Brevet FR2579265A1 — publié le 19860926

Procédé et dispositif de creusement de puits. La présente invention a trait à un dispositif de creusement de puits, applicable notamment au creusement de puits dans des conditions où le puits est rempli partiellement ou totalement d'eau pendant son creusement. L'invention a également trait a un procédé de creusement mettant en oeuvre ce dispositif. Il existe déjà un certain nombre de dispositifs destinés à creuser des puits verticaux dans des terrains divers. Ainsi, on connaît, par exemple, un dispositif décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3 894 587 déposé le 7 décembre 1973. Ce dispositif comporte deux têtes de havage rotatives tournant autour de deux axes parallêles en des sens opposés pour ramener les déblais entre les deux têtes, où ils sont aspirés dans une gaine d'évacuation. De tels dispositifs, qui sont couramment utilisés, ne permettent cependant pas de réaliser des puits avec descente simultanée d'un cuvelage. En outre, ils ne sont pas pratiques pour réaliser des puits ayant des longueurs quelconques ou variables. En particulier, il est également impossible, à l'aide de tels dispositifs, de réaliser des variations et notamment des augmentations de longueur au fond du puits ou à une certaine distance entre le fond et la surface. Il existe également un certain nombre de dispositifs qui possèdent un certain degré d'automatisation et un certain niveau de performance mais ils demandent l'utilisation d'une puissance très élevée, présentent un poids et un encombrement de matériel très importants et demandent d'arrêter les opérations de creusement pendant la mise en place d'un élément de cuvelage en tête du puits, de sorte que, pour les puits de dimensions un peu importantes, les vitesses de creusement qui peuvent être atteintes sont a peine de l'ordre de 1 mètre par jour. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir un procédé et un dispositif de creusement de puits qui permettent de creuser des puits à section rectangulaire quelconque ou variable en augmentant notablement la vitesse de creusement pour des puits de grandes dimensions tout en diminuant considérablement le poids et l'encombrement du matériel et, par la, le coût de l'investissement. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui permette la construction d'un cuvelage à la surface sans provoquer d'interruption du creusement dans la construction du cuvelage. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui permette de travailler dans des puits inondés ou sous l'eau. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif capable d'être utilisé dans toutes sortes de terrains. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui puisse être automatisé. Un autre objectif encore de l'invention est de fournir un tel dispositif qui soit économique et facile à utiliser. L'invention a pour objet un;dispositif de creusement de puits verticaux, caractérise en ce qu'il comporte, sur un équipage, au moins une paire de têtes de havage rotatives dont les axes de rotation sont sensiblement horizontaux, lesdites têtes étant montées sur des supports respectifs, tels que, de préférence, des bras pivotants montés sur ledit équipage pour pouvoir être déplacés, chaque fois dans un plan vertical, et de façon symétrique, entre une position centrale proche de l'axe du puits et une position périphérique attenante à la paroi du puits en cours de formation, et des moyens pour soulever et- abaisser les têtes de havage, les différentes têtes étant réparties de façon que les composantes horizontales des réactions produites par leur travail s'annulent réciproquement. De façon avantageuse, les supports des têtes sont, de préférence, des bras pivotants montés sur l'équipage et portant chacun un outil ou tête à son~extrémité inférieure, chaque bras de la paire étant articulé par son extrémité supérieure a un axe horizontal de l'équipage, des moyens, tels que par exemple des vérins, permettant de faire pivoter le bras autour de l'axe entre la position repliée dans laquelle les deux têtes de la paire sont dispo sées au voisinage l'une de l'autre et la position écartée dans laquelle les bras sont inclinés au maximum à 11 écart de la première position. De préférence, chaque bras porte un moyen moteur, ou autre tel que moteur électrique/,assurant la rotation de sa tête, afin d'éviter des moyens de transmission de mouvements. Egalement, a chaque tête est, de préférence, associé un moyen d'évacuation de déblais tel qu'une gaine d'aspiration de déblais, le dispositif comportant ainsi, au moins dans la partie inférieure, deux gaines par paire de têtes tournant-es. On peut ainsi faire travailler les têtes chaque fois dans un plan de déplacement vertical, ce qui permet de creuser, sans