Brevet FR2482155A1 — publié le 19811113

Domaine technique. La présente invention concerne un procédé de stabilisation du sol à l'aide d'introduction de produits de consolidation de sol, notamment pour stabiliser les plate-formes défectueuses de voies ferrées à l'aide de produits pulvérulents que 1son injecte dans un trou préau lablement percé dans le sol. Elle concerne aussi la machine destinée à mettre en oeuvre ledit procédé qui est applicable à toutes sortes de sol, notamment des voies et pas exclusivement des voies ferrées. Problème posé. Le tracé d'une voie ou d'une route est soumis à des impératifs géographiques oui sont parfois difficio lement compatibles avec la nature du sol qui doit servir de fondation à ladite voie. On est donc amené souvent à consolider le sol où passe une voie, en particulier une voie ferrée qui est soumis à des efforts statiques et dynamiques importants. Etat de la technique antérieure et inconvénients. Dans le cas d'une voie ferrée, lorsque le sol est de mauvaise qualit4, et se détériore par le passage des trains, les traverses dansent ou s'enfoncent dans le sol malgré la qualité du ballast et le traitement et la réfection de celui-ci. On est donc amené à revoir complètement les fondations de la voie par des travaux de terrassements où l'on dépose des sous-couches de nature appropriée qui ont la qualité de stabilité nécessaire au support du ballast, des traverses et de la voie en général. Ces travaux sont longs et onéreux. Surtout ils immobilisent la voie et occasionnent les frais impor tants de perte de trafic sur ladite voie. Une autre solution consiste à stabiliser le terrain en perçant des trous avec une tarière et en y i- bectant des produits de stabilisation tels que de la chaux vive. Il existe d'autres compositions de produits de stabilisation qui ont toutes des propriétés analogues ou sup6W- rieures à celle de la chaux vive, c'est-à-dire que ces produits diffusent dans le terrain autour du trou percé où ils ont été déposés. Cette diffusion lente dure plusieurs semaines et l'amélioration de la consistance du sol est progressive. Les techniques employées jusqu'à présent pour percer des trous, en particulier avec des tarières, sont longues et on retombe dans les inconvénients précités en ce qui concerne le prix de l'opération et surtout 1immobi- lisation de la voie. La présente invention est destinée à remédier à ces inconvénients. Exposé de l'invention. Le procédé de l'invention est caractérisé principalement par le fait a) que l'on perce le soi à l'aide d'un poinçon enfoncé de façon rectiligne dans la direction de son axe, ledit poinçon présentant un moyen de retenue du sol dans la partie supérieure du trou, b) puis que l'on retire le poinçon en laissant le moyen de retenue du sol pour déverser aussitôt dans ie trou le produit de consolidation, c) puis que l'on réintroduit le poinçon dans le trou pour tasser le produit injecté suivant une force déterminée, d) en dernière opération active, que l'on retire l'ensemble du poinçon et du moyen de retenue du sol, e) et enfin, qu'on laisse le produit de consolidation agir pour renforcer la cohésion du sol, notamment Suivant une procédure préférée, on perce simul tanément plusieurs trous cote à cote, on introduit en meme temps le produit de consolidation et on le tasse ensemble dans chaque trou. En général, ces trous sont percés perpen diculairement à l'axe de la vole, à ml-distance entre les traverses. La machine pour mettre en oeuvre ledit procé- dé est caractérisée par deux poutres parallèles superposées guidées verticalement par des guides verticaux supportés par un bâti fixé au châssis d'un véhicule, lesdites poutres étant actionnées par des vérins et supportant des poinçons verticaux constitués chacun d'un dard central fixé à la poutre supérieure et traversant la poutre infé- rieure et une gaine coaxiale plus courte que le poinçon, ladite gaine étant fixée à la poutre inférieure, ensemble des deux poutres étant conçues et