Brevet FR2572435A1 — publié le 19860502

L'invention a essentiellement pour objet une machine pour la formation de terrains renforcés, formés d'un matériau granulaire et de fils textiles convenablement enchevêtrés. L'invention concerne également un procédé de formation de terrains renforcés utilisant une telle machine. On connaît, comme décrit notamment au brevet européen n 80.400.379.6 du 21 Mars 1980 un procédé de formation de terrains renforcés constitués essentiellement d'un mélange tridimentionnel d'un matériau granulaire et de fils textiles convenablement enchevêtrés dans le mélange. Des essais ont montré qu'un tel matériau présentait effectivement de bonnes qualités de tenue et due cohésion, par exemple, en utilisant des proportions pon dérales de fils textiles et de matériaux granulaires de l'ordre de 1,5 pour mille et ce enutilisant des fils ayant par exemple un titre de 330 décitex. (Il est rappelé qu'un fil ayant un titre égal à 1 tex présente un poids de 1 gramme pour 1000 mètres). Pour séduisant que soit le procédé, il appa raît qu'il n'existe pas sur le marché de machine permettant une mise en oeuvre efficace et économique du procédé consistant à mélanger intimement un matériau granulaire tel que du sable avec des enchevêtrements de fils convenablement répartis et tendus. En conséquence, un objet essentiel de l'invention est de créer une telle machine. Un autre objet de l'invention est un procédé de formation de terrains suivant une procédure adaptée à La nouvelle machine de L'invention. Une machine conforme à l'invention se caractérise, notamment, en ce qu'elle comprend - un véhicule tracteur motorisé équipé diau moins une flèche orientable en site et en gisement, pourvu de moyens pour amener sensiblement à L'extremité de la flèche le matériau granulaire chargé au voisinage du sol, - des moyens montés en tête de flèche assurant la projection du matériau granulaire selon un jet accé Géré, - des éjecteurs de fils textiles montés au voisinage de la tete de la flèche et dirigeant des fils vers la couche de terrain en formation, - des moyens de synchronisation faisant balayer en mouvements de déplacement alternatifs sensiblement la même couche de terrain par ledit jet et par lesdits fils projetés. De cette façon, le matériau granulaire et les fils peuvent etre immédiatement déposés en couches à pied d'oeuvre, par exemple contre un talus ou une falaise, l'engin tracteur étant en pied de L'ouvrage et déposant la couche en formation directement au niveau de cette couche. La machine permet d'opérer par strates successives, et les systèmes de projection conjugués du matériau granulaire et du fil évitent tous problèmes d'accessibilité au terrain à former ou à étayer. Il apparait ainsi que la nouvelle machine conçue selon l'invention permettra la construction aisée de talus, de renforcements d'ouvrage, d'élargissements de voies, de consolidations de falaises ou accotements peu accessibles, etc... Selon une autre caractéristique de la machine conforme à l'invention, les moyens de projection du matériau granulaire comprennent de préférence des moyens de reprise et d'accélération en un jet du matériau granulaire, et des moyens déflecteurs orientables formant bouclier placés sur le trajet du jet. Les-moyens de reprise et d'accélération peuvent comprendre : - un tapis à bande sans fin tournant à vitesse élevée, - une goulotte d'alimentation dudit tapis recevant le matériau granulaire arrivant à C'extrémité de la flèche, et - des moyens de suspension et d'orientation de l'ensemble formé par ladite goulotte et par ledit tapis à l'extrémité de ladite flèche. Avantageusement, les éjecteurs de fils sont montés sur au moins une rampe orientable, et ladite rampe, ainsi que les moyens déflecteurs précités sont reliés par un mécanisme à bras articulés, lequel mécanisme est actionné en mouvements angulaires alternatifsde balayage, d'amplitude réglable, par un mécanisme moteur à bielle et bras de levier réglable ou équivalent De cette façon, il est possible de régler à chaque moment la profondeur de la couche en formation, c'est-à-dire l'épaisseur de la paroi au niveau de la couche concernée, par un simple réglage conjugué de l'amplitude des mouvements d'oscillation alternatifs du bouclier déflecteur du matériau granulaire et des rampes d'éjection des fils. Selon une autre caractéristique importante de L'invention, les éjecteurs sont montés oscillant autour d'axes orientés obliquement par rapport à la