Brevet FR2516958A1 — publié le 19830527

La présente invention se rapporte à un dispositif pour confection de pieux creux et à un procédé de confec- tion de tels pieux en utilisant ce dispositif. On connaît un dispositif (voir la demande antérieure de brevet d'invention déposée au nom de V Fyoklin et autres qui comporte une tige de forage tubulaire, un organe fonctionnel creux présentant une surface spiroidale et un embout muni d'une tubulaire qui, fixée à cet embout et logée dans la cavité de l'organe fonctionnel, présente, à sa partie supérieure, des saillies et, à sa partie inférieure,une ouverture d'évacuation, l'organe fonctionnel présentant sur sa surface intérieure des cannelures adaptées à une coopération avec les saillies de la tubulure et le dispositif étant muni d'une jupe qui, montée sur la tige tubulaire de manière à pouvoir coulisser axialement, présente à sa partie supérieure une surface extérieure spiroîdale. L'inconvénient de ce dispositif réside dans le fait qu'il est technologiquement peu rationnel et se traduit, lors de la confection des pieux moulés creux, en difficultés relatives à l'enfoncement de ce dispositif au centre d'un trou foré au préalable à l'aide d'un autre outil de forage et rempli de mélange de béton. On connaît aussi un procédé de confection par moulage de pieux creux (voir le certificat d'auteur URSS No 777144) en conformité avec lequel on enfonce dans le sol un tube de cuvelage réalisé à partir d'éléments tubulaires qui sont disposés concentriquement avec un certain jeu et reliés entre eux et dont les extrémités supérieures sont, avant l'enfoncement, assembl&e rigidement par un couvercle, on introduit dans l'espace entre les tubes, toujours avant l'enfoncement, une carcasse d'arma- ture dont le cône inférieur est au préalable muni d'éléments de fixation et on enfonce le tube de cuvelage et la carcasse d'armature simultanément. Ce procédé se caractérise pourtant par un nombre d'inconvénients dont les principaux sont: 1) faible productivité de travail, ce qui s'explique par des difficultés relatives à l'enfoncement des tubes de cuvelage en raison d'une grande résistance que le sol oppose à cet enfoncement; 2) taux de compactage du sol et importance de la zone compactée entourant le pieu insuffisants, ce qui contribue peu à la capacité portante dudit pieu creux 3) surface du pieu creux non protégée contre l'attaque des eaux souterraines d'o la destruction par corrosion prématurée de ce pieu; 4) aucune garantie en ce qui concerne la qualité de l'ouvrage, du fait que l'espace entre tubes, qui est relativement important,_peut recevoir, lors de l'enfonce- ment, non seulement des pierres cassées mais de la terre aussi La diminution de cet espace est pratiquement impossible; ) profondeur limitée de l'enfoncement de l'outil du fait d'une grande résistance opposée par le sol; 6) consommation exagérée de l'énergie. L'invention vise donc à mettre au point un dispositif et un procédé pour confection par moulage de pieux creux qui permettraient d'augmenter la zone compactée entourant le pieu et le taux de conpactage du sol autour de ce pieu ainsi que d'élever le rendement du processus de confection de tels pieux. Le problème posé est résolu par le fait que le dispositif est muni d'un corps formateur creux en communication avec le tube d'arrivée de béton, qui est monté coaxialement par rapport à l'organe fonctionnel et se compose d'une partie cylindrique médiane, d'une partie conique spiroidale inférieure dont la paroi intérieure, délimitant un passage traversant de part en part cette partie, est en contact avec la surface extérieure de l'enveloppe ainsi que d'une partie conique supérieure, la tige de forage tubulaire étant reliée à demeure à la partie cylindrique du corps formateur creux à l'aide d'éléments radiaux La surface extérieure de l'enveloppe est conique en sa portion supérieure, l'enveloppe elle- même étant montée sur la tige tubulaire en sorte qu'un moment de rotation puisse être transmis La longueur de l'enveloppe est supérieure à celle de l'organe fonctionnel avec embout. Le problème posé est d'autre part résolu par le fait qu'onopère avec l'outil ci-dessus pour forer un trou à section complète, après quoi on retire l'outil et, simul- tanément, on effectue le bétonnage du tronc du pieu, tout en formant, à partir de la profondeur voulue, la cavité de celui-ci, le bétonnage du tronc du pieu étant opéré d'une manière avancée par rapport à la formation de sa cavité. On peut aussi opérer de manière à amener un matériau anticorrosif dans le trou, lors de la montée du dispositif, et à enfoncer ce matériau dans les parois du trou à l'aide de ce dispositif, à mesure de la montée de celui-ci. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle -ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels la figure 1 représente un dispositif conforme à l'invention, vue d'ensemble; la figure 2 représente le même dispositif, mais avec une partie supérieure conique ayant une surface extérieure spiroidale; la figure 3 est une coupe longitudinale du dispositif en cours de forage; la figure 4 est une vue faite suivant la ligne IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une vue faite suivant la ligne V-V de la figure 3; la figure 6 est une vue faite suivant la ligne VI-VI de la figure 3; la figure 7 est une vue faite suivant la ligne VII- VII de la figure 3; la figure 8 est une vue faite suivant la ligne VIII- VIII de la figure 3; la figure 9 est une coupe longitudinale du dispositif au cours de la mise en place du béton et d'un matériau de remplissage dans le trou; la figure 10 est une vue du trou en cours de forage; la figure 11 représente le début du bétonnage d'un pieu creux; l a figure 12 représente le processus de bétonnage du pieu et de remplissage de son creux d'un matériau constituant charge; et la figure 13 représente un pieu creux fini. Le dispositif pour la confection de pieux creux par moulage dans le sol peut être délimitée extérieurement par une surface spiroidale. La tige tubulaire 1 est reliée à demeure à la partie cylin- drique 7, dans le corps formateur 6, par l'intermédiaire d'éléments radiaux 11 (voir les figures 4 et 5) Le corps formateur 6 est monté coaxialement par rapport à l'organe fonctionnel 3 La jupe 2 présente à sa partie supérieure, à l'endroit de jonction de la tige tubulaire 1, un élément conique creux 12 dont la surface intérieure est garnie de rainures 13 (voir figure 6) coopérant avec des nervures longitudinales 14 réalisées sur la surface extérieure de la tige tubulaire 1 (voir la figure 7) La jupe 2 est montée sur la tige tubulaire 1 de manière à pouvoir coulisser axialement et est adaptée à la transmission de moments de rotation Le corps tubulaire 4 et l'organe fonctionnel 3 se conjuguent par l'intermédiaire de saillies ou dents engagées dans des fentes 16 (figure 8) de l'organe fonctionnel 3 Il s'ensuit que le corps tubulaire 4 peut se déplacer axialement sur la longueur des fentes 16 Le corps tubulaire 4 présente intérieurement un diamètre égal au diamètre intérieur de la tige tubulaire 1 A la partie inférieure du corps 4 sont prévues des ouvertures d'éva- cuation 17 Les fentes 16 imposent des limites au dépla- cement du corps 4, permettent l'ouverture et la fermeture des ouvertures d'évacuation 17 et, en même temps, empêchent toute rotation du corps 4 par rapport à l'organe fonction- nel 3 lors du forage du trou Lorsque la jupe 2 (voir la figure 3) se retrouve en position supérieure, elle obture un passage 18 (traversant de part en part la partie inférieure conique 8) Toute rotation de la jupe 2 par rap- port à l'axe longitudinal du dispositif est interdite grâce aux nervures longitudinales 14 qui sont engagées dans les encoches 13 Une fois en position inférieure (voir la figure 9), la jupe 2 recouvre la surface spiroidale de l'organe fonctionnel 3, la longueur de la jupe 2 étant supérieure à celle de l'organe fonctionnel 3 avec embout 5. La jupe 2 étant toujours en position inférieure, le passage 18 traversant la partie conique inférieure 8 est ouvert, Les surfaces spiroîdales de l'organe fonctionnel 3, de l'embout 5 et des parties coniques 8 et 9 du corps forma- teur 6 sont munies de pales 19 qui permettent au