Brevet FR2553304A1 — publié le 19850419

L'invention concerne une machine servant à injecter un produit de colmatage élastique, formé par un mélange de produits chimiques appropriés, dans des fissures ou solutions de continuité existantes ou créées cans des parois d'ouvrages souri en permanence à des pressions hydrauliques, notamment dans des fissures d'ouvrages en béton tels que des tunnels, des galeries souterraines, des barrages, des batardeaux ou des joints de dilatation non étanches, du type utilisant un pompage d'injection. Dans le domaine des ouvrages en pression d'eau ou des ouvrages enterrés, qui sont souvent des ouvrages en béton tels qu'indiqués ci-dessus il apparait souvent des défauts tels que des fissures, des reprises de coulée, des joints de dilatation non étanches, des défauts d'enrobage d'aciers de construction, des porosités, des nids de gravier, etc, au niveau desquels il se produit une rupture de l'étanchéité avec apparition d'une fuite d'eau. Pour réaliser l'étanchéification de ces défauts d'étanchéité, il est impensable, dans le cas d'un écoulement de fuite liquide et surtout à débit élevé, d'essayer de réaliser un colmatage avec l'application de ciment ou de béton dont le temps de prise est beaucoup trop lent pour que ce matériau d'obturation puisse se maintenir en place jusqu'à sa prise en masse. D'autre part dans le cas même où un tel colmatage pourrait être réalisé avec ce type de matériau, on obtiendrait une étanchéité rigide qui se casserait rapidement par exemple par suite de mouvements du sol ou du béton dans lequel se situe la fissure. Certes, dans la technique antérieure, il est connu d'utiliser des produits que l'on mélange au préalable dans un même conteneur pour former une résine élastique, ce qui naturellement oblige à utiliser des temps de prise lents interdisant évidemment des interventions en voûte ou sur des fuites à gros débit. Outre cet inconvénient, les techniques connues jusqu'alors de ce type présentent divers inconvénients qui sont les suivants; il faut utiliser un matériel lourd et cher pour effectuer des perforations de grand diamètre, par exemple de 32 et de 40 mm, et à cet effet des mèches lourdes et coûteuses. Dans la mise en oeuvre de telles techniques , on introduit des tubes ou "pipes" avec un blocage mécanique;des aiguilles cimentées étant fixées à demeure dans le support en béton ce qui implique une lenteur certaine d'exécution avec pour conséquence une polymérisation du produit dans le réservoir,dans le corps de pompe utilisée pour l'injection etdarsle système lui méme d'injection, ce qui implique également un gaspillage important. Ces techniques mettent en oeuvre des pompes à injection le plus souvent manuelles, sans aucune commande à distance. Les machines utilisées sont des machines à débit et pression non contrôlés et la technique d'injection mise en oeuvre oblige à réaliser méme un colmatage préalable des fissures. En outre le système de tubes d'injection ou pipes est lourd et nécessite des outils pour leur mise en place et leur retrait. Compte tenu de ces données, le prix de revient dentelles techniques est en outre assez élevé. C'est pourquoi la présente invention a pour but de résoudre les différents problèmes mentionnés ci-dessus et d'éliminer les inconvénients des techniques mises en oeuvre jusqu'à présent de manière à pouvoir réaliser l'injection d'un produit de colmatage en forme de résine élastique,?ouvant être commandée à distance, nécessitant un matériel léger, peu sensible à l'humidité et peu fragile et ne mettant en oeuvre aucun mélange préalable des produits constituant la résine, tout en ayant une possibilité d'adapter très exactement le débit, la pression et la vitesse de prise aux conditions de chantier pouvant varier à l'infini, et ce avec un prix de revient nette ment réduit. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que la machine du type décrit plus haut se compose d'un groupe hydraulique moteur relié par des conduits séparés, eux-memes raccordés respectivement à des conteneurs associés des différents produits, à un système tubulaire d'injection apte à être inséré de façon amovible dans les fissures des ouvrages en béton et dans lequel le mélange desdits produits ne s'effectue que lors de leur refoulement dans le système tubulaire sous la commande hydraulique du groupe moteur. Selon une variante préférée de réalisation dans une telle machine, à l'aide de laquelle on injecte un mélange formé de deux produits chimiques appropriés, le groupe hydraulique moteur est constitué par un moteur électrique actionnant un vérin à double effet relié à deux pistons logés dans deux cylindres, dont les sorties de refoulement débouchent dans deux conduits souples reliés à deux conteneurs desdits produits et raccordés au système tubulaire d'injection au moyen d'un tube intermédiaire incluant un raccord rapide1 et d'une vanne åe fermeture. On voit ainsi que les produits destinés à constituer le mélange de colmatage élastique peuvent être amenés séparément jusqu'au point d'injection et que par conséquent il est possible d'avoir un temps de prise très court sans qutil en résulte un quelconque inconvénient pour le materiel d'injection, par suite d'une prise rapide qui se produirait sinon dans le conduit de transfert desdits produits, ceci permettant en outre la maîtrise des venues d' eau a plafond ou à très gros débit. Par ailleurs le groupe hydraulique moteur peut etre naturellement commandé à distance par l'opérateur, et ce très rapidement selon des moyens connus en soi. Selon une forme de réalisation avantageuse, le système tubulaire d'injection est formé d'un tube cylin drique solidaire du bloc de la vanne de fermeture et en touré sur une partie de sa longueur par un manchon en caoutchouc et dont l'extrémité, apte à être engagée dans la fissure de l'ouvrage, porte un cône de serrage perforé dont la base large tournée à l'opposé du tube est dirigée vers l'intérieur de la fissure. Enfin selon une autre caractéristique avantageuse, le tube intermédiaire reliant les conduits flexibles au raccord rapide se compose de deux organes en T, dont le pied est relié au conduit respectif associé, les barres transversales des deux T étant montées en série, et l'ensemble formé est raccordé à l'une de ses extrémités au raccord rapide et à son autre extrémité à une vanne de purge. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ciaprès prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente une vue en élévation laté- rale, en coupe partielle, du système tubulaire d'injection de la machine selon l'invention, la figure 2 représente le système à tube intermE- diaire de raccordement des deux conduits flexibles d'amenée des produits, se raccordant au système tubulaire d' injection de la figure 1; et la figure 3 représente un schéma simplifié du groupe moteur hydraulique servant à refouler les produits, destines à constituer la résine de colmatage élastique, dans leurs canalisations respectives vers les systèmes des figures 1 et 2. Sur la figure 1, sur laquelle on a représenté dans son ensemble le système tubulaire 1 d'injection de la résine élastique de colmatage dans une fissure -2 d'ouvrage en béton 3 représenté partiellement, ledit système i se compose essentiellement d'un tube cylindrique 4 perforé solidaire d'une vanne de fermeture 5, pouvant outre ma noeuvrée à l'aide d'une poignée 5 ,et entouré sur une partie de son pourtour extérieur par un manchon en caout chouc 7 possédant de préférence une dureté Shore égale à 90. L'extrémité, inférieure sur la figure 1, du tube 4, qui est apte à etre engagée dans la fissure 2 , est munie d'un cône de serrage perforé 8, qui est fixé par tout moyen approprié sur le tube 4, la base du cône, qui est tournée à l'opposé dudit tube, étant dirigée vers 1' intérieur de la fissure. Par ailleurs, la partie suprieure du système tu tulaire d'injection 1 est reliée à l'extrémité suprieu- re de la vanne 5, par l'intermédiaire d'une pièce cylindrique 9 formé excentrique de frappe et utilisé pour des raisons dont on discutera ultérieurement, à un élément 10 d' un raccord rapide dont l'autre élément, de forme adaptée et complémentaire 11 est représenté sur la figure 2. Au-dessus de cet élément 10 du raccord rapide on a représenté un organe de forme générale cylindrique 12 servant d'organe d'éjection du système tubulaire d'injection 1 , hors de la fissure 2 , une fois réalisée l'opé- ration d'injection, comme on le verra plus loin. Sur la figure 2 on