles sont soudées contre la tranche d'extrémité de ltun des tuyaux - La Fig. 10 montre une autre forme de réalisation d'une portée de centrage qui est fixée également. par soudure sur la tranche ss - La Fig. 11 est une coupe semblable à celle de la Fig. 2 avec une variante dans laquelle la pièce de centrage, en forme de T, est collée à l'extrémité d'un tuyau ; - La Fig. 12 montre une variante semblable à celle de la Fig. 1, dans laquelle un matériau plastique étanche est bourré entre ltune des surfaces de centrage et la paroi intérieure du tuyau ; - La Fig. 13 montre une autre variante dans laquelle un joint d'étanchéité est placé entre la surface de centrage et la paroi intérieure du tuyau ;; - La Fig. 14 est une coupe semblable à celle de la Fig. 1 dans laquelle un anneau est inséré entre la pièce de centrage et la tranche d'extrémité du tuyau sur lequel on se raccorde, pour assurer simultanément l'étanchéitéet etla transmission de l'effort longitudinal de poussée, Selon les réalisations illustrées aux Fig. 1 et 2, la mise en place par fonçage de deux tuyaux 1 et 2 met en oeuvre une pièce de centrage 3, solidarisée avec l'un des tuyaux par une soudure 4. Selon cette configuration, le premier tuyau mis en place par poussée est celui repéré 2, et on vient raccorder à son extré- mité arrière, au moyen de la pièce 3, un nouveau tuyau 1 à l'autre bout duquel s'exercera la poussée nécessaire au fonçage C'est pourquoi selon ces figures, c'est au nouveau tuyau à poser 1 qu'est associée la pièce de centrage 3. On voit sur ces figures que la collerette radiale 3a qui coopère, pour la poussée, avec la tranche d'extrémité du tuyau 1, et est fixée sur celle-ci au moyen de la soudure 4, a un diamètre extérieur tel qu'elle ne dépasse pas au-delà du diamètre extérieur des tuyaux 1 et 2. D'autre part, pour ne pas créer d'aspérité sur la surface extérieure de la conduite, tant la pièce de centrage 3 que la tranche d'extrémité du tuyau 1 peuvent présenter un biseautage et éventuellement, pour cette dernière, un évidement en vue du logement du cordon de soudure. La pièce de centrage 3 coopère ainsi par llintermediaire de sa collerette 3a, tant avec le tuyau 1 qu'avec le tuyau 2 pour assurer la poussée, et d'autre part, au moins une portée annulaire, 3b, selon qu'il s'agit d'une pièce en L selon Fig. 1 ou en T selon Fig. 2, intervient pour le centrage, en coopération avec la surface intérieure de la conduite. Dans certains cas, le contact assuré par les surfaces de centrage de la pièce 3 est suffisant, et dispense d'une soudure, c'est ce qu'on observe sur la Fig. 3. Comme dans exemple précédemment décrit, une collerette 3a pénètre dans llespace entre les tranches d'extrémité des deux tuyaux I et 2. Notons que sur chacune de ces figures, le jeu entre les surfaces de centrage 3b et la surface intérieure des tuyaux est artificiellement grossi pour plus de netteté et peut recevoir des joints d'étanchéité ou un bourrage étanche, D'autre part, il n'est pas nécessaire que les surfaces de centrage, tant des pièces en L, que des pièces en T, fassent un angle de 900 avec la collerette radiale coopérant avec les tranches d'extrémité des tuyaux.Les surfaces de centrage au contraire peuvent etre coniques, selon Fig. 4 et 5, ce qui facilite leur introduction dans les tuyaux. Les Fig. 6 et 7 montrent l'application d'une pièce de centrage en forme de L au raccordement de deux tuyaux présentant des revêtements intérieurs la et 2a ; dans ce cas, les surfaces de centrage 3b peuvent porter directement contre le revêtement intérieur, au jeu près, Fig. 7a, ou encore porter contre la surface intérieure métallique du tuyau, Fig. 6, lorsque le revêtement est partiellement enlevé. Ce revêtement peut être par exemple une couche de mortier de ciment. La forme de réalisation selon la Fig. 5 n'est évidemment pas limitée aux pièces de centrage présentant une section en forme de L, mais on peut au contraire utiliser de la même façon des profilés ayant une section en forme de T ou encore des profilés présentant des surfaces de centrage coniques. D'autres variantes de réalisation de la pièce de centrage 