direction d'oscillation en balayage de la rampe des éjecteurs, et la fréquence d'oscillation des éjecteurs est réglée de façon que la vitesse de déplacement au sol de la projection de l'éjecteur soit supérieure à la vitesse de projection du fil à travers l'éjecteur. De cette façon on est assuré que le fit est déposé dans la couche de matériau granulaire en étant toujours tendu de sorte qu'on sera assuré d'une cohésion immédiate du mélange. Le procédé de formation de terrains renforcés utilisant une machine du type susmentionnée se caractérise en ce qu'on procède en commençant par le bas pour finir en haut du talus à former, par couches successives de quelques centimètres d'épaisseur, que l'on superpose les unes aux autres en balayant pour chaque couche toute la profondeur du talus à former par réglage convenable des angles de balayage conjugués du déflecteur et de la rampe des injecteurs, on forme toute une couche, sur la longueur déterminée d'intervention, par déplacement du véhicule tracteur au pied du talus à former, et on modifie au fur et à mesure que le talus s'élève l'inclinaison en site de la flèche et celle en gisement pour travailler dans les meilleures conditions, tout en restant en pied du talus. L'invention et sa mise en oeuvre apparat- tront plus clairement à L'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre de coté, de façon-schématique, L'ensemble d'une machine conforme à l'invention avec le véhicule tracteur et sa flèche, - la figure 2 montre, vue de face et de façon schématique, la machine avec sa flèche en position de travail pour la constitution d'un talus de renforcement ou d'éLargissement, - la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la machine en cours d'exécution de travail dans la région entourée géneralement III à la figure 2, - la figure 4 montre de façon schématique un mode de montage du dispositif de projection à grande vitesse du matériau granulaire en bout de flèche de la machine, - la figure 5 montre de façon schématique et vus selon la direction V de la figure 4, les moyens de liaison mécanique assurant les mouvements conjugués de balayage de la profondeur de la couche déposée pour le matériau granulaire et pour les fils textiles, - la figure 6 est un schéma en perspective montrant les positions relatives des différents organes mobiles de la machine servant à déposer le matériau granulaire et les fils, - la figure 7 est une vue schématique par dessus de la rampe des éjecteurs de fils, - la figure 8 montre schématiquement comment s'effectue l'oscillation individuelle des éjecteurs de fils montés sur une rampe, - la figure 9 montre plus précisément comment est constituée une tête d'éjecteur avec son axe d'oscil latin, - la figure 10 montre la tête d'éjecteur de la figure 9selon la coupe X-X de cette figure, et à plus grande échelle - la figure 11 montre de façon schématique les traces sur le terrain des têtes d'éjection de fils lorsqu'elles oscillent autour de leurs axes individuels en supposant arrêtée l'oscillation globale de la rampe. On décrira maintenant l'invention en faisant tout d'abord référence aux figures 1 à 3. La machine comprend essentiellement un véhicule tracteur motorisé 1 équipé d'au moins une flèche 2 orientable à la fois en site (verticalement) et en gisement (horizontalement). Sur la figure 2 un angle de site a a été repéré et l'on a marqué en 3 l'axe vertical autour duquel la flèche 2 peut être orientée en gisement. Ces deux degrés de liberté permettent aisément, sans avoir à déplacer trop fréquemment le tracteur sur le chemin 4 en bas du talus 5 à renforcer, d'atteindre la région de travail telle que généralement entourée en III à la figure 2. La flèche 2 comprend d'autre part des moyens, tels par exemple qu'un convoyeur à bande ou à raclettes de tous types connus permettant d'amener vers L'extrémité 6 de la flèche la matériau granulaire, par exemple du sable, qui peut être chargé dans une trémie 7 de stockage convenablement alimentée, par exemple par des véhicules à godets 8. Le débit pondéral du matériau granulaire est contrôlé de toute manière conventionnelle connue. En tête de flèche, la machine comprend des moyens, repérés dans leur ensemble 9 assurant la projection du matériau granulaire selon un jet accéléré, dans la direction de la couche à former, et comme il sera expliqué en détail plus loin. La machine comprend encore des éjecteurs de fils textiles repérés dans leur ensemble 10 à la figure 3, montés au voisinage