Brevet FR2444756A1 — publié le 19800718

La présente invention concerne un dispositif de scellement d'un tirant au fond d'un forage pratiqué dans un sol quelconque, ctest-à-dire dont la penméabilité est mal connue ou-incontrolée. On sait que le scellement d'un tirant en profondeur dans le sol est obtenu par injection du forage contenant ce tirant avec un liquide durcissable. I1 est indispensable, pour qu'un tel scellement soit efficace, que le liquide durcissable soit empoché de remonter dans le trou de forage au-delà d'un certain niveau, qu'en outre, pour éviter sa corrosion, le tirant métallique soit entièrement enrobé par le liquide durcissable et qu'enfin il existe une liaison résistante entre le tirant et le sol qui l'environne. Une technique connue pour le scellement d'un tirant consiste d utiliser un tube dit "N manchette" destiné à enfermer le tirant, tube qui, à un niveau convenable, comporte extérieurement une manchette, c'est-à-dire un tronçon de manchon élastique serré aux deux extrémités contre ledit tube et qui communique avec celui-cipar au moins une ouverture de sa paroi, ouverture fermée éven- tellement par un collier d'élastomère formant clapet anti-retour. Dans cé tube à manchette on fait descendre un obturateur double, entre les deux parties duquel aboutit un tube d'amenée de fluide sous pression. Le tube, avec son obturateur double, ayant été amené en place, c'est-à-dire à une profondeur telle que la manchette soit au niveau supérieur du scellement de tirant à réaliser, par un envoi sous pression de fluide approprié, on provoque le gonflement de la manchette, donc l'obturation du forage autour du tube, après quoi, l'obturateur double étant retiré, on peut loger le tirant dans le tube, puis procéder, à travers celui-ci, à l'injection du fond de forage avec un liquide durcissable. Une telle mise en oeuvre est délicate et suppose une surveillance constante de différentes étapes de l'opération. De plus l'installation du tirant est nécessairuntent opérée en plusieurs phases successives d'injection de liquide durcissable; en outre l'enrobage protecteur du tirant contre la corrosion n'est pas acquis avec certitude; enfin la liaison avec le sol environnant résulte seulement du-frottement de contact de surfa- ces lisses avec ce sol. L'inventioK remédie à ces divers inconvénients. Dans ses formes de réalisation les plus élaborées elle permet, pratiquement en une seule opération d'injection de liquide sous pression continue variable, le gonflage d'une manchette assurant l'obtura- tion du forage puis l'injection du forage au-dessous de cette manchette, en favorisant l'enrobage du tirant avec le liquide durcissable et la liaison de ce tirant avec le sol environnant. Un tube rigide, logé dans un forage du sol et destiné à recevoir un tirant devant être scellé dans le sol au-dessous d'un niveau déterminé de ce tube, comporte selon l'invention, à ce niveau, une manchette gonflable par un liquide sous pression envoyé dans le tube et, au-delà, une obturation provisoire et annihilable de ce tube permettant, après annihilation, la pénétration du liquide autour du tube et au fond du forage. Dans une forme avantageuse de réalisation de l'invention, le tube rigide est prolongé au-delà de la manchette gonflable put un tube fermé à sa base dont la paroi est facile à détruire ou à perforer, qui est localement ouverte, latéralement ou à sa base, après qonflage de la manchette. Comme on le verra dans la suite, cette perforation ou destruction peut être obtenue à partir du tirant lui-mbme, logé dans cette portion de tube, par un excédent de la pression du li quide, ou encore par l'action d'une charge explosive de faible importance ou de toute autre source d'énergie (fusion par chauffage électrique) pouvant être coi-andée k partir du niveau du sol. Le dessin annexé montre quelques exemples de réalisation dc l'invention. - La figure 1 montre en coupe longitudinale un forage ren- fermant un tirant contenu dans un tube formant gaine pour celuici. - La fleure 2 est un détail de la réalisation montrée par la tigure 1. - La figure 3 montre en coupe partielle longitudinale une première variante de réalisation de l'invention. - Les figures 4, 5 et 6 montrent en coupe analogue trois autres variantes de réalisation. Dans le terrain A, a été exécuté un forage cylindrique 1. Dans ce forage est engagée une gaine formée d'un tube rigide 2 auquel est raccordé un tube annelé 3 facile à perforer, en re plastique par exemple, relativement extensible et fermé à sa base. Au-dessus du raccordement 4 des deux tubes est aménagée une manchette d'obturation constituée par le manchon en élastomère 5 ligaturé à ses extrémités sur le tube 1 et le collier intérieur en élastomère 6 qui forme clapet anti-rétour pour un fluide sous pression envoyé dans le