Brevet FR2595113A1 — publié le 19870904

La présente invention concerne un procédé pour distribuer du béton dans un trou foré lors d'un renforcement de roche par fils métalliques et béton suivant lequel: - un tuyau souple de distribution est poussé dans un trou, - du béton est pompé jusque dans le trou par l'intermédiaire du tuyau souple de distribution, et - le tuyau souple de distribution est retiré du trou vers l'extérieur d'une manière synchronisée avec le pompage du béton. Lors d'un renforcement de roche, des broches ou fils métalliques sont fixés au moyen de béton dans des trous- forés dans la roche en vue du renforcement de la roche dans des mines et des excavations. Le brevet suédois 7 901 616-8 décrit un disposi- tif de renforcement de roche dans lequel un tube de distribu- tion de béton est fixé sur un chariot qui est déplaçable le long d'une poutre portante et au moyen duquel le tube de distribution peut être poussé dans un trou foré dans la roche et être retiré de celui-ci. Du béton est distribué dans le trou foré au moyen de ce dispositif connu par poussée du tube de distri- bution jusqu'au fond du trou et par distribution de béton dans le trou en même temps que le tube de distribution à l'intérieur du trou est tiré vers l'extérieur. Pour le retrait du tube de distribution, le fonctionnement d'un moteur de déplacement du chariot portant le tube de distribution est synchronisé positivement avec le fonctionnement du moteur de la pompe de distribution de béton de manière que, en même temps que le tube de distribution se déplace vers l'exté- rieur dans le trou, du béton soit distribué dans le trou par l'intermédiaire du tube de distribution en quantité estimée comme suffisante pour remplir le trou. Cependant ce mode de distribution de béton est désavantageux par le fait qu'il ne fait pas en sorte d'une manière sûre que le trou foré soit effectivement rempli de la quantité de béton utilisée. Cela s'explique par le fait qu'il peut exister des parties désagrégées et fissurées dans la roche et que le béton peut pénétrer dans ces parties désagrégées et fissurées lorsqu'il est distribué dans le trou. Puisque le retrait du tube de distribution est synchronisé avec la distribution de béton, il en résulte dans un tel cas que le trou est rempli incomplètement du fait que la masse de béton destinée au trou pénètre dans les parties désagrégées et fissurées. D'autre part, on ne peut pas assurer avec cer- titude que la fissure a été remplie, même incomplètement, avec la masse de béton. En conséquence, le bétonnage de la roche peut rester incomplet. Le brevet suisse 615 245 décrit un procédé pour distribuer du béton dans un trou foré. Ce procédé est basé sur l'idée que le béton distribué dans le trou pousse le tube de distribution vers l'extérieur dans le trou propor- tionnellement au remplissage du trou avec du béton. Cependant la mise en oeuvre de ce procédé nécessite qu'un tuyau souple poreux et flexible soit poussé dans le trou foré en même temps que le tube de distribution de telle sorte que le tuyau souple entoure étroitement la partie d'extrémité du tube de distribution et que le béton s'écoule à l'intérieur du tuyau souple. Au moyen de ce procédé, il n'est pas possible de remplir des parties fissurées et désagrégées, même partiellement. Il a été proposé, dans le brevet finlandais 832 124, que la pression de remplissage de béton dans le trou foré soit utilisée pour fairetirerpositivementletube de distribution hors du trou au moyen d'un dispositif d'entraînement, en fonction de la pression de remplissage de béton existant dans le trou à chaque moment particulier. On est ainsi assuré que non seulement le trou foré mais également les parties fissurées et désagrégées ren- contrées le long du trou puissent être remplies de béton. Lorsque les fils métalliques sont longs, par exemple plus de 4 mètres, le poids du tube de distribution après qu'il a été rempli de béton, le frottement entre le tube et le trou, et la différence entre les diamètres du tube et du trou font en sorte que le tube de distribution n'agit plus comme un piston pour pousser le béton. Il est par consé- quent nécessaire de régler la vitesse de retrait du tube