de l'extrémité de la flèche et dirigeant des fils vers la couche de terrain en formation. On décrira maintenant les moyens particuliers de projection du matériau granulaire~, d'éjection des fils et de synchronisation de ces deux opérations, en faisant référence plus particulièrement aux figures 4, 5 et 6. On décrira d'abord les moyens 9 d'éjection du matériau granulaire. Ces moyens sont montés vers l'extrémité 6 de la tête de flèche 2 en étant suspendus librement par une articulation 11, par exemple du type à rotule en dessous de l'extrémité 6 de la tête de flèche, l'ensemble étant orienté par rapport à la verticale 12 au moyen d'un vérin 13 dont le pied 14 est articulé sur la flèche 2 et la tête de piston 15 est articulée sur l'ensemble 9. Un autre vérin 16 dont le pied est articulé en 14 sur la flèche 2 et dont la tête de piston est articulée en 17 sur l'ensemble 9 permet de faire tourner l'ensemble 9 autour de l'axe 12 vertical, de façon à diriger cet ensemble selon l'orientation en gisement désirée pour envoyer le jet de sable dans la direction voulue du dépôt. L'ensemble 9 ainsi suspendu comprend essentiel lement une goulotte 18 qui reçoit lematériau granulai re amené par le convoyeur 19 en haut de la flèche, et en dessous de cette goulotte 18 un dispositif projeteur 20 de tout type connu, par exemple pour le chargement de navires céréaliers. Comme il apparaît sur La figure 5, ce dispositif projeteur 20 comprend essentiellement un tapis formant bande sans fin 21 entraîné à grande vitesse autour de deux rouleaux d'entraînement 22, 23, un contre-rouleau 24 formant sur le dessus du tapis un creux dans lequel le matériau granulaire qui tombe en 25 est progressivement accéléré au contact de La bande. ke matériau granulaire, par exemple du sable, est ainsi éjecté à la sortie du dispositif 20 selon un jet 25 à grande vitesse dont la largeur correspond à celle du tapis 21, et qui peut être par exemple de l'ordre de 500 mm. Ce jet de sable en for-me de bande mince plane vient percuter à grande vitesse un déflecteur formant bouclier 26 convenablement suspendu autour d'un axe d'articulation 27 sous la flèche 2. Ce bouclier, qui peut avoir par exemple une largeur de 600 mm (un peu supérieure à la largeur du jet de sable qu'il reçoit) est entraîné en mouvement d'oscillation autour de son axe 27 au moyen d'un bras de levier53 articulé autour d'un point fixe 28 et à son autre extrémité 29 en bout d'une bielle 30 reliée à une manivelLe 31 entraînée en rotation autour de --l'axe 32 d'un moteur 33. En outre, la longueur du bras de levier entre les points 28 et 29 est réglable au moyen d'un vérin 34, ce qui permet de régler l'amplitude de l'angle d d'oscillation du bouclier. Il apparaît qu'ainsi le jet de sable qui est défléchi sur le bouclier 26 vient former en haut du talus 35 une couche 36 de profondeur p (mesurant l'é paisseur de la paroi construite contre le talus 5). La couche de sable ainsi déposée doit être intimement mariée avec des fils enchevêtrés. A cet effet, La machine comprend, comme mentionné plus haut, une rampe d'éjecteurs 10 de fils comprenant par exemple cinq groupes due deux têtes dFéjeçteurs croisées orthogonalement et repérées 40 à 49 à la figure 6. Dans L'exemple illustré toutes les têtes sont montées sur une rampe commune 50, Laquelle peut osciller dans son ensemble autour d'un ax-e de suspension 51 parallèle à l'axe 27 d'oscillation du bouclier 26. Comme il apparaît à ta figure 5, une biellette 52 relie l'axe 28 d'articulation du bras 53 (entre les points 27-28) et un point d'articulation 54 de la rampe 50. La géométrie de la construction est ainsi choisie (rapport d'homothetie) que lorsque le bouclier 26 décrit une angulation d'oscillation larampe50décrit une angulation d'an- glep , laquelle angulation assure, pour chaque éjecteur 40 à 49 de la rampe, de venir couvrir la même profondeur g de la couche 36 déposée.En d'autres termes, lorsqu'on modifie par modification de la longueur du bras 34 l'amplitude d'oscillation on este assure que Le jet de sable projeté par le dispositif 9 et le jet de fils projetés par la rampe 10 couvriront la même profondeur 36 de terrain. Bien entendu, un contre-poids 55 figure 5) vient équilibrer l'ensemble. En se référant maintenant plus précisément aux figures 6 à 10, on voit qu'en outre, on imprime à chaque tête d'éjecteur 40 à 49 une oscillation autour d'un axe orienté obliquement par rapport à la direction d'oscil station en balayage de la rampe. A