a représenté un tube intermédiaire désigné dans son ensemble par la référence 13 et qui est destiné à relier le système tubulaire d'injection 1 de la figure 1 à un groupe hydraulique moteur désigné dans son ensemble par la référence 14 et repré- senté sur la figure 3. Le tube intermédiaire 13 se compose de deux organes en T 15 et 16, dont les pieds respectifs 17,18 sont reliés à des conduites flexibles 19 et 20 reliées au groupe hydraulique moteur, et dont les barres transversales sont raccordées en série par exemple par vissage et/ou boulonnage. L'ensemble formé 15-16 est raccordé à l'une de ses extrémités à l'élément 11 du raccord rapide et à son autre extrémité à un tube recourbé 21 par l'interme- diaire d'une vanne de purge 22 équipée d'une manette d'actionnement 23. Sur la figure 3, qui est une représentation schématique du groupe hydraulique moteur 14, on reconnaît sur la partie gauche les deux conduits flexibles 19 et 21 qui sont reliées au bloc proprement dit 24 du groupe hydraulique moteur disposé par exemple sur un chariot non représenté, par l'intermédiaire de clapets anti-retour à bille respectifs 25, 26. Lesdits conduits 19, 20 sont reliés aux cotés refoulement de deux cylindres 27, 28 dans lesquels circulent des pistons 29 30 dont les tiges de manoeuvre sont reliées en commun par unetringlerie appropriée 31 à un vérin 32 à double effet. Comme cela est également visible sur la figure 3, il est prévu deux conteneurs 33 et 34 pour les deux produits dont le mélange est destiné à former la résine élastique ,qui sont raccordés aux conduits respectifs 19 et 20 par l'intermédiaire de conduits 35, 36 dans lesquels sont insérés des clapets anti-retour à bille 37, 38. Par ailleurs les extrémités (de droite et de gauche) du vérin 32 sont raccordées en série avec un limiteur de débit 39 et un limiteur de pression 40. Dans une forme de réalisation avantageuse, le groupe hydraulique moteur fournit une haute pression pouvant allant jusqu'à 250 bars et l'alimentation du moteur électrique (non représenté) d'actionnement du vérin est réalisé à l'aide un courant électrique à 220 ou 380 volts d'une puissance de 7 kWA. L'alimentation pourrait également autre réalisée, selon un autre variante non représentée, par de l'air comprime à une puissance de 7.10 Pa actionnant le vérin. De façon appropriée les conduits flexibles 19, 20 sont du type à haute pression pouvant supporter une contrainte de 3.10 Pa. Le système tubulaire d'injection 1 est réalisé, de méme que la vanne de fermeture 5, les raccords en T 15, 16, la vanne de fermeture 22 et le raccord rapide 10,11 en acier inoxydable, par exemple type 316 L. En particulier le tube 4 du système d'injection tubulaire 1 possède de préférence une section extérieure de 19 mm et une section intérieure de 13 mm. On va indiquer ci-après le principe de fonctionnement de la machine selon l'invention. Dans un premier temps apres avoir effectua nz nerforation dans la fissure 2 et après avoir introuuit les tubes d'injection 4, ainsi que le cône de serrage 8 dans laite fissure en repoussant à fond le caoutchouc 7 sur le tube 4, on commande le groupe hydraulique moteur de sorte que les produits situés dans les conteneurs 33 et 34 sont aspirés sous 1' effet du déplacement des pistons 29 et 30 vers la droite (figure 3), dans les conduites flexibles 19 et 20, dioù ils sont refoulés, sous l'action du déplacement vers la gauche desdits pistons, en direction des organes en T 15-16 r tubeintermédiaire 13, où ils se mélangent pour parvenir à l'intérieur du tube d'injection 4, la vanne de purge 22 étant alors fermée tandis que la vanne 5 est ouverte Lors de l'aspiration des produits, les clapets 25 et 26 sont fermés tandis que les clapets 37 et 38 sont ouverts, alors que pendant la phase de refoulement, les clapets 37 et 38 sont fermés, tandis que les clapets 25 et 26 sont ouverts. Pendant cette phase de refoulement les produits constituant la résine sont refoulés sous l'action d'une haute pression, en se mélangeant dans le tube 4 d'où ils sortent par des perforations du cône 8, à l'intérieur de la fissure 2. Lors de l'injection des deux produits simultanément, il se produit une transformation des produits qui passent de l'état liquide à celui d'une gelée