de distribution de manière qu'elle corresponde au débitdesortie delapoEpe, cequifait intervenir des facteurs incertains. L'objet de la présente invention est de créer un procédé qui remédie aux inconvénients précités et qui fasse en sorte que le trou foré soit rempli de béton même s'il existe des parties fissurées et désagrégées dans la roche. Cet objet est réalisé au moyen d'un procédé conforme à l'invention, qui est caractérisé en ce que la quantité de béton pompée dans le tuyau souple de distribution pour la distance de retrait dudit tuyau souple est supérieure à la quantité de béton qui remplirait un trou non fissuré lorsque le tuyau souple de distribution est retiré de ladite distance. L'invention est basée sur l'idée que le béton est pompé dans le trou foré d'une manière contrôlée avec un excès de par exemple 20 % par comparaison à la quantité de béton nécessaire pour le remplissage d'un trou sans fissures. S'il existe des fissures dans la roche, l'excès de béton pénètre dans les fissures. Lorsqu'on connaît le degré de rupture de la roche, l'excès de béton peut être ajusté en correspondance à la nature de la roche pour faire en sorte que le trou foré soit rempli. L'excès de béton pénètre dans les fissures et les fissures sont remplies seulement au voisinage du trou foré, ce qui est usuellement suffisant pour la fixation du fil métallique à l'intérieur du trou. Le pompage du béton peut être commandé sur la base de la distance de retrait du tuyau souple de distribution ou bien sur la base de la vitesse de retrait, de manière que la distribution de l'excès de béton dans le trou foré soit effectuée positivement en fonction du mouvement de retrait ou tuyau souple de distribution. Quand un trou est foré dans une roche, la profondeur du trou peut être mesurée pendant le forage de telle sorte que la distance entre le trépan de forage et l'ouverture du trou foré soit connue à chaque moment parti- culier. Quand le trépan de forage pénètre dans une grosse fracture de la roche, l'opérateur chargé du forage est averti de la crique ou de la cavité rencontrée par le mouvement de la machine de forage. La nature de la roche peut être déterminée sur la base des valeurs de profondeur des cavités rencontrees sur la longueur du trou foré. En mesurant le degré de déplacement du tuyau souple de distribution de béton, l'extrémité du tuyau souple de distribution peut être arrêtée en des points désirés à l'intérieur du trou foré. Quand le tuyau souple de distri- bution est poussé dans le trou, du béton peut être refoulé par pompage dans les cavités avant que le trou soit effective- ment rempli. Pendant que le tuyau souple de distribution est retire du trou, l'extrémité du tuyau souple peut être arrêtée dans les cavités et celles-ci peuvent être remplies simplement par pompage de béton. De petites fractures existant dans la roche et que l'opérateur n'a peut être pas remarquées en cours de forage sont remplies automatiquement par l'excès dosé de béton. L'invention concerne également un dispositif de distribution de béton destiné à la mise en oeuvre du procédé, ledit dispositif comprenant un tuyau souple de distribution qui peut être poussé dans le trou foré pour distribuer du béton dans le trou, une pompe primaire pour pomper du béton jusque dans le tuyau souple de distribution, et un mécanisme de déplacement pour pousser le tuyau souple de distribution dans le trou et pour le retirer du trou. Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend une pompe de dosage du type à piston qui est reliée à la pompe primaire et au tuyau souple de distribution pour recevoir une certaine quantité de béton provenant de la pompe primaire et pour le refouler jusque dans le tuyau souple de distribution, et en ce qu'un dispositif d'entraînement de la pompe de dosage est relié à un dispositif de mesure détectant le mouvement de retrait du tuyau souple de distribution pour la commande du dispositif d'entraînement de la pompe de dosage sur la base du mouvement de retrait du tuyau souple de distribution, ou inversement. La pompe primaire du dispositif remplit la pompe secondaire du dispositif à piston, qui agit comme un disposi- tif de dosage, de telle sorte