Brevet FR2450308A1 — publié le 19800926

La présente invention concerne un dispositif d'ancrage mé canique pour sols meubles et même boulants,periettant d'y fixer les tirants indispensables dans de nombreuses constructions. On sait les difficultés d'ancrer des tirants dans un sol meuble. L'angle de frottement interne de tels sols étant pratiquement nul, l'effort de traction exercé sur un tel tirant intéresse un volume de terrain qui est un cylindre dont la base cor respond i la section de ce terrain dont le tirant est solidaire alors que, dans un bon terrain, ce volume est un c6ne dont le soiset est i la pointe du tirant et l'ouverture égale L l'angle de frottement interne du terrain. L'invention concerne un dispositif d'ancrage mécanique agrandissant autant que possible le diamètre du cylindre de terrain solidaire d'un tirant et, par conséquent, la grandeur de l'effort limite qu'il est possible d'exercer sur celui-ci. Selon l'invention, en un point au moins d'un tirant engagé dans un terrain meuble, sont articulées les extrémités d'une pluralité de bras répartis autour de l'exe du tirant et susceptibles de se déployer en parapluie autour de cet axe. De préférence, afin d'accroître l'effet d'ancrage,plusieurs groupes de chacun une pluralité de bras sont échelonnés le long d'un même tirant de façon a accroître sa solidarisation avec le terrain. Ces bras, parallèles au tirant en position réctractée, sont avantageusement rectilignes et concaves vers l'axe du tirant La section de ces bras peut être curviligne ou angulaire, ce qui, sur leur longueur, forme dans ce dernier cas une arête susceptible de favoriser la pénétration dans le terrain. Après la nise en place du tirant dans le terrain, le dé- ploiement des bras peut être provoqué simplement par une traction exercée sur le tirant et qui tend a l'en extraire. Ce déploiement peut aussi être provoquée, sans traction sur le tirant, par d'autres moyens, par exemple, b l'aide d'un corps élastique gonflable engagé entre les bras déployables et, initia lenent, écrasé on cylindre autour du tirant, auquel est associé un canal de gonflage de ce corps. Le tirant étant tubulaire, ou conportant une enveloppe tubu laire, ce canal peut être constitué par le tube, tirant ou enve- lippe. On peut aussi, le long d'un tirant formé d'une barre Mas- sise, utiliser un tuyau, rigide ou souple, appliqué extérieurement contre ce tirant. Dans une forme avantageuse de réalisation de l'invention, pour mettre en pression le ou les corps gonflables, on utilise un liquide durcissable, ce qui, entre les bras déployables, assure la formation d'un volume renflé résistant qui, formant bulbe d'ancrage, contribue à accroître la section du prisse ou du cy lindre de terrain, dont la masse ancre le tirant en place. Par séparation d'avec le corps gonflable, le canal utilisé pour sa nise en pression peut servir comme canal d'injection pour renforcer le terrain entourant ce corps gonflable au moyen d'un liquide durcissable, le même que pour le gonflage ou bien diffé- rent par sa composition ou sa dilution. On peut utiliser ainsi pour le gonflage une résine durcissable ou un coulis de ciment fin et, pour l'injection du sol un coulis de ciment plus ou moins grossier et fluidisé. Pour permettre d'effectuer successivement la mise en pression des corps gonflables expanseurs de chaque groupe de bras, il est possible, le tirant étant tubulaire, de placer intérieurement des sièges de clapets à bille élastique éjectable, situés immédiate- ment au-dessous de chacun des étages d'ancrage pour fermer ceuxci. De la sorte, après gonflage du corps supérieur, une surpression liquide force la bille à travers le premier siège et la fait passer sur le siège situé immédiatement au-dessous du niveau suivant; on peut alers gonfler le corps élastique de ce niveau et ainsi de suite. Une fore améliorée consiste à équiper chaque niveau de deux sièges successifs de clapets avec, entre eux, des orifices d'injec- tion du terrain pouvant être munis de anchons élastiques fermant clapets anti-retour.Ainsi, après gonflage du corps élastique expanseur, une surpression fait tomber la bille sur le second si- ge du même niveau, ce qui permet, grâce aux orifices rendus alors accessibles, l'injection de fluide durcissable dans le terrain; cet- te injection est favorisée par les vides que provoque. dans ce terrain l'ouverture des bras, ce qui, au droit de chaque groupe de bras déployables,réalise un bulbe consolidant le terrain et augmen- te la qualité de l'ancrage en enrobant les bras. L'ancrage peut être encore amélioré en disposant, auteur des métallique bras repliés sur le tirant, un fourreau en grillage/à large maille, replié en parapluie et dont l'extrémité inférieure est solidaire du tirant. En se déployant, les bras déploient en parapluie le le grillage et permet de mieux faire participer à l'ancrage la partie du terrain située entre les bras quand ceux-ci sont écartés. Le dessin annexé permet de bien comprendre comment l'inven- tion peut être mise en oeuvre. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'extrémité active d'un tirant, organisée conformément à l'invention - la figure 2 est une coupe par Il-Il de la figure 1 - la figure 3 est une coupe analogue à celle de la figure 2 dans une variante de réalisation - la figure 4 montre en coupe axiale un tirant selon l'invention juste après sa mise en place dans un terrain meuble ; - la figure 5 montre l'extrémité de ce même tirant après déploiement des bras; - la figure 6 montre schématiquement un tirant comportant quatre groupes de bras ;; - la figure 7 est une coupe longitudinale partielle d'un tirant au droit d'un groupe de bras - la figure 8 montre, vu du dessus, un groupe de bras associé à un fourreau en mailles en position repliée - la figure 9 montre de façon analogue les bras et le fourreau déployés. Le tirant 1, montré sur les figures 1, 2 et 3,est une barre massive cylindrique ou bien un tube; il est rendu solidaire, en l'espèce par vissage, d'une pointe massive 2, obtenue par usinage ou par moulage, pointe autour de laquelle sont articulés des bras 3 de forme concave, qui enveloppent la base du tirant. Dans les exemples représentés sur les figures 2 et 3, les bras sont au nombre de quatre et ont, en section, soit une forme en quart de cercle (figure 2), soit une forme de cornière (figure 3). Dans le creux de la- base de chacun des bras est fixé, soudé, par exemple, un talon d'articulation 4 engagé dans une chape 5 évidée dans la masse de la pointe 2. Chaque bras avec son talon est articulé autour d'un axe 6 qui traverse les ailes de la chape 5 dans les ouvertures 7. Pour permettre la mise en place des axes 6, les bras 3 sont, le long de certains de leurs bords latéraux, en regard des ouvertures 7, pourvus d'encoches 8 permettant le montage de ces axes. Les talons 4 sont terminés vers leur base par une portion cylindrique 4a coopérant avec la paroi inférieure concave Sa des chapes 5; ces portions cylindriques et ces portions concaves sont centrées autour des axes respectifs 6. De plus, centrés également autour des axes respectifs 6, les talons comportent des arrondis 4b constamment appuyés, au cours de la rotation des bras autour de leurs axes, contre la face dressée 5b des fonds de chape 5. Enfin les talons 4 comportent une facette plane 4c raccordant l'arrondi 4b à l'extrémité de la portion cylindrique 4a. Ainsi, lorsqu'un bras 3,pivotant autour de son axe 6,se déploye en quittant la position parallèle au tirant, il reste appuyé par son talon contre la pointe 2, grâce au contact conservé entre les éléments 4a et 5a et son écartement est limité à la position 3A par le contact de la facette 4c avec le fond de chape 5b. Pour faciliter ces appuis, les ouvertures de passage des axes 6 dans ces talons sont ovalisées dans la direction du tirant. Le tuant étant foncé dans le sol par enfilage dans un trou préexistant ou, plus simplement, par battage (ou vissage avec une pointe appropriée), si un retrait du tirant est exercé, grâce à la pénétration d'éléments solides provenant du sol dans l'espace compris entre les bras, l'ouverture de ceux-ci s'amorce et se poursuit jusqu'd l'ouverture complète de ces bras. La masse de terrain intéressée par le tirant est alors, en terrain meuble, voisine de celle du cylindre ayant pour base le rayon R de déploiement des bras et pour hauteur la longueur du tirant. Au lieu de provoquer le déploiement des bras par une traction exercée sur le tirant, on peut l'obtenir en agissant à l'écarte- ment sur ceux-ci par des moyens commandés au niveau du sol et qui sont susceptibles d'agir contre la face interne des bras pour les repousser vers l'extérieur. Dans ce cas, au lieu de la forme arrondie des bras (figure 2), favorable à un écartement spontané de ceux-ci, il y a avantage à utiliser des bras de section en dièdre, tels que montrés figure 3. Un premier exemple de réalisation de l'invention, assurant l'écartement forcé des bras, est montré par les figures 4 et 5. Dans ce cas le tirant est tubulaire et muni à son extrémité d'un seul groupe de bras; il comporte en tette un raccord (non représenté) pour l'amenée de liquide assurant le déploiement des bras et l'injection du sol; ce tirant est raccordé à la tête 2 par un