Brevet FR2527679A1 — publié le 19831202

i L'invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour le forage du sol, plus particulièrement mais non exclusivement en vue de la pose de canalisations. A ce jour, il est généralement nécessaire d'ouvrir une tranchée pour assurer la pose de canalisations rigides ou sou- ples, telles des conduites de transport de gaz, des gaines de protection de cables électriques et téléphoniques ou des tuyaux d'alimentation et d'évacuation des eaux des bâtiments ou ceux d'un réseau souterrain d'arrosage ou d'irrigation d'un terrain cultivé. Cette ouverture de tranchés dans le revêtement d'une route ou de la pelouse d'un parc, détruit évidemment la struc- ture du terrain jusqu'à sa surface, structure qu'ensuite il faudra rétablir à grands frais. Elle empêche par ailleurs l'utilisation normale de la surface de même qu'elle oblige à enlever un volume très impor- tant de terre qu'ensuite, pour remblayer la tranchée, il faudra rapporter. Afin de remédier à ces inconvénients, plusieurs disposi- tifs connus à ce jour, sont destinés à forer un simple trou dans le sol pour ensuite pouvoir y glisser longitudinalement la canalisation. Par exemple, pour une canalisation à passer sous une chaussée, le trou est foré à partir d'une fosse de départ dans laquelle le dispositif est descendu à une profondeur qui est liée à celle du forage pour lequel le dispositif comprend un outil qui, à partir de la fosse de départ, cravailiera en progressant jusqu' à une fosse d'arrivée. Au lieu de toute une tranchée, il suffit donc de creuser les fosses d'extrémité qui peuvent même être réalisées par des fosses pré-existantes telles des caves. L'un des outils connus à ce jour, comprend (brevet fran- çais A-2 372 309) une buse qui est alimentée en fluide sous pression qui est projeté sous la forme d'un jet chargé de désa- gréger le terrain. Ce dispositif est toutefois d'applicacion limitée car il ne peut cóonvenir aux terrains dûrs et par exemple à un percement de route o l'outil est aàpeié a rencontrer aussi bien de la erre que des pierres e d'autres obstacles. Un autre outii connu à ce jour, a une forme générale conique et comprend (brevets français A-2 330 748 -et 2 416 307) un moteur entrainant en rotation des excentriques qui progres- o 5 sivement créent le trou par compactage du sol jusqu'à l'obten- tion du trou de diamètre égal à celui de la base du cône de Outil. Comme dans ies dispositifs connus 1 'orientation de outi n'est pas assurée par le dispositif mais par le trou su- la paroi duquei 'outil est appliqué, notamment dans le cas de t.errains non homogenes, creant des contraintes laterales variables, ce travail par excentriques provoque souvent des déviations de l'outil. Or, ces déviations rendent plus qu'incertain le p i L:- d'arrivée de 'outil et peuvent, malgré le passage de 1 'cuti l empêcher le passage de la canalisation qui est beaucoup idus longue Un autre outil o nnu a ce Jour (brevets français A: 399 305, 2 336 519, 2 240 321, 2 1928 507 et 2 161 732) consi;te i N ine pointe ou en un nez de frappe associé à un corps i ' laire pourvu d'un noyen de percussion commandé par un ci 3-c%-m pneumaticue. Bien que les coups soient dans une direction parallè 3 z axe de outil, l'avance par-à-coups et e i:: rnbondissement qui sont obtenus, ont également l'inconv 4 rnie- lorsque la pointe de ''outil arrive à une zone de r Z Qslstance, de favoriser a déviation du dit outil. Avec les dispositifs connus à ce jour, en pl t - problème de guidage, on déplore généralement que le dûspositi_ pour enfiler les canalisations dans le trou foré par 'outil. necessite encore ia creation d'une fosse très importante ce -ui Tour des forages courts, supprime pratiquement l'intérêt du dispositlf par rapport aux tranchées. Un r-ésultat que 'ienton vse a obtenir est un- t un dispositif de forage du sol qui garantissent une ar; Dreécislo P et permettent de ce fait des forages entre deux o :.s éloignés. Un autre résultat que l'invention vise a obtenir es dispositif qui se suffise de fosses de faibles dimensions. A cet effet, elle a pour objet un disposiulf du type cité plus haut, notamment caractérisé d'une part, en ce que l'outil relié à ce dispositif Q 5 consiste