que la pompe primaire n'effec- tue pas de course de pompage pour refouler du béton dans le trou tant que la pompe de dosage n'a pas été remplie correctement. La course de la pompe de dosage est proportion- nelle à la dis-tance de retrait du tuyau souple de distribu- tion par quantité unitaire dosée de béton de la pompe de distribution. Du fait de l'existence de la pompe de distribu- tion, la quantité de béton refoulée dans le trou par pompage est connue avec précision. A cause des fuites et des pertes de pompage, des pompes à béton classiques ne fournissent pas une information suffisamment fiable sur la quantité réelle de béton pompé. La course de la pompe de dosage peut être rendue proportionnelle au mouvement de retrait du tuyau souple au moyen d'une commande de suivi électrohydraulique ou hydrauli- que. La vitesse de course de la pompe de csage peut être commandée par détection de la vitesse de retrait du tuyau souple de distribution. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 montre schématiquement le principe de fonctionne- ment d'un dispositif de distribution de béton approprié pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, et la figure 2 est une vue en coupe axiale à échelle agrandie d'un tuyau souple de distribution placé à l'intérieur d'un trou foré. La figure 1 du dessin représente un tuyau souple de distribution 1 d'un dispositif de distribution de béton, ledit tuyau souple étant supporté par un système.à flèche et par une poutre de distribution installée sur un organe porteur (non représenté), comme cela a été décrit par exemple dans le brevet finlandais 832 1Z4 au nom de la Demanderesse et qui décrit un dispositif de renforcement de roche par fils métalliques. Le tuyau souple de distribution traverse un mécanisme de déplacement 2 au moyen duquel ce tuyau souple est déplaçable axialement. Le mécanisme de déplacement est - actionné par un dispositif d'entraînement 3, par exemple un moteur hydraulique. Pour le pompage de béton, le dispositif comprend une pompe primaire 4 qui peut être de tout type approprié, de préférence une pompe à piston à simple ou double effet. Le dispositif d'entraînement 5 de la pompe est de préférence un vérin hydraulique. Le côté d'entrée de la pompe est relié- par un conduit, par l'intermédiaire d'unevalve arrière 7, à un récipient 8 de distribution de béton. Les moyens de pompage de béton comprennent en outre une pompe de dosage 9 du type à piston et à simple effet, dont le côté d'entrée est relié par un conduit 10 et par l'intermédiaire d'une valve arrière 11 au côté de décharge de la pompe primaire. Le dispositif d'entraînement 12 de la pompe de dosage est de préférence un vérin hydraulique. Le côté de décharge de la pompe de dosage est relié au tuyau souple de distribution 1, comme illustré par la ligne en trait interrompu 13. Un dispositif de mesure 14 est prévu sur le trajet du tuyau souple de distribution en vue de détecter les mouve- ments axiaux du tuyau souple de distribution. Le dispositif de mesure est agencé pour commander le fonctionnement du disposi- tif d'entraînement de la pompe de dosage, comme indiqué par la ligne de jonction 15. La commande peut être effectuée, par exemple, d'une manière telle que la course de pompage de la pompe de dosage couvre une certaine distance pour un certain nombre de tours du galet de mesure du dispositif de mesure. L'objectif consiste à proportionner le mouvement du tuyau souple de distribution au pompage effectué par la pompe de dosage de manière qu'un certain déplacement axial du tuyau souple de distribution corresponde à une certaine quantité de béton refoulé par la pompe de dosage. La commande de synchronisation entre le dispositif de mesure et le dispo- sitif d'entraînement de la pompe de dosage peut être effec- tuée en relation avec une commande de suivi électrohydraulique ou hydraulique. Le dispositif d'entraînement 12 de la pompe de dosage est lui-même monté de façon à commander le dispo- sitif d'entraînement 5 de la pompe primaire, comme indiqué 7- par la ligne de jonction 16, afin que la pompe primaire soit enclenchée après que la pompe de dosage a terminé la course de pompage de béton, et il assure la course de