tube 2 et passant par les ouvertures 7 pour gonfler le manchon 5. Le tirant 8 engagé dans cette gaine est une barre massive qui, en général, en raison de sa longueur, est formée d'éléments raccordés bout à bout et qui se termine par l'agencement de couteaux montré par la figure 2. Deux lames pointues 9 comportant des tranchants 9a opposés sont articulés autour d'un axe commun 10. Dans le sens de la descente du tirant à l'intérieur de la gaine (flèche F), les talons des laies sont repoussés k l'intérieur de l'évidement 11 pratiqué dans le tirant ou de préférence dans un embout 12 rapporté à l'extrémité de celui-ci. Les fraisages de logement de chacune des lames 9 dans l'é- vidiment 11 ménagent, pour chacune d'elles, les butées 13 et 14 empochant respectivement le basculement de la lame en sens opposé au sens désiré et limitant l'écartement de cette lame par rapport à l'axe du tirant dans le sens utile. Le dispositif qui vient d'être décrit est mis en oeuvre comme suit La gaine (tubes 2 et 3) ayant été mise en place dans un forage 1, le tirant 8 y est introduit jusqu'au fond. Grâce à l'élasticité de la partie 3 de la gaine, celle-ci peut alors s'étirer comme montré en 3a jusqu'à toucher le fond du forage sous la poussée du tirant. Du liquide sous pression (durcissable ou non) ust alors envoyé autour du tirant dans le tube 2; ce liquide gonfle le manchon 5, c'est-i-dire, gracia au clapet anti-retour, ferme irréversiblement l'espace compris entre le tube 2 et le forage, et presse la portion de tube 3 contre la paroi du forage. Si l'on provoque alors un déplacement ascendant du tirant 8 (f lècheF1), les les lacs 9 se trouvent dégagées et coupent la paroi du tube3; le liquide qu'il contient se répand ainsi dans le forage, faisant tomber la pression k l'intérieur du tube. La pression est alors rétablie à la valeur désirée pour l'iniec- tion avec un liquide durcissable. Un tel liquide remplit d'abord le tube 3 et, à travers les coupures de ce tube, se répand dans les espaces libres du forage puis dans la masse de terrain environnant, de sorte qu'après durcissement le tirant se trouve scellé dans cette roche au-dessous du niveau de la manchette (5,6). L'utilisation d'un tube 3 annelé offre plusieurs avantages; tout d'abord, corme déjà indiqué, ce tube présente une souplesse longitudinale suffisante pour n'être pas détérioré par l'extrémité du tirant dans sa descente; de plus un tel tube se pr & te plus facilement à être sectionné par les lames 9, en outre les entailles causées par ces lames peuvent être discontinues, ce qui limite la destruction du tube annelé 3, et permet au liquide durcissable d'injection d'enrober parfaitement la portion scellée de tirant pour la protéger contre la corrosion. Enfin, la forme annelée est favorable à la transmission des efforts de traction exercés sur le tirant vers le terrain environnant à travers le liquide durci qui remplit le tube 3 et au moins partiellement le forage i.Ces efforts se propagent en effet transversalement aux faces inclinées des anneaux successifs du tube 3. Dans la variante de réalisation montre par la figure 3, le tube 2 comporte, aM-dessous de la manchette 5, 6, un élar- gisement 15 formant un siège de clapet pour une boule ou bille 16 Qn élastomère souple qui obture ainsi le tube 2 en repo- sant sur la base 15aX formant siège, de cet élargissement. Au-delk de l'élargissement 15, le tibe 2 est prolongé par un tube annelé 17 analogue au tube 3 mais qui peut être ouvert à sa base ou pourvu d'avance dans sa paroi d'ouvertures 18. Dans ce cas, une premiere mise en pression du tube 2 avec un liquide gonfle la manchette 5, 6 et assure l'obturation du forage, puis une surpression de ce liquide ddiorme la bille 16 comme montré en 16a et la chasse vers le fond du tube 17. On peut alors mettre en place le tirant puis procéder au scellement au-dessous de la manchette par l'envoi de liquide durcissable sous pression dans le tube 2. La bille 16 pourrait être remplacée par une paroi des truc- tible, en verre par exemple, qui serait rompue par la descente en place du tirant avant l'opération d'injection. Dans le cas de la figure 4, le tube 18 est analogue au tube 3, c'est-k-dire annelé mais non perforé; toutefois son extrémité inférieure est libre mais fermée par une bille 19 analogue à la bille 16. Le tirant 8 peut être, dans ce cas, placé à l'avance dans le tube et, comme précédemment, la bille peut être remplace par une paroi destructible. Un envoi de liquide durcissable sous pression emplit d'abord les tubes 2 et 18 puis gonfle la manchette, après quoi une surpression peut chasser la bille 19 et la poursuite de l'injection, sous pression plus réduite, remplit le forage et renforce le terrain en s'échappant, comme montré par les flèches 20, par la base du tube 18. L'exemple de