dispositif de se visser dans le sol lors du forage d'un trou 20. Les opérations composant le procédé et illustrant le fonctionnement du dispositif se déroulant à la manière suivante Pour commencer, on anime d'une rotation la tige tubulaire 1 et, en même temps, le tube d'arrivée de béton 10 relié rigidement à celle-ci En combinaison avec une charge axiale du dispositif, cette rotation permet de commencer le forage d'un trou 20, le processus étant d'autre part assuré par les surfaces spiroldales et par les pales 19 présentes sur l'organe fonc- tionnel 3, sur l'embout 5 et sur la partie conique infé- rieure 8 du corps formateur 6 Lors du forage, la jupe 2 se voit bloquée en position supérieure (voir la figure 3), sa rotation par rapport à l'axe longitudinal étant inter- dite grâce aux encoches 13 en coopération avec les nervures longitudinales 14 Lorsque la jupe se trouve en position supérieure, le passage 18 traversant de part en part le corps formateur 6 se voir obturé, ce qui permet d'éviter toute infiltration du sol dans la cavité du corps formateur 6. Les extrémités inférieures de la jupe 2, lorsqu'elle est à la position considérée, se conjuguent délicatement avec la sur- face spiroldale de l'organe fonctionnel 3 Le corps tubulaire 4 se trouve alors en position supérieure par rapport à l'organe fonctionnel 3 de sorte que les ouvertures d'évacua- tion 17 sont obturées. Après avoir terminé le forage du trou 20, la cavité du corps formateur 6 est alimente en béton frais 21 qui arrive par le tube 10 Par la suite, le dispositif est remonté à une hauteur convenable (voir la figure 11) en raison de quoi la jupe 2, qui est sollicitée par le béton frais et par son propre poids, prend sa position inférieure Alors, le béton frais 21 arrive par le passage 18 dans le trou 20 en donnant naissance à la base 22 du pieu creux Le béton frais 21 continue à arriver dans le trou tout le temps que dure la montée verticale du dispositif, mais à partir de ce moment il est accompagné d'un matériau de remplissage 23 qui arrive dans le trou par la tige tubulaire 1 En tant que matériau de remplis- sage 23, on peut employer du sable sec ou saturé d'eau, des coulis argileux avec additifs lourds et d'autres matériaux Sous l'effet du matériau de remplissage 23, le corps 4 se déplace suivant les fentes 16 pour prendre sa position inférieure et pour libérer les ouvertures 17. Alors, le matériau de remplissage 23 passe par ces ouver- tures 17 et arrive dans la cavité du pieu creux La jupe 2 joue alors le rôle d'un coffage séparant les parois 24 en béton du pieu et le matériau de remplissage 23 amené dans la cavité de celui-ci Au fur et à mesure du bétonnage et de la mise en place du matériau de remplis- sage 23, la jupe 2 monte avec le dispositif; Cette jupe 2 empêche le mélange du béton frais et du matériau de remplissage pendant leur mise en place Lorsqu'on a besoin de prévoir un revêtement protecteur 25 autour du pieu creux, on admet dans le trou 20, lors de la montée du dispositif, un matériau convenable (voir les figures 12 et 13), qui peut être, par exemple, un béton bitumineux, une composition à base de liants synthétiques etc En ce cas, la montée du dispositif s'opère par rotation. L'enfoncement du matériau 26 se produit sous l'effet des surfaces spiroïdales délimitant la partie conique supérieure 9 du corps formateur 6 Pour éviter l'enlèvement du maté- riau 26 à partir du trou 20, on doit bien choisir la hauteur minimale de sa couche qui, de toute façon, ne doit pas être inférieure à 3 m Audessus de 3 m, cette hauteur est fonction du diamètre des pieux, de l'épaisseur du revêtement à obtenir, de la pente de la surface conique et des propriétés du matériau lui-même que l'on enfonce dans les parois du trou. Pour le diamètre intérieur de la jupe, on le calcule selon la formule suivante d = D 25 i p o Dp est le diamètre du pieu creux à obtenir J est l'épasseur de la paroi 24 du pieu creux. Le dispositif proposé permet de rendre plus rationnelle la technologie de confection des pieux creux par moulage dans le sol, y compris dans les sols tendres saturés d'eau, caractérisés