retour du piston de la pompe de dosage et le remplissage de la pompe de dosage avec du béton. Après que la pompe de dosage a terminé la course de retour, la commande arrête la pompe primaire. La commande de synchronisation entre le dispositif de mesure et la pompe de dosage amorce la course de pompage de la pompe de dosage quand le tuyau souple de distribution à l'intérieur du trou foré commence à se déplacer vers l'extérieur. Le dispositif fonctionne de la manière suivante. La pompe primaire remplit la pompe de dosage avec une certaine quantité dosée de béton. Après que le tuyau souple de distribution a été poussé dans un trou 18 foré dans une roche 17 au moyen du mécanisme de déplacement et après que le mécanisme de déplacement a commencé à tirer le tuyau souple de distribution vers l'extérieur dans le trou, le galet du dispositif de mesure commence à rouler sur le tuyau souple de distribution et réagit à son mouvement de retrait en transmettant une impulsion d'amorçage au disposi- tif d'entraînement de la pompe de dosage. La pompe de dosage produit alors une course qui est proportionnée au mouvement de retrait du tuyau souple de sorte que du béton est refoulé dans le tuyau souple à partir de la pompe puis jusque dans le trou proportionnellement au mouvement de déplacement du tuyau souple vers l'extérieur dans le trou. Conformément à l'invention, la course de la pompe de dosage, c'est-à-dire la quantité dosée de béton qui est refoulé dans le tuyau souple de distribution est proportionnée au:couvement de retrait du tuyau souple de distribution d'une manière telle que la quantité de béton refoulé jusque dans le trou soit en excès par comparaison à la quantité qui serait théoriquement suffisante pour remplir le trou foré si celui- ci était sain, c'est-à- dire ne comportait pas de parties fissurées ou désagrégées. Cet excès peut être par exemple de % et il peut être augmenté ou diminué en fonction des caractéristiques de la roche en question. Une roche comportant un nombre relativement grand de fissures nécessite un plus grand excès de béton qu'une roche comportant relativement peu de fissures. L'excès de béton pénètre dans les parties désagrégées et fissurées pendant le pompage. Lorsque les trous à renforcer sont longs, il peut être nécessaire de remplir la pompe de dosage plusieurs fois, et alors le mécanisme de déplacement du tuyau souple de distribution est arrêté pendant le remplissage. Quand le trou foré est rempli de béton, le mouvement du tuyau souple de distribution peut être arrêté dans des cavités observées à l'avance afin de refouler du béton dans celles-ci au moyen de la pompe de dosage pendant que la commande de synchronisation entre le dispositif de mesure et le dispositif d'entraînement est désactivée. Les cavités peuvent être remplies de façon analogue lorsque le tuyau souple de distribution est poussé dans le trou. De l'air peut parvenir dans la pompe quand du béton est refoulé au moyen de la pompe primaire. Cet air peut être évacué par l'intermédiaire d'un ou plusieurs orifices 19 qui sont ménagés dans le tuyau souple de distribution à une distance L de l'extrémité du tuyau souple. Pendant le pompage de béton, la masse de béton s'écoule lentement en sortant par le ou les petits orifices tandis que l'écoulement principal est déchargé à l'extrémité du tuyau souple de distribution. Lorsqu'une bulle d'air arrive dans l'orifice, elle est aisé- ment évacuée par l'intermédiaire du petit orifice, sous l'effet de la pression agissant sur elle dans le tuyau souple. La distance L est fonction de la longueur des trous à forer et de l'excès de béton réglable. Si le trou foré est sain, l'excès de béton ne doit pas dépasser la distance L après le remplissage du trou foré. Les orifices du tuyau souple doivent être positionnés à l'extérieur de la colonne de béton distribué sur toute la longueur du trou foré,de telle sorte que l'air peut être déchargé dans l'espace libre. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. A la place d'une commande de la course ou de la vitesse de pompage sur la base de la distance dont le tuyau souple de distribution est retiré ou bien de la vitesse du tuyau souple, il est possible de commander le mouvement de retrait ou la vitesse du tuyau souple en relation avec la course ou la vitesse de pompage. REVENDICATIONS 1. P.rocédé pour distribuer du béton dans un trou foré lors d'un renforcement de roche par fils métalliques et béton, suivant lequel: - un tuyau souple de distribution (1) est poussé dans un trou (18), - du béton est poussé jusque dans le trou par l'intermédiaire du tuyau souple de distribution, et - le tuyau souple de distribution est retiré du trou vers l'extérieur d'une manière synchronisée avec le pompage du béton, caractérisé en ce que la quantité de béton refoulé par pompage dans le tuyau souple de distribution (1) pour la distance de retrait dudit tuyau souple est supérieure à la quantité de béton qui remplirait un trou sain quand le tuyau souple de distribution est retiré sur ladite distance. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de béton est d'autant plus grande que la roche (17) est plus fracturée autour du trou foré (18). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la quantité de béton est refoulée par pompage propor- tionnellement au mouvement de retrait du tuyau souple de distribution (1). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la longueur de la course de pompage de la pompe à béton (9) est commandée sur la base de la distance de retrait du tuyau souple de distribution (1), ou inversement. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vitesse de la pompe à béton (9) sur sa course de pompage est commandée sur la base de la vitesse de retrait du tuyau souple de distribution (1), ou inversement. 6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, lorsque le tuyau souple de distribution (1) est poussé dans le trou foré (18), l'extrémité du tuyau souple (1) est arrêtée dans des fissures, cavités et analogues observées pendant le forage du trou, et du béton est refoulé par pompage dans le tuyau souple de distribution. 7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, lorsque le tuyau souple de distribution (1) est tiré vers l'extérieur du trou foré (18), l'extrémité du tuyau souple est arrêtée dans des fissures, des cavités ou analogues observées en cours de forage, le pompage du béton étant poursuivi. 8. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le béton est d'abord pompé au moyen d'une pompe primaire (4) jusque dans une pompe de dosage (9) du type à piston, en ce que le piston est ensuite pompé par la course de pompage de la pompe de dosage jusque dans le tuyau souple de distribution en même temps que ce tuyau est tiré vers l'extérieur à l'intérieur du trou foré et en ce que la pompe primaire est arrêtée pendant la durée de la course de pompage de la pompe de dosage. 9. Dispositif pour distribuer du béton dans un trou foré lors d'un renforcement de roche par fils métalliques et béton, comprenant: - un moyen de distribution (1) qui est poussé dans un trou foré (18) pour garnir de béton ledit trou, - une pompe primaire (4) pour pomper du béton dans le tuyau souple de distribution, et - un moyen de déplacement (2) pour pousser le tuyau souple de distribution dans le trou et pour le retirer de celui-ci, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe de dosage (1) du type à piston qui est reliée à la pompe primaire (4) et au tuyau souple de distribution pour recevoir du béton provenant de la pompe primaire et pour le refouler dans le tuyau souple de distribution, et en ce qu'un dispositif d'entraînement (12) de la pompe de dosage est relié à un dispositif de mesure (14) détectant le mouvement de retrait du tuyau souple de distribution pour commander le dispositif d'entraînement de la pompe de dosage sur la base du mouvement de retrait du tuyau souple de distribution, ou inversement. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pompe de dosage (9) est adaptée pour refouler dans le tuyau souple de distribution une quantité de béton correspondant à une course de la pompe pour une oertaine distan- ce de retrait du tuyau souple de distribution, ladite quantité de béton étant supérieure à la quantité de béton nécessaire pour remplir un trou sain de béton quand le tuyau souple de distribution est retiré de ladite distance.