déplacement autre que vertical du disposi tif, des puits rectangulaires dont la largeur est égale a la largeur de creusement des têtes rotatives et dont la longueur est au moins égale a la longueur de creusement de la paire de têtes lorsqu'elles sont en position rapprochée, c'est-a-dire environ deux diamètres de tête, et au plus égale à la longueur de creusement lorsque les deux têtes d'une paire sont en position écartée au maximum. Selon une variante du procédé selon l'invention~, on peut creuser des puits rectangulaires dont la longueur peut varier, à une profondeur quelconque, en fonction du degré d'écartement des têtes qui a été réalisé au niveau considéré. Ainsi, par exemple, on peut creuser des puits ayant une partie supérieure plus longue que la partie inférieure ou une partie inférieure plus longue que la partie supérieure ou une partie intermédiaire plus longue ou plus courte que les parties supérieure et inférieure. On peut également, selon un perfectionnement du procédé, creuser des puits ayant une section, en général, rectangulaire ou formés de la juxtaposition de plusieurs rectangles. Conformément à ce perfectionnement, on peut également creuser des puits par havage d'un cuvelage rectangulaire, dans lesquels la largeur du cuvelage est supérieure à la largeur des têtes et la longueur du cuvelage est supérieure à la longueur des têtes lorsqu'elles sont rapprochées, c'est-a-dire à un double diamètre de têtes, et inférieure à la longueur maximale possible de puits. De préférence, dans un tel procédé de havage, on procède en creusant le fond, par exemple, tout d'abord dans une partie médiane mais sans aller jusqu'au deux extrémités de façon a laisser deux parties en longueur permettant de supporter le cuvelage, après quoi on procède a des creusements latéraux de part et d'autre du creusement central, y compris sous le cuvelage, pour, à la fin, ramener le dispositif en position centrale et procéder simultanément au creusement des deux parties restantes, qui supportent le cuvelage, jusque sous le cuvelage, un moyen de détection de descente de cuvelage, sensible aux mouvements de celui-ci, commandant alors le retrait immédiat des têtes depuis la position écartée vers la position rapprochée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente une vue schématique en élévation d'un dispositif selon l'invention la figure 2 représente une vue schématique de dessus des deux têtes de la paire de têtes, le reste. du dispositif étant supprimé la figure 3 représente schématiquement une tête d'attaque déposée, vue de dessus la figure 4 réprésente une vue schématique de différentes formes de puits susceptibles d'être creusés grâce à l'invention la figure 5 représente une vue schématique en élévation du dispositif en cours de havage d'un puits avec cuvelage la figure 6 représente une vue schématique de dessus de ce puits en cours de creusement Le dispositif représenté comporte un équipage 1 suspendu par son extrémité supérieure à des câbles, chaînes ou autres liens non représentés et qui permettent de descendre et de remonter le dispositif à partir de moyens disposés à la surface en tête du puits et comportant un ou des treuils convenables. Sur la tête 1, autour d'axes 2 sont articulés, de façon pivotante, deux bras 3 ayant, par exemple, la forme de caissons allongés et aplatis et portant à leur extrémité inférieure un axe horizontal 8 autour duquel peut tourner une tête d'attaque 9 formée d'un tambour à la périphérie duquel sont montés des pics usuels 9a. Le nombre des pics, leur disposition et leur inclinaison par rapport a la surface cylindrique du tambour 9 peuvent être déterminés par un homme de l'art en fonction de ses connaissances usuelles en matière de creusement de terrain. A titre d'exemple, on peut se référer aux pics représentés dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 894 587. Les têtes 9 sont entraînées en rotation, soit directement par des moteurs électriques calés sur l'axe 8, soit par l'intermédiaires de pignons et axes d'entraînement, l'ensemble de la transmission étant alors contenu dans le bras 3 correspondant. Les bras 3 peuvent être pivotés dans un même plan vertical, et ceci symétriquement l'un par rapport à l'autre et, à partir de la position centrale représentée en trait plein sur la figure 1 vers une position périphérique extrême représentée en trait mixte sur cette figure et vice versa, et ceci sous l'action de vérins 10 portés par l'équipage 1. Compte tenu du sens de rotation des têtes 9 autour de leur axe 8, représenté par les flèches correspondantes, le travail de havage s'effectue en partant de la position centrale représentée en trait plein vers la position périphérique représentée en trait mixte. A l'arrière et le long des bras se trouve disposée