en un trépan dont le nez a une forme tronconique et raccordée par sa grande base à un court mandrin cylindrique de diamètre correspondant à celui du trou à forer lequel mandrin est suivi d'un moyen de centrage tel une queue cylindrique s'engageant dans l'extrémité avant d'un tube, dans laquelle extrémité avant du tube la queue du trépan est fixée par un moyen démontable tel un boulon ou une goupille et, d'autre part, en ce que l'extrémité arrière de ce tube est engagée dans le dispositif qui comprend à cet effet un coulisseau guidé en translation parallèle à l'axe du tube par des glissières solidaires de l'ossature du dispositif. Elle a également pour objet, le procédé de forage à l'aide de ce dispositif. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ciannexé, qui représente schématiquement: figure 1: une vue en coupe verticale par l'axe de forage, figure 2: le dispositif vu de dessus, figure 3: une coupe selon III-III de la figure 2, figure 4: une coupe selon IV-IV de la figure 2. En se reportant figure 1, on voit que dans le sol 1 sont prévues deux fosses 2, 3, l'une ( 2) au départ du trou 4 à forer, l'autre ( 3) à l'arrivée de ce trou. Dans la fosse de départ 2, on descend le dispositif 5 auquel est relié l'outil 6 de forage qui attaque le sol à la profondeur voulue, en commencant à partir de la face 7 de la fosse de départ 2, dite face avant, qui est bien sûr celle située du côté de la fosse d'arrivée. Avant cette attaque, l'inclinaison et l'orientation de la trajectoire de l'outil sont contrôlées par un niveau et par un système de visée 8, qui par des rehausses verticales 9 positionnées sur le bâti du dispositif 5, est porté au dessus du niveau du sol, à une hauteur de préférence réglable, lequel sys,ème de visée coopère avec un Jalon vertical 10 positionné dans la fosse d'arrivée S. Afin d'assurer le dispositif 5 d'une bonne assise, la fosse de départ a son fond 11, qui peut être plus ou moins ferme, qui est pourvu d'un plancher ou au moins de traverses 12 dûment calées. Le disposi-if 5 repose sur cet appui, de préférence, par l'intermédiaire de vérins 13 permettant de corriger l'inclinai- son du dispositif. De même, pour que la face arrière de la fosse puisse servir d'appui pour ia face arrière du dispositif, elle est garnie d'une traverse 14 sur laquelle ce dispositif appuie par l'intermédiaire de vérins 15 permettant de corriger son orientation. L'outil 6,reiié au dispositif, consiste en un trépan dont le nez 16, qui a une forme tronconique, est raccordé par sa grande base à un court mandrin cylindrique 17 de diamètre correspondant à celui du trou 4 à forer, lequel mandrin 7 est suivi d'un moyen 18 de centrage tel une queue cylindrique s'engageant dans l'extrémité avant 19 d'un tube 20, dans laquelle extrémité avant 19 du tube la queue 18 du trépan 6 est fixée par un moyen démontable 21, tel un boulon ou une goupille. Ce tube 20, qui au départ peut être en un seul tronçon, est ensuite obligatoirement compte tenu de la longueur limitée de Ja fosse, constitué de plusieurs tronçons ( 20 a 20 b 20 c), qui, afin de former un ensemble rigide et rectiligne, sont assemblés entre eux par exemple par des points ou un cordon 22 de soudure ou par un moyen démontable 23 tel un manchon soudé dans l'un des tronçons 20 c et tenu dans l'autre tronçon 20 b par une goupille 24. L'extrémité arrière 25 de ce zube 20 est engagée dans le dispositif 5 qui comprend à cet effet, un coulisseau 26 guidé en ranslation parallèle à 'axe du tube par des glissières 27, 28 solidaires de l'ossature 29 du dispositif 5. A son extrémité arrière, le coulisseau 26 porte une plaque 30 de butée pour l'extcrémité arrière 25 du tube 20. Sur cet;e plaque de buée est montée une bague 31 qui, Y'receementre ou par i'intermddia re d'un raccord à réduction, centre l'extrémité arri re 25 du tube 20. A son extrémité avant le coulisseau 26 porte un collier 32 qui, directement ou par l'intermédiaire d'un coussinet, centre le tube 20. Le collier 32 comprend une partie 33 qui est solidaire du coulisseau 26 et une partie 34 qui peut être démontée afin de permettre l'engagement du tube 20 par le dessus du dispositif. Cette partie démontable 34 sera par exemple, à l'une de ses