la figure 7 les axes d'oscillation de chaque éjecteur ont été repérés 60 à 69, et l'on voit que ces axes sont dirigés deux à deux sensiblement orthogonalement et obliquement par rapport à l'axe longitudinal 51 d'oscillation de la rampe 50. L'osc;Llation de chaque tête d-éjecteur autour de son-axe peut être obtenue par le moyen d'un arbre 70 à cames entraîné~par un moteur 71, les cames entraSnant par des poussoirs et des biellettes convenablement orientées (non représentés aux dessins) les diverses têtes en oscillation et en synchronisme. A la figure 7, on a repéré en 80 à 89 respectivement les traces que forment sous elles les têtes d'éjection des fils lorsqu'elles oscillent ces traces se croisant. Les figures 8 à 10 permettent de se faire une idée plus précise du mouvement d'oscillation de chaque tête d'éjecteur. En se référant à la figure 8, on a illustré, par exemple, l'oscillation de la tête 40 d'un angle Y autour de son axe 60 oblique. La fréquence d'os cillation est choisie de façon que la vitesse de déplacement au sol de la projection de l'éjecteur soit supérieure à la vitesse de projection du fil à travers l'éjecteur. De façon plus précise, si la vitesse d'éjection du fil est par exemple V1 = 20 mètres par seconde, on s'arrange pour que, compte-tenu de la distance D séparant la rampe du sol, la vitesse V2 de déplacement de la trace t de l'éjecteur sur le sol soit supérieure à cette vitesse V1 de 20 mètres par seconde.De cette façon, on est assuré que le fil projeté dans la masse de sable sera tendu et non pas lache. Si l'on se reporte à la figure 11, on aperçoit ainsi les diverses traces 80 à 89 que laisseraient les fils sur la couche en formation si l'on arrêtait le balayage en oscillation /3 de la rampe autour de son axe 51. En fait, compte-tenu de cette oscillation /3 , il apparait que les fils sont déposés selon un enchevetrement complexe et régulier en restant toujours tendus au sein du matériau granulaire. En faisant référence aux figures 9 et 10 on voit que de façon pratique chaque éjecteur est constitué par une tete 90 recevant une amenée de fluide sous pression, par exemple de l'eau 91 qui sert à éjecter le fil 94. Le fil entre dans la tête 90 par un oeillet 92 constitué en un matériau tel qu'un alliage d'aluminium et de titane réduisant les frottements et il est entraîné en 93 dans la buse d'éjection de l'éjecteur. L'axe d'oscillation de l'éjecteur, tel que l'axe 60 s'il s'agit de l'éjecteur 40, est confondu avec l'axe de la conduite d'arrivée 91 d'eau sous pression. De la description qui précède, il apparaît que la machine décrite est d'emploi très souple, car il suffit, en réglant convenablement en site et en gisement l'orientation de la flèche d'intervenir dans la zone désirée de réalisation de l'ouvrage. L'inclinaison du déflecteur permet deviser précisément l'endroit que l'on veut recouvrir et l'amplitude de l'oscillation d du bouclier permet de régler précisément la profondeur p de la couche élementaire que l'on forme. L'épaisseur e de la couche est réglée par le débit de matériau et la vitesse de déplacement de L'engin. La longueur élémentaire de la couche 1 correspond sensiblement à la longueur du bouclier et de la rampe d'éjection de fil.Le débit de fil est réglé en fonction du débit de matériau et du choix pondéral que l'on a fait des proportions. L'angle A d'oscillation de la rampe d'éjecteurs est automatiquement ajusté comme mentionné plus haut pour correspondre à l'oscillation du bouclier. On est donc assuré de l'ar- mement correct de la couche e de matériau sur toute sa profondeur e. L'enchevètrement des fils dans toutes les directions est parfaitement obtenu par les doubles oscillations en sens contraire et orthogonal des éjecteurs individuels de la rampe. Par déplacement de la machine en bas du talus, il est possible de traiter toute la longueur désirée d'intervention en empilant successivement les couches.La profondeur de la couche, c'est-à-dire l'épaisseur de la paroi formée est réglée à chaque moment en fonction de la configuration finale que l'on veut donner à l'ouvrage. De façon pratique, la longueur de la fleche 2 permet de disposer de chaque côté d'elle, selon deux cantres, un nombre suffisant de bobines de fils 94 pour pouvoir, sans rechargement des bobines fonctionner continuellement pendant plus de 10 heures. On notera que compte-tenu de l'excellente qualité et régularité des dépôts formés, il sera possible de travailler avec des pourcentages encore