Brevet FR2609307A1 — publié le 19880708

La présente invention concerne les procédés pour la réalisation de pieux forés à la tarière continue et moulés dans le sol par injection centrale de béton. I1 existe de nombreux dispositifs mettant en oeuvre une table de rotation solidaire du sommet d'une tarière à âme creuse de faible alésage, de l'ordre de 100 mm, qu'elle visse dans le sol. Une fois la profondeur atteinte, celle-ci est remontée en entrainant entre ses pales, le sol, le béton étant injecté par l'âme creuse en concomittance, pour remplir le vide dégagé par la tarière. De nombreux inconvénients résultent de ce système : . le nettoyage des pales est fait manuellement ou à l'aide de pales qui coin cent, car le matériau remonté colle plus ou moins entre les pales. . Lorsque la longueur de la tarière est importante, la table de rotation qui est lourde doit être remontée très haut, ce qui altère la stabilité de l'en- gin porteur de l'ensemble. . Il est difficile d'cher convenablement le pieu, car les armatures doivent être descendues, une fois le béton mis en oeuvre. . Le bétonnage n'est pas régulier et il y a risque de vides. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en faisant coulisser sur un mât, d'une part une table de rotation creuse et d'autre part, une tête supérieure. La table de rotation creuse a pour fonction d'entrainer la tarière qui passe à l'intérieur de la dite table. La tête supérieure a pour but de tenir le sommet de la tarière et de permettre sa libre rotation ou au contraire, la blocage du mouvement rotatif. Ces deux organes mécaniques sont reliés entre eux de telle sorte qu'ils puissent se déplacer l'un par rapport à l'autre. La table de rotation porte en partie basse, qui est rotative, un couteau dont la forme permet, lorsqu'il tourne autour de l'rame de la tarière, de nettoyer l'espace entre les pales. Ce couteau comporte en partie supérieure un épaulement qui vient en butée sur deux crans soudés sur la pale, ce qui permet l'entrainement en rotaticn,du train de tarière creuse dans les deux sens. Pour démontrer les avantages principaux de la présente invention, nous allons décrire le mode opératoire des pieux qui en découlent. En phase forage, la tête supérieure laisse libre tout mouvement de la tête et la table de rotation est maintenue de telle sorte que son couteau épaule le cran de la pale choisie, ce qui permet d'entrainer en rotation la tarière creuse et de la visser dans le sol. Nous voyons ainsi qu'il n'est pas nécessaire de remonter très haut la table de rotation qui, de ce fait, peut être lourde et puissante. En phase bétonnage, c'est-à-dire, remontée du train de tarière, c'est la tête supérieure qui bloque le mouvement de rotation de celui-ci et remonte l'ensemble. Par contre, la table de rotation qui est laissée libre de toute translation, fait tourner son couteau dans l'espace annulaire des pales, qu'il nettoye des matériaux remontés. Cette disposition mécanise l'extraction des déblais, ce qui est primordial pour les gros diamètres de forage. La possibilité de disposer une table de rotation puissante, de l'ordre de 20 Tm de couple par exemple, permet d'entraîner des tarières possédant une âme alésée de 300 à 400 mm et même plus, pour loger des armatures. En outre, dans la présente invention, on peut remplacer la tête supérieure par une véritable table de rotation de couple plus faible, de l'or- dre par exemple de 3 Tm et dans ce =.s, entraîner indépendamment à l'aide d'un train de tiges intérieur, une pointe de coupe, coulissant à l'intérieur de la tarière creuse précédente et donc cette application de la présente invention, offre le très important avantage de pouvoir réaliser un pieu foré et armé performant, grâce au mode opératoire suivant L'ensemble tarière à âme creuse gros alésage et- pointe de coupe, est enfoncé dans le sol, la tête de coupe obturant l'extrémité basse de la tarière et travaillant même à l'avancement si nécessaire, avec possibilité dans les terrains très compacts, d'injecter de la bentonite par le train de tiges.La bentonite ramollit le terrain et lubrifie les pales et les parois de la tarière creuse, ce qui rend très aisée la remontée des cuttings de forage. Lorsque la profondeur est atteinte, la pointe de coupe est'remontée avec injection de bentonite pour remplir l'espace intérieur de la tarière creuse et neutraliser toute arrivée d'eau ou de matériaux depuis le fond. La cage d'armatures est descendue, puis le train de tiges à son tour, Sans la pointe de coupe. Le