extrémités, articulée autour d'un axe 35 porté par la partie fixe 33, alors qu'à son autre extrémité, cette partie démontable 34 sera fixée sur la partie fixe 33 par une vis 36. Centré à l'avant par le collier 32 et à l'arrière par la bague 31, le tube 20 est parfaitement guidé dans le dispositif; Aussi, le réglage du dispositif en inclinaison et en orientation 1 _ 5 par action sur les vérins d'appui 13 et 15 assure-t-il au tube , le bénéfice des mêmes réglages. A la partie fixe 33 du collier 32, est encore associé un moyen 37 de poussée du coulisseau et donc du tiube 20 tel deux vérins 38, placés chacun d'un côté du tube et dont le cylindre 39 est solidaire de l'ossature du dispositif alors que le piston (non représenté) a sa tige 40 terminée par un moyen 41, tel une chape, saisissant la partie fixe du collier qui, à cet effet, porte par exemple deux tourillons 42. Les vérins 38 sont de préférence hydrauliques et à double effet et le fluide sous pression leur est fourni par l'in- termédiaire d'un distributeur et de conduites reliés à un grou- pe, de préférence, séparé du dispositif pour tre laissé en surface et pour autoriser l'utilisation d'un groupe ayant d'au- tres utilisations tel, celui de la pelle ayant été utilisé pour creuser la fosse. Dans le cas o la face arrière 43 de la fosse risquerait de ne pas résister à la poussée des vérins 38, il est bien évident qu'une plaque de butée arrière (non représentée) portée par la flèche de la dite pelle pourrait alors servir d'appui au dispositif. Avec le dispositif objet de l'invention, le procédé de forage est le suivant: en e calant =ar dessous et par derrière, on place le dispocs:i de maniere;e;le que i' ae du tube au'ii porte corresponcu exac;ement avec 'axe du trou à forer, a:'excrémité avant du tube, on monte le trépan, a ''aide des vérins poussant vers l'avant le coulisseau 0.5 et à l'aide du cube retransmettant au trépan cette poussée réguière, on engage à force le trépan dans le sol dans l'axe du trou à forer, a i'aide des vérins, on rnmene ie coulisseau mais, c', i'W anc Pas fixé au tube qu'il centre exactement, revient seul, Io en ouvrant si nécessaire le collier, on place dans la bague de guidage trriere, un tronçon de tube dont l'avant est assemblé sur i'arri re Au cube précédent et on pousse li en- semble. on procède a Insi jusqu'à l'arrivée à l'endroit voulu o 1.5 le trépan est démonté. Parvenu à ce stade, dans le cas o le trou foré doit être garni d'un fourreau rétaiiue, le tube peut être laisse pour realiser direclem et ce fourre au. Dans ce cas, l'assemblage entre les tronçon, est d, préférence realise Dar soudure bout à bout. Dans le cas o le trou foré ne doit pas être garni d'un tel fourreau mtaiilique, aoes avoir fixé sur le tube, i, la place du trépan, la saine souple ou le cable que l'on ve=ut. placer dans le trou, et avoir caé l'avant de l'ossature jii dispositif, on avance le coulisseau et on verrouille ie tube et le coulisseau, nar exemple au moyen d'une goupille traversant "e collier et le tube qui à cet effet de place en place ser'x percé. Ensuite, on tire sur Lie tube à l'aide des vérins et, ë que cela est possible, on sépare lie tronçon arrière des autres et on recommence 'opération jusqu'à sortie totale du tube. Dans ce cas, évidemment, l'assembiage entre les tronçons est d'un type démontable. Dans cous les cas, le cube e le trépan formant r e. 3,5 -cle rigide parfaitement guidé dans le dispositif lui-m: et positionné rigoureusement, on comprend que le forage e fai ea'ec une grande précision, d'autant pde aue, des son smo oiu le ube engagé dans le forage 'con-ourre alors lui a'ss. guidage. La possibilité d'écart de trajectoire sur une dis Tance de dix mètres environ reste inférieure à quelques centimètres. Le temps moyen de forage d'un tel trou de dix mètres, est de l'ordre de deux heures. Dans le trépan, peut évidemment être inclus un percuteur, dont, du fait du guidage, les acoups ne risqueraient pas de perturber la trajectoire, mais de préférence, le trépan n'aura pas un tel percuteur et avancera donc sous la seule poussée des vérins. Evidemment, dans la limite des possibilités de calage, ce dispositif peut être utilisé pour des forages non seulement horizontaux mais aussi