réalisation montré par la figure 5 montre qu'il est aussi possible, le tube 2 ayant été muni d'un renflement 15 (comme sur la figure 3) d'obturer provisoirement ce tube 2 par un obturateur gonflable 21 relié à la surface du sol par un tuyau 22. L'obturateur 21 étant en place et gonflé, on peut, avec le liquide envoyé sous pression dans le tube 2, gonfler la manchette 5, 6, puis dégonfler, libérer et retirer l'obturateur provisoire 21 pour mettre an place le tirant et injecter la partie inférieure du forage. La réalisation suivant la figure 6 montre un tirant 8 qui, dans sa partie destinée à être scellée au fond du forage 1, com- porte un revêtement 23 fortement adhésif le protégeant contre la corrosion et qui en outre, comme représenté, peut être annelé ou, de manière quelconque, pourvu de facettes ou de bossages pour son ancrage. Immédiatement au-dessus de cette partie rev & tue, le tirant comporte, entre deux bagues fixes, une bague élastique souple 25 qui forme un obturateur étanche glissant à l'intérieur du tube 2. Le tirant étant dans la position illustrée, l'injection de liquide sous pression remplit d'abord la manchette 5, 6 obturant le forage, après quoi un accroissement de pression du liquide, ou une poussée descendante sur le tirant, libère l'obturation provisoire du tube 2 et permet l'injection de la partie inférieure du forage 1 qui scellera en place le tirant. On remarquera que l'obturateur provisoire 25 pourrait être remplacé par un corps fusible ou destructible par élévation de température, contenant, soit une résistance électrique,soit un mélange inflammable pouvant être allumé électriquement. Le ou les conducteurs nécessaires étant reliés au sol, la mise en oeuvre est alors assurée électriquement. Dans ce cas, le tirant peut n'être pas déplacé pour permettre son scellement. On peut se rendre compte de la facilité de mise en oeuvre du dispositif de scellement selon l'invention, mise en oeuvre qui consiste essentiellement en la surveillance de la pression d'injection du liquide durcissable, avec éventuellement une manutention réduite du tirant. L'invention s'applique k tous tirants installés dans toutes sortes de sols, tirants utilisés pour le renforcement ou la mise en précontrainte de constructions qu ouvrages d'art. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de scellement profond, à l'aide d'un liquide durcissable sous pression, d'un tirant dans un forage, dispositif comportant un tube rigide enfermant le tirant et muni extérieurement d'une manchette gonflable communiquant avec l'intérieur du tube et capable d'obturer l'espace compris entre le tube et le forage au droit de la limite désirée pour le scellement, caractérisé par le fait qu'au-delà de la coupe nication du tube avec la manchette, ce tube comporte une obturation provisoire annihilable, permettant au moyen du liquide sous pression envoyé dans le tube, avant annihilation, le gonflage de la manchette et, après, le scellement du tirant au fond du forage jusqu'à la manchette gonflée. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le tube rigide est prolongé par un tube annelé de longueur au moins égale à celle de la portion de tirant engagée au-delà de la manchette. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le tube annelé, ferté à a sa base, est à paroi mince et destructible, tandis que le tirant comporte vers son extr4- mité des organes coupants rétractables lorsque le tirant est enfoncé dans ledit tube. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, le tube annelé comportant au moins une ouverture de passage pour le liquide injecté, une obturation destructible est me' nagée dans le tube rigide au-delb de la communication avec la manchette. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la paroi du tube annelé est étanche et qu'une obturation destructible est ménagée à l'extrémité libre de ce tube. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'obturation provisoire, constituée par un élément gonflable, est mise en place et retirée à partir du sol. 7.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, la portion de tirant à sceller étant k l'avance revêtue d'une couche de protection contre la corrosion, l'obturation provisoire est constituée par un anneau entourant le tirant en-deça de la portion revêtue et en contact sur tout son pourtour avec la paroi interne du tube rigide. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la couche de protection adhérant au tirant comporte une succession de reliefs et de creux pour son ancrage. 9.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'anneau est élastique et que l'obturation provisoire est annihilée par déplacement de l'anneau au-deli de l'extré- mité du tube rigide. 10.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'anneau est destructible.