3 sont représentées sur les Fig. 8 à 10 ; dans ce cas, le dispositif de raccordement présente chaque fois une section longitudinale en forme de S et la portée de centrage est fixée à l'aide d'un cordon de soudure 4 contre la tranche d'extrémité du tuyau 1. Pour le logement du cordon de soudure 4, on prévoit chaque ois un évidement biseauté contre cette tranche d'extrémité du tuyau 1 et à la surface adjacente de la pièce de centrage ; ces évidements reçoivent ainsi le métal déposé par la soudure et celle-ci ne crée aucune aspérité. La pièce de centrage a une forme en S plus ou moins accentuée, plus selon Fig. 8, moins selon Fig. 9.Pour la réalisation rapportée en Fig. 10, le tuyau 1 présente une partie rétreinte 5, sur laquelle la pièce de centrage 3, cylindrique, est fixée au moyen d'un cordon de soudure 4. Cette réalisation du dispositif de raccordement avec une ligne générale courbe en forme de S, vers 17intérieur de la conduite, contribue de manière avantageuse à la réduction des pertes de charge à l'intérieur de la conduite, en particulier lorsque dans une telle conduite, après son installation, le liquide circule en venant du côté courbe, c'est-à-dire de la droite des figures. La Fig. 11 montre une forme de réalisation modifiée dans laquelle la pièce de centrage utilisée 3 est un anneau présentant une section générale en forme de T, avec une collerette radiale 3a dans ltespace entre les tranches d'extrémité des tuyaux 1 et 2 à raccorder, et une fixation sur le tuyau 1 au moyen d'un joint adhésif 6. Le joint adhésif 6 peut alors etre limité à la tranche d'extrémité du tuyau 1 et à la surface-en regard de la collerette 3a, ou encore s'étendre à une partie de la surface intérieure du tuyau 1 et à la surface de centrage en regard 3b.Les deux surfaces de centrage 3b peuvent en outre être formées de manière symétrique, comme déjà vu, qu assymétrique, selon cette Fig 11 cette dernière réalisation est tout particulièrement indiquée si l'on veut insérer un joint d'étanchéité entre le tuyau 2 et la surface de centrage en regard. Pour assurer au raccordement son étanchéité, on peut utiliser des matériaux plastiques étanches, comme en 7 selon Fig. 12, ou des anneaux d'étanchéité, comme en 8 selon Fig. 13, lesquels dispositifs d'étanchéité sont posés avant ou après ltoperation de fonçage, comme connu. Une autre possibilité pour obtenir dans de bonnes conditions la transmission d'efforts de fonçage et simultanément l'étanchéité de deux tuyaux adjacents 1 et 2 consiste à placer entre la collerette 3a et la tranche d'extrémité du tuyau 2 un anneau 9 résistant à la pression et réalisé en un matériau gonflant dans l'eau. Un tel anneau peut être composé par exemple de fibres de cellulose traitées au chlorure de zinc et connues en Allemagne sous le nom de VULKANFIBER. On peut bien entendu réaliser d'autres variantes qui n'ont pas été reproduites en détail dans les figures présentées. On peut par exemple munir les surfaces de centrage de biseautages pour diminuer les pertes de charge, et même donner à des surfaces de centrage une section qui s'amenuise progressivement vers la pointe de ces surfaces. Les variantes rapportées dans les Fig. 7 à 10 sont également susceptibles de modifications destinées à diminuer les pertes de charge à l'intérieur de la conduite. Lorsque le dispositif de raccordement présente une ligne générale courbe en forme de S, comme dans les Fig. 8 à 10, il faut donner à la partie conique de la pièce de centrage 3, ou encore à la partie rétreinte du tuyau, 5, une inclinaison telle que l'introduction dans le tuyau sur lequel on se raccorde soit possible et que d'autre part la ligne extérieure de la conduite soit le moins possible heurtée ; des matériaux plastiques d'étant chéité peuvent être utilisés, le cas échéant, comme joint. De même, pour les exemples de réalisation selon ces Fig. 8 à 10, on peut envisager pour la tranche d'extrémité du tuyau 1 et pour la pièce de centrage 3 des formes telles qu'on peut assurer la solidarisation au choix par un cordon de soudure ou par un joint adhésif. En outre à ltextlaémité de la surface de centrage 3b, on