comprenant des moyens permettant d'enfoncer les poinçons dans le sol, de retirer complètement de la gaine puis d'enfoncer séparément le dard central par le mouvement de la poutre supérieure seple et enfin de remonter complètement le dard et la gaine par un mouvement d'élévation simultané des deux poutres" des moyens mobiles étant prévus pour déverser une dose ddtermi- née de produit de consolidation du sol par le haut de chaque gaine, lorsque le dard est complètement retiré, d'autres moyens étant prévus pour maintenir les poutres parallèles entre elles et les dards coaxiaux aux gaines. Plus précisément, la poutre supérieure est manoeuvrée verticalement dans les deux sens par des vérins hydrauliques et son effort de poussée vers le bas est amplifié par un vibrateur, tandis que la poutre inférieure se meut par rapport à la poutre supérieure grâce à des vérins qui prennent appui sur l'une et sur l'autre. On prévoit un verrou de sécurité qui bloque la poutre inférieure en position haute sur le châssis, pendant le transport de la machine. I1 est important de prévoir que l'on ne puisse actionner les vérins et le vibrateur tant que ce verrou est engagé. Suivant une forme préférée de réalisation, le dard central présente une pointe rapportée en acier dur anti-usure et ayant un profil assurant sa meilleure pénétration dans le sol. De même la gaine a un bord inférieur biseauté avec son bord le plus bas le plus près de l'axe. A chaque gaine est prévu un conduit oblique mobile surmonté d'une trémie ayant une capacité apte à recevoir la dose de produit de consolidation du sol pour chaque trou, la mobilité du conduit étant prévue, par rapport à son support au châssis, pour prendre deux positions différentes, à savoir - une position effacée en dehors de la trajectoire du dard, - et une position d'emboîtement dans le haut de la gaine, au moment de l'inSection du produit. Pour éviter un bourrage excessif du produit de consolidation dans le trou, on prévoit un dispositif limiteur d'efforts pour le serrage du produit de consolidation du sol par les dards. Un limiteur d'efforts à l'enfoncement des poin çons est prévu sur les vérins de manoeuvre de la poutre supérieure pour agir lorsque le châssis du véhicule est soulevé au point que ses roues perdent le contact avec le sol. Dans ce cas, un clapet de décharge hydraulique fait tomber la pression dans les vérins d'enfoncement. Dans le cas où la machine est prévue pour des voies de chemin de fer, on prévoit un poinçon de chaque coté de chaque rail et un cinquième poinçon dans l'axe de la voie. Solution au problème, avantages et résultat industriel. Le matériel prévu pour des voies ferrées permet de traiter environ 15 m de voles à l'heure, ce qui est un gros avantage par rapport au procédé utilisé jusqu'à présent et qui ont été énumérés au paragraphe précédent concernant l'état de la technique. Le temps de chaque opdra- tion varie en fonction de la dureté du sol c'est-à-dire du temps nécessaire à enfoncer les poinçons. Dans du terrain de dureté médiocre, le temps de traitement est inférieur et l'on peut espérer traiter plus de 15 mètres à lssheure. I1 faut remarquer que le traitement s'effectue sans aucune nécessité de dépose de la voie ni du ballast qui reste en place et qui est percé par les poinçons. La gaine a d'ailleurs pour fonction essentielle d'empêcher l'éboulement du ballast dans le trou qui a été foré par le dard. Lorsque le produit de consolidation du sol a été serré par le dard et que celui-ci est remonté en me""me temps que la gaine, le trou dont les parois étaient maintenues par la gaine a tendance à se reboucher progressivement sans précaution particulière à laide du ballast, notamment. En fin de compte, le procédé et la machine permettent de ?a?fler un temps considérable sur ltopdratlon de stabilisation du sol et sur l'exploitation de la voie. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante qui en donne un exemple non limitatif de réalisatior. pratique en ce qui concerne les voies ferrées. I1 va de soi que la machine décrite peut etre adaptée aux traitements de n'importe quel sol qui le nécessitera. La description est illustrée par les dessins joints. Brève description des fiRures. Dans les dessins La figure 1 est une vue en élévation schématique de la machine vue dans l'axe de la voie qui est en cours de traitement ; dans cette figure, les moyens mobiles de déversement de dose de produit de stabilisation n'ont pas été représentés pour la clarté du dessin. La figure 2 représente une vue de profil de la machine représentée à la figure 1. La figure 3 représente une vue partielle schématique de la machine à la fin du stade d'enfoncement des poinçons dans le sol. La figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 dans le stade où les dards sont retirés mais Où les gaines sont laissées dans le sol. La figure 5 est une vue de profil schématique de la machine dans le stade de déversement de produit de consolidation de sol dans le trou libéré par le dard. La figure 6 est une vue schématique partielle en élévation de la machine dans le stade de serrage des produits mis en place dans le trou. La figure 7 est- une vue partielle en coupe du sol montrant comment se fait l'opération de serrage du produit de consolidation. La figure 8 est une vue en élévation partielle avec une coupe du sol de la dernière opération réalisée par la machine, c'est-à-dire l'extraction de ensemble du poinçon et du moyen de retenue du sol e Descri'ption mode de réalisation. La machine comporte essentiellement une poutre supérieure 1 et une poutre inférieure 2 qui sont parallèles l'une à l'autre et comportent des coulisseaux respectifs 3 et 4 susceptibles de se déplacer sur deux glissières guides telles que 5 fixées sur un bâti 6 lui-même arrimé sur le châssis 7 d'un véhicule. Dans le cas représenté, ce véhicule est une plate-forme de wagon de chemin de fer et les montants 8 du châssis 6 sont reliés à une traverse boulonnée à la place des tampons du wagon plate-forme. La poutre 1 est actionnée par deux vérins hydrauliques 9, 10 qui sont fixés à la traverse Il supérieure du bâti 6 et dont la tige de piston 12, 13 est clavetée en 14, 15 sur la poutre 1. La poutre inférieure 2 est actionnée par les vérins 16, 17 qui sont fixés sur la poutre supérieure 1 et dont les tiges de piston 18, 19 traversent la poutre 1 pour venir se claveter en 20, 21 sur la poutre inférieure 2. Dans l'exemple représenté, la poutre inférieure 2 présente deux logements 22, 23 destinées à esquiver les rails 24, 25 de la voie dont la plate-forme est à traiter. Les courbes 22, 23 déterminent des échancrures corres pondantes dans la poutre 1. Les vérins 9, 10, 16, 17, sont à double effet. Les vérins 9, 10 peuvent donc faire monter ou descendre ensemble les poutres 1 et 2 ainsi que les vérins 16 et 17 qui sont fixés sur ladite poutre 1 Les vérins 16 et 17 peuvent écarter ou rapprocher verticalement les poutres 1 et 2. L'ensemble des poutres 1 et 2 comportent cinq poinçons 26 verticaux qui se composent chacun dtun dard central 27 solidaire de la poutre 1 et d'une gaine coaxiale 28 solidaire de la poutre 2. Les dards 27 sont beaucoup plus longs que les gaines 28 et traversent donc la poutre 2 et toute la hauteur des gaines 28 pour dépasser largement celles-ci et se terminer par une pointe rapportée 29 en acier dur anti-usure qui présente un profil étudié suivant la nature du sol à traiter. Pour faciliter la pdné- tration, le bas des gaines 28 présente un bord inférieur biseauté 30 avec, évidemment, son arête la plus basse la plus rapprochée de l'axe des poinçons 26. L'effort d'enfoncement des poinçons 26 dans le sol 31 est fourni par les deux vérins 9, 10 mais il est considérablement amplifié par un vibrateur 32 ou vibrofonceur qui est déjà connu dans la technique de fonçage des pieux ou palplanches. La machine a encore, à l'extrême avant, un ratelier 33 maintenu par des supports 34 (figures 2 et 5) qui maintient une série