normalement, si l'on opère avec les dispositifs connus, par l'écroulement des parois du trou. Ici, le processus de forage du trou et celui de confection du pieu se confondent, le pieu creux obtenu présentant sa cavité strictement au centre. La capacité portante du pieu creux augmente du fait que celui-ci est confectionné dans un trou à parois compactées. Le dispositif permet de confectionner des pieux creux revêtus extérieurement, par exemple, contre la corrosion. En tant que matériau anticorrosif, on peut employer des bétons bitumineux, des bitumastics ou des compositions à base de liants synthétiques. Les pieux creux peuvent présenter au besoin des passages de part en part Alors, le remplissage de la cavité du pieu s'opère à partir du fond du trou. L'augmentation de la zone compactée et du taux de compactage du sol autour du pieu s'obtient par le fait qu'on n'enlève pas le sol en forant le trou, mais qu'on l'enfonce dans les parois de ce trou Ces paramètres s'améliorent de plus au cas o l'on confectionne une enveloppe extérieure qui s'obtient par l'enfoncement dans les parois du trou d'un matériau anticorrosif. Grâce à ce revêtement anticorrosif, on bénéficie d'une meilleure tenue en service du pieu en pré- sence des milieux corrosifs. On bénéficie d'un meilleur rendement grâce au fait que l'on fait coïncider, dans le temps, les processus tels que: forage du trou, bétonnage du pieu et confection du revêtement protecteur, toutes ces opérations pouvant être exécutées san retirer l'outil du trou Tout le processus de confection du pieu creux se produit en continu. Pour former la cavité du pieu, on n'est pas obligé de patienter, en attendant la prise du béton, du fait que tout écroulement du béton est interdit par le matériau de remplissage qu'on introduit dans le cavité du pieu en même temps que se produit la formation de cette cavité. Pour terminer, disons que le rendement augmente de 40 à 65 % par rapport à la technique antérieure. R=E=V E N=D I=CA=T=I=ON=S 1 Dispositif pour confection par moulage de pieux creux, du type comportant une tige de forage tubulaire ( 1), un organe fonctionnel conique creux ( 3) présentant une surface en bande spiroïdale, qui, fixé à l'extrémité de la tige ( 1) et logé dans une jupe axialement mobile ( 2) , comprend un corps tubulaire ( 4) monté dans cet organe fonctionnel ( 3) de manière à pouvoir se déplacer axialement, lequel corps est muni d'une ouverture ( 17) servant à laisser passer un matériau de remplissage et est en communication avec la tige tubulaire ( 1), caractérisé en ce qu'il comporte en outre un corps ( 6) formateur du trou qui est monté sur la tige tubulaire ( 1) par l'intermédiaire d'éléments radiaux ( 11) et qui se compose d'une partie calibreuse cylindrique ( 7), d'une partie conique inférieure ( 8) présentant une surface en bande spiroldale et d'une partie conique supérieure ( 9), ce corps formateur ( 6) présentant à sa partie supérieure une ouverture pour communication avec un tube d'arrivée du béton ( 10) et, à sa partie inférieureune autre servant à laisser passer le béton dans le trou, cette dernière ouverture étant d'un diamètre suffisant pour recevoir la jupe ( 2) qui peut l'obturer ou la libérer selon le besoin. 2 Procédé de confection par moulage de pieux creux, du type consistant à enfoncer un dispositif de forage dans le sol et à retirer ce dispositif après avoir atteint une profondeur prédéterminée, à admettre du béton frais dans le trou, à former une cavité dans ce béton et à remplir cette cavité d'un matériau convenable,caractérisé en ce qu'on opère avec le dispositif selon la revendication 1 pour obtenir le trou dans lequel on admet, tout en retirant le dispositif, du béton frais, on forme la cavité et on remplit cette cavité de matériau convenable, le béton frais étant admis dans le trou d'une manière avancée par rapport à la formation de la cavité. 1 1 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lors de l'extraction du dispositif du trou obtenu, on admet dans celui-ci un matériau anticorrosif qu'on enfonce dans les parois dudit trou à mesure de la montée du dispositif.