tronçon de barre fileté 12. La base du tube est entourée par un manchon souple et élastique 13 qui est fixé, du coté de la pointe 2, par une ligature ou un collier 14 et pourvu vers le haut d'un collier de serrage coulissant 15. Enfin le tube comporte vers sa base les orifices 16 et 17, l'orifice inférieur 16 comportant unemanchette élastique 18 formant clapet anti-retour. Lorsqu'un liquide durcissable est envoyé, sous pression, dans le tube, ce liquide pénètre d'abord à la fois par les orifices 16 et 17 pour gonfler le manchon 13. Lors du gonflage, le collier 15 descend le long du tube jusqu'à découvrir au moins partiellement l'orifice 17. te liquide se répandant alors dans l'espace partiellement libre du sol créé par le gonflage du manchon, la pression baisse dans le tube, de sorte que la manchette 18 joue son rôle maintenant le manchon gonflé. On peut alors poursuivre l'injection du terrain avec le liquide passant par l'orifice 17.On remarquera que cet orifice peut etre plus grand que l'orifice 16, ce qui permet de gonfler le manchon avec un liquide durcissable à grains fins (coulis de ciment ou résine); puis, après l'envoi de la quantité suffisante au gonflage du manchon 13, un liquide contenant des particules plus grossières peut étre envoyé dans le tube 10, éventuellement jusqu'à saturation du terrain. Dans la réalisation montrée par les figures 4 et 5, il est possible d'utiliser un tirant massif, non seulement en disposant ce tirant coaxialement au tube 10 mais en mettant en oeuvre, pour le gonflage du manchon 13, un tuyau de faible diamètre accolé au tirant. Un second tuyau peut servir à l'injection du terrain. On peut aussi utiliser un tuyau unique qui, par extraction hors du manchon, ou éclatement localisé par surpression momentanée, peut permettre d'abord le gonflage du manchon puis l'injection du terrait Il est clair en effet que, dans un terrain meuble, le diamètre de la tdte formée par la pointe et les bras évite, lors du fonçage du tirant dans le sol, les risques de détérioration de tels tuyaux accolés au tirant. Au lieu d'un groupe unique de bras, disposé à l'extrémité du tirant, on peut prévoir, comme montré par la figure 6, une pluralité de groupes de bras 20a à 20d échelonnés le long d'un tirant massif 1 ou d'un tube 10. Chacun de ces groupes, peut entre associé par injection un bulbe d'ancrage b, ce qui augmente le volume de terrain, par hypothèse meuble, qui est associé au tirant. Comme montré sur la figure 7, un groupe 20 de bras 3 peut titre articulé sur une portion épaissie 21 du tube 10 de la manière d4- crite en regard de la figure 1 pour la pointe 2. Le manchon 13 est semblable à celui qui a été décrit en regard des figures 4 et 5 et peut être alimenté par le ou les orifices 16 munis d'une manchette anti-retour 18. A l'intérieur du tube, sont aménagés les sièges circulaires de clapets 22 et 23, le premier juste au-dessous des orifices 16, le second, au-dessous des orifices 24 que couvre le manchon élastique 28, orifices eux-mêmes situés au-dessous de la portion épaimie 21. Une bille 25 en élastomère, de dureté convenablement choisie, coopère avec ces sièges. bans la position illustrée (bille sur le siège 22), le man- chon 1,3 peut être gonflé et, de ce fait, les bras 3 déployés. une surpression rapide du liquide durcissable chasse alors la bille 25 à travers le siège 22 jusqu'au siège 23 (position 25a); on peut ainsi procéder à l'injection du terrain dans le voisinage immédiat des bras déployés, comme montré par les flèches 26 et 27,de façon à créer un bulbe d'ancrage autour des bras. On peut ensuite, de la même face chasser la bille vers le siège 22 d'un groupe de bras situé immédiatement au-dessous. On peut aussi, pour simplifier, supprimer les sièges 23 et les orifices 24 et se contenter de déployer successivement à partir du niveau du sol les groupes de bras. Pour augmenter le vol une de terrain intéressé par un groupe de bras, on peut aussi procéder comme illustré par les figures 8 et 9. L'ensemble des bras 3,articulés sur une portion épaissie 21 d'un tirant tubulaire 14 est entouré par un fourreau 28- de mailles ou de tresse métallique articulée, fourreau dont la partie inférieure est fixée par un collier 29 à la périphérie de la base de la partie épaissie 21. être Le fourreau peut/initialement logé dans les creux 30 subsistant entre devx bras 3 consécutifs dont la largeur est, à cette fin, réduite. Lorsque les bras se déploient,ils entraînent,à à la manière de la couverture d'un parapluie, le déploiement du fourreau (figure 9) dont les mailles retiennent le terrain compris entre deux bras consécutifs En cas