de conduits obliques 35 relatifs chaque gaine 28, surmontés chacun d'une trémie 36 dont le volume est tel qu'elle peut recevoir la dose de produit de consolidation de sol. L'ensemble du conduit oblique et de la trémie 36 est maintenu dans un support comportant des ergots 37, 58 se déplaçant dans des fentes courbes 39, 40 qui guident l'ensemble pour l'amener de la posi- tion de dégagement ou effacée représentée à la figure 2 à la position d'emboitement dans le haut de la gaine 28 représentée à la figure 5. Fonctionnement. La machine se trouve dans son état initial représenté aux figures 1 et 2 dans une position telle que les dards 27 alignés parallèlement aux traverses de chemin de fer, se trouvent au-dessus de l'espace situé entre deux traverses successives. On actionne alors les vérins 9 et 10, et, simul tanément, le vibrateur ou vibrofonceur 32 qui font descendre simultanément les poutres 1 et-2, c'est-à-dire les poinçons 26 constitués du dard 27 et de la gaine coaxiale 28. Cet enfoncement se fait Jusqu'à la position représentée à la figure 3 où les poinçons, puis les gaines écartent le ballast et s'enfoncent dans le sol Jusquti la profondeur désirée qui est de l'ordre du mètre. Lors de cet enfoncement on assiste à un tassage et à un certain compactage du sol. La deuxième opération (figure 4) consiste à agir simultanément sur les vérins 9, 10 et 16, 17 pour maintenir la poutre 2 appliquée contre le sol mais pour remonter la poutre 1. Il en résulte que les gaines 28 restent en place dans le sol mais que les dards 27 remontent Jusqu' dégager complètement les trous 41 et le dessus de la poutre 2. On peut alors engager les conduits obliques 35 sur le dessus de la poutre 2 et les emboiter dans les ouvertures supérieures des gaines 28. On déverse alors une dose de produit de consolidation de sol dans la trémie 36 (flèche 42). Ces doses sont prévues, par exemple, dans des sachets individuels et sont conçus pour s'adapter à la nature du terrain. Le produit étant tombé dans les trous 41 et à l'intérieur des gaines 28, on dégage les conduits obliques 35 pour les remettre dans la position représentée à la figure 2. L'opération suivante consiste à agir sur les vérins 9, 10, 16, 17 pour abaisser la poutre 1 afin que les dards 27 viennent s'engager dans les gaines 28 (figure 6) et tasser fortement le produit de consolidation du sol 43, 44 dans le trou 41. L'opération suivante consiste à agir sur les vérins 9, 10, 16, 17 pour que les deux poutres 1 et 2 remontent simultanément (figure 8) pour revenir à leur position initiale telle qu'elle est représentée à la figure 1. Au point de vue sécurité, on prévoit un verrou (non reprDenté) qui bloque la poutre 2 sur le bâti 6 pendant le transport de la machine. On prévoit aussi un limiteur d'efforts sur les vérins 9 et 10 sous forme d'un clapet de décharge qui est relié à la suspension du wagon plate-forme, sur ltessieu situé à proximité de la machine, pour que la pression hydraulique ne dépasse pas la valeur qui fasse soulever l'ensemble de la machine et du wagon plateforme. On prévoit aussi un limiteur de pression pour la phase de l'opération de descente de la poutre 1 et des dards 27 pour serrer le produit dans les trous 41 (phase représentée aux figures 6 et 7). Lorsque la sérine e de trous a été effectuée, tel qu'il vient d'être expliqué, et que les produits de consolidation ont été placés à l'intérieur et tassés convenablement, l'ensemble de la machine porté par le wagon plate-forme se déplace pour que les poinçons 26 viennent se placer entre les deux traverses suivantes de la voie et effectuer les trous suivante REVENDICATIONS 1. Procédé de stabilisation de sol à l'aide d'introduction de produits de consolidation de sol, notamment pour stabiliser les plate-formes défectueuses de voies ferrées à l'aide de produit pulvérulent que l'on injecte dans un trou préalablement perce dans le sol, c a r a c t é r i s é par le fait a) que l'on perce le sol à laide d'un poinçon enfoncé