peut prévoir un relief radial tourné vers la face intérieure en regard du tuyau d'étanchéité ou d'un cordon réalisé en un matériau étanche. On doit en outre mentionner que lorsqu'on utilise pour assurer l'étanchéité un joint ou un cordon d'un matériau étanche, il n'est pas nécessaire que les cordons de soudure assurant la fixation soient continus sur le pourtour du tuyau. Lorsque les efforts qui doivent être supportés par le raccordement ne sont pas très élevés, on peut très bien an contraire réaliser le cordon de soudure de façon discontinue et assurer l'étanchéité par un joint ou un cordon d'un matériau étanche. On conçoit que dans ce cas l'installation de tuyaux de fonçage puisse etre réalisée de façon économique car alors les cordons de soudure sont plus courts, ce qui économise aussi bien la matière que le temps de travail. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif de raccordement à emboîtement pour tuyaux de fonçage métalliques, avec ou sans revêtement intérieur, ce dispositif devant permettre le centrage des tuyaux, supporter les efforts longitudinaux et transversaux, ce dispositif assurant le centrage par l'intérieur des tuyaux à raccorder, caractérisé en ce qu'il présente, pour le centrage, une pièce de révolution profilée, prévue pour coopérer avec la tranche d'extrémité d'un premier tuyau, cette pièce ayant au maximum un diamètre extérieur égal à celui dudit premier tuyau, et portant au moins une partie annulaire qui s'enfile avec un faible jeu dans un deuxième tuyau, ce qui fait qu'après assemblage, la pièce de centrage porte, selon les cas, ou bien contre la paroi métallique interne ou bien contre le revetement qui recouvre celle-ci. 2.- Dispositif de raccordement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de centrage (3) est une pièce de révolution avec une section profilée en forme de T. 3.- Dispositif de raccordement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de centrage (3) est une pièce de révolution avec une section profilée en forme de L. 4.- Dispositif de raccordement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce de centrage (3) est fixée par un cordon de soudure (4) contre la tranche d'extrémité dudit premier tuyau (1). 5.- Dispositif de raccordement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce de centrage (3) est fixée par un collage (6) à- l'extrémité dudit premier tuyau (l). 6.- Dispositif de raccordement suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pièce de centrage (3) est simplement glissée dans le premier tuyau (13. 7.- Dispositif de raccordement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pièce de centrage (3) présente des surfaces de centrage coniques. 8.- Dispositif de raccordement suivant ltune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pièce de centrage (3), ayant une section en forme d'anneau, est associée à ltextré- mité rétreinte (5) dudit premier tuyau (1). 9.- Dispositif de raccordement suivant lune quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un matériau plastique d'étanchéité (7) ou une garniture d'étanchéité (8) sont placés entre les surfaces de centrage (ab) de la pièce de centrage (3) et la paroi intérieure du tuyau. 10.- Dispositif de raccordement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une surface de centrage (3b) de la pièce de centrage (3) présente au moins un relief annulaire radial sur la face en regard de la surface intérieure du tuyau, en vue du maintien du dispositif d'étanchéité mis en place (7, 8). 11.- Dispositif de raccordement suivant l'une quelconque des revendications 1 a 10, caractérisé en ce qu'un anneau résistant à la pression, gonflant dans l'eau, réalisé par exemple en fibres de cellulosaités au chlorure de zinc, est placé entre la pièce de centrage (3) et la tranche d'extrémité arrière du tuyau déjà en place (2). 124- Dispositif de raccordement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la pièce de centrage (3) présente des surfaces de centrage (3b) avec des épaulements ou des biseautages donnant à ces surfaces une section décroissante en direction de l'intérieur des tuyaux (1, 2).