de terrain très meuble, associés à l'injection du terrain, de tels fourreaux maillés accroissent considérablement le volume de terrain intéressé par le tirant. Pour injecter le terrain on peut procéder comme montré sur les figures 4 et 5 en utilisant une succession de sièges 22 et une bille 25. On peut aussi procéder comme exposé en regard de la figure 7. On peut enfin combiner ces deux modes d'injection du sol pour imprégner le terrain au-dessus puis au-dessous de chaque groupe de bras. L'invention s'applique à l'installation, dans des sols meubles, de tirants pouvant servir à la stabilisation, notamment par précontrainte, de constructions de toutes sortes ou bien à l'amarrage de constructions ou de corps flottants. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'ancrage mécanique pour sols meubles, constitué par un tirant localement dilatable foncé dans ce sol, carac térisé par le fait qu'en un point au moins du tirant sont articulées les extrémités de bras répartis en position repliée paral lèlement autour de l'axe du tirant pour entourer celui-ci et susceptibles d'être déployés en parapluie autour de cet axe par pivotement autour de leurs articulations respectives. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les bras sont rectilignes et concaves vers l'axe du tirant. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les bras sont des portions de cylindre ou des dièdres. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque bras est articulé dans un évidement d'une portion épaissie du tirant par l'intermédiaire d'un talon prenant appui, au moins en position déployée du bras, dans le sens parallèle au tirant, contre ladite portion épaissie. 5. dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que, en position déployée d'un bras, le talon bute en direction perpendiculaire au tirant, contre ladite portion épaissie, afin de limiter l'angle de déploiement. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que des moyens commandés & partir de la surface du sol provoquant le déploiement de chaque groupe i bras. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens sont hydrauliques. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens hydrauliques sont commandés par un liquide durcissable sous pression. 9.- Dispositif selon les revendications 1, 2 et 8, caractérisé par le fait que les moyens hydrauliques de déploiement de chaque groupe de bras sont constitués par un manchon souple élastique entourant l'axe du tirant dans l'espace compris entre les bras repliés dhn rogpe 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'une des extrémités du manchon est fixe par rapport au tirant tandis que l'autre peut coulisser par rapport à celui-ci. 11.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'outre la voie conduisant aux moyens hydrauliques de d- ploiement, le liquide durcissable est, par une seconde voie agissant après la la première, injecté dans le terrain avoisinant le groupe de bras. 12.- Dispositif selon les revendications 9 à 11, caractéri sé par le fait que, le tirant comportant pour un groupe de bru un tube axial supportant le manchon dont une extrémité est coulissante, ce tube, utilisé pour l'injection du liquide durcissa- étant ble, comporte deux ouvertures étagées, l'une/intérieure au manchon en toute configuration du manchon et l'autre,initialement étant couverte par le manchon, / découverte par le déplacement de ladite extrémité coulissante. 13.- Dispositif selon les revendications l, 8 et 9, caracté- ris par le fait que, le tirant étant un tube et comportant sur sa longueur une pluralité de groupe de bru étagés associés chacun à un manchon élastique de déploiement communiquant avec l'intérieur du tube par au moins un orifice recouvert extérieurement d'un manchon élastique anti-retour, au-dessous du niveau de chacun de ces orifices est aménagé un siège de clapet pour une bille élas- tique susceptible d'être forcée a partir du haut du tirant à travers chacun de ces sieges successivement par une surpression momentanée du liquide injecté. 14.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que, à chaque étage de groupe de bras, au-dessous de celui le le tube comporte un second siège pour la bille élastique et une pluralité d'orifices débouchant à l'extérieur du tube, les- quels sont couverts par un manchon élastique anti-retour. 15.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que au moins un groupe de bras est entouré en position repliée d'un fourreau en mailles métalliques,solidaire du tirant à son extrémité inférieure et susceptible d'être déployé en parapluie avec les @ras de ce groupe.