chaque fois une canalisation ou un conduit 11 qui aboutit au voisinage de la tête d'attaque 9 où il présente un déflecteur disposé de façon à permettre au flux de liquide, qui remonte à travers le conduit 11 sous l'effet de moyens de pompage (non représentés), d'entraîner les déblais provenant du travail des têtes 9. L'équipage 1 peut éventuellement encore présenter des moyens (non représentés) lui permettant d'être temporairement solidarisé d'un cuvelage, ces moyens pouvant être, par exemple, des patins qui s'étendent transversalement depuis l'équipage pour s'appliquer contre la face interne du cuvelage et qui peuvent être rétractés lorsque l'on désire désolidariser le dispositif d'avec le cuvelage. Le fonctionnement est le suivant A partir de la position représentée sur la figure l dans laquelle les têtes 9 reposent sur le fond du puits, on fait tourner les têtes dans le sens des flèches tout en aspirant les déblais. Les têtes s'enfoncent dans le sol et l'on agit alors sur les vérins 10 pour écarter progressivement les deux bras l'un de l'autre, provoquant ainsi la formation d'une tranchée dont la largeur est sensiblement égale à la largeur des têtes 9 et dont la longueur est égale au double du diamètre des têtes 9 si les têtes restent rassemblées et supérieure au double du diamètre si l'on écarte les têtes, la longueur extrême étant par exemple dans le cas du dispositif représenté sur la figure 1, d'environ 6 diamètres de tête 9.On voit sur la figure 2, les différentes positions des têtes 9 vues de dessus, l'ensemble formant la trace de cette tranchée. Une fois que les têtes ont été amenées a leur position extrême, on ramène les têtes vers le centre et on procède à une nouvelle passe permettant de creuser une nouvelle tranchée et ainsi de suite jusqu'a obtention d'un puits rectangulaire de profondeur desirée. Pendant ce travail, les forces de réaction qui sont produ-ites par les deux têtes 9 s'équilibrent de sorte qu'-aucun effort substantiel tendant à dévier le dispositif n'existe. Le dispositif décrit peut travailler dans des puits à sec avec aspiration d'air pour évacuer les déblais mais peut également, et de façon avantageuse, travailler dans des puits sous l'eau. On a représenté sur la figure 4, de façon schématique, des puits dans le sens de la longueur, la profondeur des puits pouvant bien entendu être quelconque. Le puits 12 correspond a un puits de longueur minimale de 2 diamètres de tête 9 comme représenté sur la figure 2. La figure 4 représente en 13 un puits de longueur maximale, comme représenté en traits interrompus sur la figure 2. Le puits 14 possède une partie supérieure de même longueur que le puits 13 et une partie inférieure de même longueur diminuée que le puits 12. Le puits 15 présente une partie supérieure de faible longueur et une partie inférieure formant un élargissement de grande longueur. Le puits 16 présente un élargissement intermédiaire de grande longueur. On se réfère maintenant aux figures 5 et 6. La paroi interne du puits est recouverte d'un cuvelage 17 de forme rectangulaire dont l'élément inférieur présente, sur toute la périphérie du rectangle, une trousse coupante usuelle 18. Le fonctionnement est le suivant Au début d'une passe, le cuvelage est- supporté par sa partie inférieure sur deux parties latérales 19 non creusées. Par contre, la partie centrale 20 s'étendant entre les deux parties de support 19 et ayant la largeur de la tête 9, est creusée, de même que deux parties latérales 21 qui, elles, sont creusées sur toute leur longueur. On a représenté par 22 la paroi du puits. A partir de ce moment, on creuse les zones 20 et 21 de façon que la hauteur des parties 19 non creusées devienne supérieure à deux diamètres de tête 9. Pour cela, on creuse la zone 20 en maintenant les deux bras 3 rassemblés, comme représenté dans la position en trait plein de la figure 5. On creuse les parties 21 après déplacement en direction de la largeur de l'équipage, le creusement s-' effectuant depuis la position centrale rapprochée jusqu'a la position écartée représentée en trait mixte sur la figure 5. Après cela, on ramène l'équipage dans la position centrale, les bras étant rapprochés, c'est-a-dire dans la zone 20, on soulève l'équipage vers le haut et l'on écarte alors les bras pour attaquer les ' parties 19, lesquelles sont creusées mais seulement sur une hauteur d'environ 1 diame- tre, dans la position des têtes représentée sur la figure 5. A un certain moment, la trousse coupante 18 n'est plus supportée et le cuvelage 17 se met à descendre. Ce mouvement est instantanément détecté par des moyens de détection convenables, ce qui provoque un retrait immédiat vers la position centrale représentée en trait plein sur la figure 5.Le cuvelage descend et est arrêté par