béton peut donc être injecté depuis le fond; il remplit partiellement la tarière creuse qui est alors remontée avec le train de tiges, toujours plongé dans le béton.Ce dernier est injecté avec un débit supérieur au volume à remplir, ce qui permet de chasser la bentonite par le haut. I1 n'y a donc plus de risque de coupure du pieu, car il suffit de surveiller l'évacuation de la bentonite pour savoir qe la réserve de béton est toujours suffisante pour assurer un bon moulage. Pour la bonne compréhension des nouveautés de cette invention, nous allons décrireles planches de dessins suivantes, d'où il découlera d'autres avantages que ceux précédemment décrits- et qui ne sont pas limitatifs . La Fig. 1 représente l'ensemble de forage, . La Fig. 2 représente plus particulièrement l'entrainement des pales, . Les Fig. 3 à 6 représentent les quatre phases de réalisation d'un pieu fo ré à la tarière ayant une âme creuse gros alésage. Sur la Fig. 1, se trouve repéré par 1, le mât de forage sur lequel coulissent la table de rotation 2 et la tête supérieure 3; la liaison de ces deux appareils est assurée sur le dessin par un treuil hydraulique 4 manoeuvrant un moufflage 5; on peut prévoir d'autres systèmes d'asservissement, tel que vérin hydraulique; un treuil 6 manoeuvre la tête supérieure 3 grâce à un moufflage 7; un treuil 8 manoeuvre la table de rotation grâce à un moufflage 9.. La Fig. 2 montre plus particulièrement le crantage 10 avant et 11 arrière d'une pale 14 ainsi que ltépaulement 12 porté par le couteau 13, lui même solidaire de la partie tournante 2a de la table de rotation 2. Pour entraîner la tarière 15, on présente la table 2 à la hau teur de la pale 14, grâce au treuil 4 en faisant tourner le couteau à l'en- vers pour qu'il remonte entre les pales, puis on enclanche ltépaulement 12 dans les crans 10 et 11 en pivotant légèrement le couteau en avant et arriè re, tout en remontant la table. Une fois ltépaulement engagé, on le maintent en place en assurant une force de traction permanente entre la table de rotation 2 et la tête supérieure 3. La tarière est vissée dans le sol en relâchant au furet à mesure le treuil 6. Si le sol -est suffisamment compact pour s'opposer à la descente de l'ensemble, le treuil 8 peut tirer l'équipage vers le bas. Lorsque la table de rotation 2 est arrivée au bas, le treuil 4 est relaché, ce qui a pour effet de libérer l'épaulement 12 des crans 10 et 11 et la table peut remonter de nouveau pour se présenter à hauteur d'une mou- velle pale 14, également munie des crantages 10 et 11, la tarière pouvant comporter un certain nombre de pales de ce type, échelonnées selon une distance choisie. Le bétonnage intervient par passage dans l'alésage central selon les procédés habituels, si l'alésage de l'âme de la tarière est de faible diamètre, de l'ordre de 100 mm, la tarière étant remontée concomlttamment. Au cours de cette remontée, la table 2 entraîne le couteau 13 par rotation entre les pales à une vitesse compatible avec le pas des dites pales, le couteau étant conformé à la manière d'un socle de charrue, pour éjecter vers l'extérieur, les matériaux de forage. Pour un alésage conséquent, ctest-à-dire 300 ou 400 mm et même plus, 1a présente invention met en oeuvre un autre mode opératoire. La tarière creuse 16 représentée sur la Fig. 3 est obturée par une pointe de coupe 17, qui peut, à l'aide des tiges 18, être entrainée par la tête supérieure 3 équipée dans ce cas, d'un moteur d'entrainement développant un couple de rotation. Les autres fonctions de la table 2 et de la tête supérieure 3 demeurent identiques à celles du cas précédent. Pour faciliter le forage et la remontée des cuttin gs, on injecte un coulis de bentonite 19 par des évents 21 disposés à l'extrémité de la pointe de coupe 17. Une fois la profondeur atteinte, la Fig. 4 représente la remontée de la pointe de coupe 17 avec remplissage au coulis de bentonite. Puis, avec la Fig. 5, on montre la mise en place, si besoin est, d'une cage d'armatures 20. Puis, ainsi que le représente la Fig. 6, les tiges intérieures 18 sont redescendues dans la tarière 16 par manoeuvre de la tête supérieure 3 ou à l'aide d'un treuil de service. Les tiges intérieures étant utilisées comme tube plongeur, il est possible d'injecter du béton sur une certaine hauteur à l'inté--eur de la tarière, qui est alors remontée grâce aux fonctions de la tête supérieure 3 et de la table de rotation 2, telles que décrites précédemment. Pour obtenir un excellent moulage du pieu. en fonction de la nature du terrain, on positionne l'extrémité du tube plongeur 18 par rapport à l'extrémité de la tarière creuse 16, soit plus bas, soit à l'intérieur du tube. Pour rendre le béton plus fluide, il est possible de mettre en vibration, le tube plongeur 18. Pour être sûr d'un moulage correct du pieu, il suffit d'injecter suffisamment de béton pour que la bentonite déborde au sommet de la tarière et de surveiller ce débordemment en modulant la vitesse de remontée et le débit de béton. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la réalisation de pieux bétonnés dans le sol, comprenant une tarière creuse 15 entrainée par une table de rotation 2 également creuse et des moyens de suspension et de monte et baisse de l'en- semble tarière/table de rotation, caractérisé en ce que ladite table de rotation 2 est montée coulissante relativement à la tarière 15 et en ce que les moyens d'entrainement en rotation de la tarière par la table sont constitués d'un organe d'entrainement 12 solidaire de la partie rotative 2a de la table et susceptible de coopérer avec un certain nombre d'organes en trainés 10 et 11, solidaires de plusieurs pales 14, réparties à intervalles déterminés le long de la tarière, lesdits moyens étant susceptibles d'être désaccouplés à volonté et permettant, en position désaccouplée, la libre rotation mutuelle entre la tarière et la table de rotation. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de suspension en monte et baisse de l'ensemble tarière/table de rotation sont constitués par un mât de forage 1 sur lequel coulisse ladite table 2 et par une tête supérieure 3 portant la tarière 15, montée coulissante le long dudit mât et manoeuvrée par un système approprié 6 et 7, la table de rotation étant reliée à la tête supérieure par un système 4 et5 d'asservissement de la table en position axialement à la tarière. 3. Dispositif suivant la revendication i ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouplement/désaccouplement entre la table de rotation 2 et la tarière 15 sont constitués, d'une part par un organe menant en forme de saillie 12, solidaire de la partie rotative 2a de la table et susceptible de s'emboiter dans l'un au choix de plusieurs creux ou crantages 10 et 11, ménagés chacun sur la face inférieure d'au moins certaines des pales de la tarière. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit organe en saillie 12 est solidaire d'un couteau 13 de raclage des pa- les 14 de la tarière. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit système d'asservissement entre la tête supérieure 3 et la table de rotation 2 est un moufflage 5 actionné par un treuil 4 porté par la table de rotation. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la table de rotation 2 est déplaçable vers le bas le long du mât1 à l'aide d'un moufflage 9 actionné par un treuil 8 solidaire dudit mât. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caracté riSé en ce que la tête supérieure 3 est munie d'un système de verrouillage du mouvement rotatif de la tarière 15. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, destiné à l'usage de tarières 16 possédant une âme avec gros alésage, caractérisé en ce que ladite tête supérieure 3 est équipée d'un moteur d'entrainement en rotation d'un train de tiges 18 portant à son extrémité une pointe de coupe 17 et monté coulissant à l'intérieur de la tarière 16. 9. Dispositif suivantla revendication 8, caractérisé en ce que ladite pointe de coupe 17 est munie d'évents 21 permettant l'injection à l'extérieur ou à l'intérieur de la tarière 16 de produits 19 pour faciliter le forage et la remontée des cuttings. 10. Dispositif suivant les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que ladite pointe de coupe 17 est amovible pour permettre le bétonnage selon la technique courante du tube plongeur. 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le train de tiges 18 est muni d'un vibrateur pour permettre un bon moulage du béton. 12. Procédé pour la réalisation de pieux bétonnés dans le sol à l'aide du dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il consiste à visser dans le sol la tarière de gros alésage 16, avec une pointe de coupe 17 permettant la circulation d'un fluide de forage 19 et le remplissage de l'rame de la tarière lors de la remontée de la pointe de coupe, à enlever ensuite cette dernière, et enfin, à redescendre le train de tiges 18 pour couler le béton selon la technique du tube plongeur, après mise en place éventuelle des armatures 20.