collante, souple et étanche, ce qui permet de réaliser par conséquent l'étanchéité à l'intérieur de la fissure 2 du béton. Lors de cette opération le caoutchouc 7 est soumis à une compression de la part de la résine à injecter sous pression dans la fissure 2 et il se produit au fur et à mesure un autoserrage du cône 8 avec interposition du caoutchouc 7 dans la fissure 2. Aussitôt après on ferme la vanne 5 à l'aide de la poignée 6, ce qui a pour effet que la résine ne peut plus reculer à l'intérieur du tube 4 en direction de la vanne 5 et que par conséquent la résine située dans la fissure peut refluer en arrière et ciffuse complètement à 1' intérieur de la fissure. Une fois terminée l'injection de la résine de colmatage , sa bonne diffusion et sa polymérisation dans la fissure 2, on ouvre la vanne de purge 22, ce qui provoque une décompression dans le tube intermédiaire 13 et dans le système tubulaire d'injection 1 et une fois mis en place l'organe 12 dénommé chasse-pipe", une simple choc sur cet organe prenant appui sur l'excentrique de frappe 9 permet le dégagement du caoutchouc 7 et de ensemble tube 4/cône 8 hors de la fissure 2. Les perforations réalisées pour élargir les fissures dans les bétons à traiter sont réalisées par exem ple à l'aide de foret de 20 mm actionnés par des perforatrices électriques ou pneumatiques et ont une profon- deur égale par exemple au trois-quartsau minimum de 1' épaisseur du support. On notera que les produits, qui sont corrosifs avant polymérisation, sont stockés dans lesdits conteneurs 33 et 34 qui sont réalisés de préférence en matière synthétique ou en acier inoxydable. A titre indicatif on notera que les deux produits utilisés pour constituer lors de leur mélange la résine élastique de colmatage, sont constitués d'une part par un premier produit liquide formé de préférence d'eau et de persulfate d'ammonium,tandis que le second produit est un produit liquide formé de poudre d'acrylamide, de pou dre de bisacrylamide et de triéthanolamide glycol et d' eau, l'acrylamide et le bisacrylamide étant mélangés dans un.proportion de 35 %/5 % en fournissant la résine poudre prête laquelle seront ajoutjsle triéthanolamide glycol et l'eau. On va indiquer ci-après les améliorations importantes obtenues par rapport aux techniques antérieures. La machine peut être indifferemment alimentée en 220 ou 380 volts ou bien avec de l'air comprimé. I1 s'agit d'un matériel léger, peu sensible à l'humidité et peu fragile. La commande à distance possible est une caractéristique importante et sans danger pour l'opérateur. La pompe amène les produits séparément jusqu'au point d'injection, et de ce fait il est possible d'avoir un temps de prise très court sans inconvénient pour le matériel d'injection, Le système à prise rapide autorise la maîtrise des venues en plafond ou à gros débit, comme indiqué précédemment. I1 est par ailleurs possible d'adapter très précisément les débits, pressions et vitesses de prise aux conditions du chantier. La puissance maximum développée est contrôlée par un limiteur de pression évitant des surpressions accidentelles. En outre les composants électriques nécessaires au fonctionnement de cette machine sont enfermés de préférence dans un coffret étanche non représenté en étant protégés de façon connue en soi par un disjoncteur et des fusibles. Par ailleurs les cycles apiration-refoulement du dispositif 14 sont commandés par des contacteurs de fin de course non représentés. On notera en outre que la vanne de purge (22) installée en arrière du système d'injection 1 et du tube in termédiaire 13 permet une décompression pendant le retrait du système d'injection hors de la fissure etipar ailleurs, permet également de maintenir la pression dans cette dernière le temps nécessaire à la bonne diffusion des produits dans le béton et à la polymérisation. Toutes les opérations mises en oeuvre se font sans le moindre outillage ce qui permet une très grande vitesse d'exécution avec éventuellement un seul opérateur. Les perforations sont de petit diamètres (20mm) ce qui permet une plus grande vitesse d'exécution. En outre le matériel de perforation est léger ainsi que les conduits souples et les systèmes d'injection tubulaires 1 en forme de pistolets