le reste de la partie 19 qui n' a pas été creusé, après quoi on descend l'équipage pour creuser à nouveau la partie 20 puis les parties 21 et ainsi de suite. Pendant le creusement, les déblais sont aspirés par les gaines 11. On comprend que le creusement par havage se poursuit sans aucune interruption, l'évacuation des déblais ne prenant pas davantage de temps. Le bord supérieur du cuvelage 17 est, bien entendu, libre d'accès puisque les moyens de levage peuvent être conçus pour prendre appui sur le sol et dégager complètement le bord supérieur du cuvelage. On peut donc prolonger le cuvelage à sa partie supérieure au fur et à mesure qu'il descend. Dans ce qui précède, on a compris que l'on désigne par profondeur la dimension verticale du puits, par longueur la dimension horizontale la plus importante (appelée parfois largeur dans le langage technique) et par largeur la deuxième dimension horizontale (appelée parfois épaisseur dans le langage technique). Bien que l'invention ait été décrite a propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications sans pour cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. Ainsi, on -peut utiliser le dispositif selon l'invention pour réaliser, de façon améliorée, les parois bétonnées, c'est-à-dire les parois armées et coulées dans le sol et qui comportent des éléments ou panneaux primaires séparés par des espaces de terrain formant coffrage des extrémités voisines de deux panneaux consécutifs. De façon habituelle, ces espaces, qui vont être creusés pour couler le panneau secondaire interposé entre deux panneaux primaires, ont une longueur un peu inférieure à deux diamètres de tambour de tête afin que les outils puissent mordre dans le béton des deux extrémités voisines. des panneaux primaires, assurant après bétonnage une bonne étanchéité. Conformément à l'invention, on peut prévoir des espaces de longueur supérieure, par exemple de six diamètres de tambour environ, que l'on creuse en mordant sur le béton des panneaux secondaires de plus grandes dimensions et réduire le nombre des joints. De préférence, on peut d'abord creuser l'espace, puis mordre dans le béton au cours de la remontée du dispositif. REVENDICATIONS 1. Dispositif de creusement de puits verticaux, caractérisé en ce qu'il comporte, sur un équipage (1), au moins une paire de têtes de havage rotatives (9) dont les axes de rotation (8) sont sensiblement horizontaux, lesdites têtes (9) étant montées sur des supports respectifs (3) montés sur ledit équipage (1) pour pouvoir être déplacés, chaque fois dans un plan vertical, et de façon symétrique entre une position centrale proche de l'axe du puits et une position périphérique attenante à la paroi du puits en cours de formation , et des moyens pour soulever et abaisser les têtes de havage (9), les différentes têtes (9) étant réparties de façon que les composantes horizontales des réactions produites par leur travail s'annulént réciproquement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les têtes (9) sont fixées à l'extrémité de bras (3) montés pivotants sur l'équipage mobile (1) grâce a des moyens moteurs (10). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bras comportent des moyens moteurs pour les têtes (9). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce qu'à chaque tête est associée une gaine ou conduit (11) d'évacuation des déblais. 5. Procédé de creusement de puits mettant en oeuvre le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérise en ce que, pour creuser un puits, on réalise au moins une tranchée en partant de la position dans laquelle les têtes sont rapprochées et en écartant progressivement les têtes symétriquement l'une de l'autre, le puits étant constitué par le creusement de tranchées successives. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on fait varier l'écartement des têtes, et donc la longueur du puits, pour obtenir des puits de longueurs variables. 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel on réalise un puits par havage avec un cuvelage rectangulaire dans lequel la largeur du cuvelage est supérieure a la largeur des têtes et la longueur du cuvelage est supérieure å la longueur des têtes lorsqu'elles sont en position rapprochée, caractérisé en ce que l'on creuse les zones (20 21) y compris sous le cuvelage, en laissant deux zones (19) non creusées pour soutenir le cuvelage, que l'on creuse ensuite lesdites zones (19), simultanément jusqu'à la descente du cuvelage, que l'on détecte la descente du cuvelage et que l'on ramène immédiatement les têtes l'une vers l'autre a l'écart du cuvelage. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on creuse un puits entre les extrémités de deux panneaux primaires de paroi bétonnée en mordant dans le béton desdits extrémités.