de façon rectiligne dans la direction de son axe, ledit poinçon présentant un moyen de retenue du sol dans la partie supérieure du trou, b) puis que l'on retire le poinçon en laissant le moyen de retenue du sol pour déverser aussitôt dans le trou le produit de consolidation, c) puis que l'on réintroduit le poinçon dans le trou pour serrer le produit injecté suivant une force déterminée, d) en dernière opération active, que l'on retire l'ensemble du poinçon et du moyen de retenue-du sol, e) et enfin, qu'on laisse le produit de consolidation agir pour renforcer la cohésion du sol, notamment. 2. Procédé, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait qu'on perce simultanément plusieurs trous côte à cote, qu'on introduit en même temps le produit de consolidation et qu'on le tasse ensemble dans chaque trou. 3. Machine destinée à mettre en oeuvre le procédé défini dans la revendication 2, c a r a c t é r i s é e par deux poutres parallèles superposées guidées verticalement par des guides verticaux supportés par un bâti fixé au châssis d'un véhicule, lesdites poutres étant ac tionnées par des vérins et supportant des poinçons verticaux constitués chacun d'un dard central fixé à la poutre supérieure et traversant 1- poutre inférieure et une gaine coaxiale plus courte que le poinçon, ladite usine étant fixée à la poutre inférieure, l'ensemble des deux poutres étant conçu et comprenant des moyens permettant d'enfoncer les poinçons dans le sol de retirer compîtement de la gaine puis d'enfoncer séparément le dard central par le mouvement de la poutre supérieure seule et enfin de remonter complètement le dard et la gaine par un mouvement d'élévation simultané des deux poutres, des moyens mobiles étant prévus pour déverser une dose déterminée de produit de consolidation du soi par le haut de chaque gaine, lorsque le dard est compl@tement retiré, d'autres moyens étant prévus pour maintenir les poutres parallèles entre elles et les dards coaxiaux aux gaines. 4. Machine, telle que définie dans la revendication 3, c a r a c t é r i s é e par le fait que la poutre supérieure est manoeuvrée verticalement dans les deux sens par des vérins hydrauliques et que son effort de poussée vers le bas est amplifié par un vibrateur. 5; Machine, telle que délire dans la revendication 4, c a r a c t é r i s é e par le fait que la poutre inférieure se meut par rapport à la poutre supérieure grâce à des vérins qui prennent appui sur 1 une et sur l'autre. 6. Machine, telle que définie dans l'une quelconque des revendications 3 à 5, c a r a c t é r i s é e par le fait qu'un verrou de sécurité bluque la poutre inférieure en position haute sur le châssis pendant le transport de la machine. 7. Machine. @e e q@e défini@ a ns @'une quelconque des revendications 3 à 6, c a r a c t é r i s é e par le fait que le dard central présente une pointe rapportée en acier dur anti-usure' et ayant un profil assurant sa meilleure pénétr@tion d@ns le sol. 8. Machine, t@lle que définie dans l'une quelconque des revendications à à 7, c c & r a c t é r i 3 é e par le fait que la gaine a un bord inférieur biseauté avec son bord le plus bas le plus près de l'axe. 9. Machine, telle que définie dans l'une quelconque des revendications 3 à 8, c a r a c t é r i s é e par le fait que, relativement à chaque gaine, est prévu un conduit oblique mobile surmonté d'une trémie ayant une capacité apte à recevoir la dose de produit de consolidation du sol pour chaque trou, la mobilité du conduit étant prévue, par rapport à son support au châssis, pour prendre deux positions différentes, à savoir - une position effacée en denors de la trajectoire du dard, - et une position d'emboîtement dans le haut de la gaine, au moment de l'ingection du produit. 10. Machine, telle que deflnie dans l'une quelconque des revendications 3 à 9, c a r G c t é r i s é e par le fait qu'@n dispositif limitate@r d'efforts est prévu pour le serrage du produit de consolidation du sol par les dards4