inclinés et même verticaux de même que pour des trous borgnes. REVENDICATIONS 1 Dispositif de forage du sol en vue, plus particuliè- rement, mais non exclusivement, de la pose de canalisations, avec lequel dispositif, le trou est foré à l'aide d'un outil généralement descendu dans une fosse afin de parvenir au niveau du point de départ de sa trajectoire souhaitée, ce dispositif étant CARACTERISE: d'une part, en ce que l'outil ( 6) relié au dispositif ( 5), consiste en un trépan dont le nez ( 16), qui a une forme tronconique, est raccordé par sa grande base à un court mandrin ( 17) de diamètre correspondant à celui du trou ( 4) à forer, lequel mandrin est suivi d'un moyen ( 18) de centrage dans l'ex- trémité avant ( 19) d'un tube ( 20), dans laquelle extrémité avant ( 19) du tube la queue ( 18) du trépan ( 6) est fixée par un moyen démontable ( 21), d'autre part, en ce que l'extrémité arrière ( 25) du tube ( 20) est engagée dans le dispositif ( 5) qui comprend à cet effet un coulisseau ( 26) guidé en translation parallèle à l'axe du tube par des glissières ( 27, 28) solidaires de l'ossature ( 29) du dispositif et, enfin, en ce que le coulisseau comporte un moyen de poussée ( 37). 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tube ( 20) qui au départ peut être en un seul tronçon est ensuite obligatoirement constitué de plusieurs tronçons ( 20 a, 20, 20 c) qui, afin de former un ensemble rigide et rectiligne, be c sont assemblés entre eux. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'à son extrémité arrière, le coulisseau ( 26) porte une plaque ( 30) de butée de l'extrémité arrière ( 25) du tube ( 20), et en ce que sur cette plaque de butée est montée une bague ( 31) qui centre l'extrémité arrière ( 25) du tube ( 20). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'à son extrémité avant le coulisseau i 26) port-e an col:lier ( 32) qui centre le tube ( 20). 5 Dispos'tif selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé en ce lue le collier ( 32) comprend une parlie ( 33) qui est solidaire c coulisseau ( 26) et une partie ( 34) qui peut être démontée afin de permettre l'engagement du tube ( 20 a) par le dessus du dispositif. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le moyen de poussée ( 37) consiste en deux vérins ( 38) placés chacun d'un côté du tube, dont les cylindres ( 39) sont solidaires de l'ossature du dispositif alors que le piston a sa tige ( 40) terminée par un moyen ( 41) saisissant la partie fixe du collier. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la face frontale du dispositif repose sur des traverses ( 12, 14) par l'intermédiaire des vérins ( 13, ) de réglage. 3 Procédé de forage du sol à l'aide du disposi;if selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que: en le calant par dessous et par derrière, on place le dispositif de manière que l'axe du tube qu'il porte, corresponde exactement avec l'axe du trou à forer, à l'extrémité avant du tube, on monte le trépan, à l'aide des vérins poussant vers l'avant le coulisseau et du tube retransmettant cette poussée régulière, on engage à force le trépan, à l'aide des vérins, on ramène le coulisseau, mais qui, n'étant pas fixé au tube qu'il centre simplement, revient seul, en ouvrant si nécessaire le collier, on place dans la bague de guidage arrière, un tronçon de tube dont l'avant est assemblé sur l'arrière du tube précédent et on pousse l'en- semble, on procéde ainsi jusqu'à l'arrivée 'à l'endroit voulu o le trépan est démonté. 9 Procédé de forage selon la revendication 8 caractérise en ce que, dans le cas o le trou foré doit $tre garni d'un fourreau métallique, le tube est laissé en place pour r Aaliser directeme-t ce fourreau. V Oe P"c'ct de Tage selon la revendication ú 3 caracté- rioe en ce qae dans L cas ouẻto foré ne doit pas être ::arn-î_ dkr ourreau ma iua Près avoir fixé sur le tube, âz -la place du trépan, Ila cana-2 'sation que l'on veut placer dans 'Le trou, et_ avoir calée l'avant de l'ossature du dispositif, on 0.5 avarice le coullseu on verrouilel'uee le cou-iseu ens 3 ulte, on tire sur le c 1 ube à l'aide des vérins et, dès que ce'a es-, possi'ble, on zé 7 pare le tronçon arrière des autres et on reco:mmnence 'ouéra