d'injection. La mise en place et le retrait des tubes d'injection s'effectue sans outillage. Compte tenu de la légèreté du système terminal d'injection, il est possible de traiter des fuites en voûte , sans colmatage préalable , ce qui entraine un prix de revient réduit et une fatigue moindre pour 1' opérateur. Par ailleurs il est possible de réaliser une intervention très loin de la machine à haute pression (par exemple à plus de 100 m) sans risque de perte de charge. A titre indicatif on notera que la machine peut être mise en oeuvre pour le colmatage de parois de béton d'égouts, de tunnels, de galeries, de stations d'épura- tion, de parking enterrés, de galeries de métropolitains et d'une manière générale de tous-bétons soumis à des pressions hydrauliques importantes tels que des barrages batardeaux, etc., qu'ii s'agisse d'ouvrages en eau douce ou en mer. REVENDICAIONS 1. :machine servant 2. Machine selon la revendication 1, à l'aide de laquelle on injecte un mélange formé de deux produits chi- miques appropriés, caractérisée en ce que le groupe hydraulique moteur (14) est constitué par un moteur électrique actionnant un vérin à double effet (32) relié à deux pistons (29,30) logés dans deux cylindres (27,28), dont les sorties de refoulement débouchent dans deux conduits souples (19, 20) reliés à deux conteneurs (33,34) desdits produits et raccordés au système tubulaire d'injection (1) au moyen d' un tube intermédiaire (13! incluant un raccord rapide (10, 11), et d'une vanne de fermeture (5). 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le système tubulaire d'injection (1) est formé d'un tube cylindrique (4) solidaire du bloc de la vanne de fermeture (5) et entouré sur une partie de sa longueur par un manchon en caoutchouc (7) et dont l'extrémité, apte à être engagée dans la fissure (2) de l'ouvrage, porte un cône de serrage (8) perforé dont la base large tournée à l'opposé du tube (4) est dirigée vers l'intérieur de la fissure. 4. Machine selon les revendications 2 et 3 prises dans leur ensemble, caractérisée en ce que le tube intermédiaire (13) reliant les conduits flexibles (19,20) au raccord rapide (10,11) se compose de deux organes en T (15,16), dont le pied (17,18) est relié au onduit respec tiL associé (19,20), les barres transversales des deux T étant montées en série, et que l'ensemble formé (15,16) est raccordé à l'urede ses extrémités au raccord rapide (11) et à son autre extrémité-à une vanne de purge (22). 5. Machine selon les revendications 2 à 4, prises dans leur ensemble, caractérisée en ce qu'entre l'6lement (10) du raccord rapide, solidaire de la vanne de fermeture (5) du tube d'injection (4) et cette dernière peut être monté un excentrique de frappe (9) contre lequel peut être applique un organe (12) d'éjection du tube d'injection (4) hors de la fissure (2), une fois réalisée l'opération d' injection. 6. Machine selon les revendications 2 à 5 prises dans leur ensemble, caractérisée en ce que les soupapes anti-retour à bille (37,38 et 25,26) sont raontées respec vivement dans les conduits (35,36) ae liaison des conteneurs (33,34) aux conduits souples (19,20) partant des cylindres (28,29) des pistons du groupe hydraulique moteur (14j, ainsi que dans lesdits conduits souples (19,20) entre les organes en T (15, 16) et les pistons (29,30). 7. Machine selon les revendications 2 à 6, prises dans leur ensemble, caractérisée en ce qu'aux extrémités du vérin (32) sont raccordés en série un limiteur de débit (39) et un limiteur de pression (40). 8. Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que les conduits flexibles (19, 20) sont du type à haute pression. 9. Machine selon l'une quelconque des revendica tions 2 à 8, caractérisée en ce que le système tubulaire d'injection (1), la vanne de fermeture (5), le raccord rapide (10,11), le tube intermédiaire (13),les organes en T (15,16) et la vanne de purge (22) sont réalisés en acier inoxydable. 10. Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que le manchon de caout C'bouc (7) possède une dureté Shore égale à 90. 11. :laciiine selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisée en ce que le vérin (32) d'actionnement des pistons (29,30) du groupe hydraulique moteur est télécommandé.