réduits de fils textiles par rapport au matériau granulaire (sable ou autre) utilisé Avec une machine tracteur de type base de pelle hydraulique de 25 tonnes, il est possible par exemple de déposer 30 tonnes par heure de terrain convenablement renforcé presentant un dosage contrôlé de fils pouvant varier entre 1 et 2 fourmille, pondéral, selon les qualités recherchées de l'ouvrage et ses conditions d'utilisation. Le débit de fil peut être réglé aisément à chaque instant au moyen d'un réglage de la pression du fluide éjecteur. En qutre, bien qu'on n1 ait décrit l'utilisation de la machine qu'en liaison avec La formation d'un talus en surélévation, il est évident que la machine peut être utilisée pour d'autres sortes d'ouvrages, par exemple la construction de remblais à niveau ou de remblais en sous oeuvre, dans des tranchées ou autres REVENDICATIONS 1. - Machine pour la mise en oeuvre d'un procédé de formation de terrains renforcés formés d'un mélange tridimentionnel d'un matériau -granulaire et de fils textiles convenablement enchevetrés dans le mélange, ladite machine étant caractérisée en ce qu'elle comprend :: - un véhicule tracteur motorisé (1) équipé d'au moins une flèche (2) orientabte en site et en gisement, pourvu de moyens (19) pour amener sensiblement à l'extrémité de la flèche le matériau granulaire chargé au voisinage du sol, - des moyens (9) montés en tête de flèche assurant La projection du matériau granulaire selon un jet accéléré, - des éjecteurs de fils textiles (10) montés au voisinage de la tête de la flèche et dirigeant des fils vers la couche de terrain en formation, - des moyens de synchronisation faisant balayer sensiblement la même couche de terrain par ledit jet et par lesdits fils projetés. 2. - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de projection (9) de matériau granulaire comprennent - des moyens (21-24) de reprise et d'accéléra- tion du matériau en un jet granulaire, et - des moyens déflecteurs orientables (26) formant bouclier placés sur le trajet du jet. 3. - Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de reprise et d'accélération comprennent - un tapis à bande sans fin (21) tournant à vitesse élevée, - une goulotte (18) d'alimentation dudit tapis recevant le matériau granulaire arrivant à l'extrémité de la flèche, et - des moyens de suspension et d'orientation (11, 13, 16) de l'ensemble (9) formé par ladite goulotte et par ledit tapis à l'extrémité de Ladite flèche. 4. - Machine selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits éjecteurs de fils (40-49) sont montés sur au moins une rampe orientable (50) et ladite rampe, ainsi que lesdits moyens déflecteurs (26) sont reliés par un mécanisme à bras articulés (52, 53, 34, 30) lequel est actionné en mouvement angulaire alternatif de balayage d'amplitude réglable par un mécanisme moteur (33) à bielle (31) et bras de levier (34) réglables. 5. - Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les éjecteurs (40, 49) sont montés oscillant autour d'axes (60-69) orientés obliquement par rapport à la direction de l'axe d'oscillation (51) en balayage de la rampe (50). 6. - Machine selon la revendication 5 caractérisée en ce que les éjecteurs sont montés par paires autour d'axes orientés en se croisant sensiblement ortho gona lement. 7. - Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que la fréquence d'osciLlation des éjecteurs est réglée de façon que la vitesse de déplacement au sol (V2) de la projection de l'éjecteur soit supérieure à la vitesse (V1) de projection du fil à travers l'éjecteur. 8. - Procédé de formation de terrains renforcés, en forme de talus, constitués d'un mélange tridimentionnel d'un matériau granulaire et de fils textiles au moyen d'une machine selon L'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on procède en commençant par le bas pour finir en haut du talus à former, par couches successives de quelques centimètres d'épaisseur, que l'on superpose les unes aux autres en balayant pour chaque couche toute la profondeur t) par réglage convenable des angles de balayage conjugués du du déflecteur(26) et de la rampe des éjecteurs (50), on forme toute une couche sur la longueur déterminée d'intervention par déplacement du véhi cule tracteur (1) au pied du talus à former, et on modifie au fur et à mesure que le talus s'éléve, l'inclinaison en site de la flèche (2) et celle en gisement pour travailler dans les meilleures conditions tout en restant en pied du talus.