Brevet FR2621627A2 — publié le 19890414

FR 2621627 A2 19890414 FR 8713829 A 19871007 La présente invention concerne l'amélioration du procédé faisant l'objet du brevet d'invention français n08-1869O du 07.12.1984, concernant le compactage des terrains et la construction d'ouvrages dans le sol enrobés de terrain compacté ou de terrain décompacté. Le procédé objet du brevet ci-dessus a également donné lieu à la demande internationale P.C.T. nO FR 85/000337 en date du 27.11.1985, ainsi qu'a la demande de Brevet Européen n" 85905840.6-2303/024093 en date du 26.05.1987 désignant notamment la France, ainsi qu'å diverses autres demandes dans les pays Etrangers. A. RAPPEL DE L'OBJET DU BREVET PRINCIPAL Ce procédé se rapporte au domaine du traitement des terrains, soit en vue de leur consolidation, soit en vue de leur étanchéité, soit en vue de leur drainage, ou encore en vue d'une combinaison de ces differents effets. Le procédé, décrit dans la demande de brevet principale, permet d'obtenir par le processus objet de l'invention, soit un sol compacté mécaniquement, traité par injection et armé, soit un sol decompacté et équipé de drains, soit des ouvrages linéaires tels que micropieux, tirants ou autres entourés de terrains compactes ou décompactés. B. AMELIORATION DU PROCEDE OBJET DU BREVET PRINCIPAL Dans le procédé objet du brevet principal, on procède à la mise en place dans le sol d'un equipement ou d'un remplissage en matériau par l'intérieur de l'âme d'un outil à âme tubulaire, par exemple une tarière creuse, cet outil permettant également d'exécuter un compactage ou un decompactage mécanique de terrain autour de l'ouvrage, la mise en place d'une gaine autour de l'équipement, l'injection du sol sous pression autour de celui-ci et/ou la création de bulbes élargis en matériau rapporté. Les différents effets précédents sont choisis et combinés selon le résultat à obtenir en fonction de la nature de l'ouvrage à exécuter. La combinaison choisie peut être modifiée le long de l'ouvrage en fonction du rôle que chaque partie de celui-ci doit jouer. Un certain nombre de combinaisons possibles comportent, outre la mise en place de l'équipement par l'intérieur de l'âme tubulaire de l'outil, la mise en place d'un matériau d'apport ou d'un coulis, soit autour de l'équipement pour constituer une gaine ou un bulbe, soit dans le terrain lui-même entourant l'ouvrage, en vue de modifier ses caractéristiques de compacité, de résistance ou d'étanchéité. Il peut s'agir notamment d'une injection de ce terrain sous pression à l'aide d'un coulis. Dans le processus selon l'invention principale, la mise en place du matériau d'apport ou son injection se font soit par l'inte- rieur de l'âme creuse de l'outil, soit par l'intermédiaire d'un tube auxiliaire accolé intérieurement ou extérieurement à l'âme tubulaire de l'outil. L'objet de la présente amélioration de l'invention principale est de prévoir des dispositions au niveau du dispositif ou de la procédure pour améliorer cette mise en place de matériau ou cette injection, en particulier pour permettre des injections à deux ou plusieurs constituants injectés par l'intermédiaire de conduits différents. C. AMELIORATION DU DISPOSITIF C.1. Au lieu de prévoir un seul tube auxiliaire accolé au tube principal, on peut en prévoir deux ou plusieurs. C.2. Le ou les tubes auxiliaires sont accolés au tube principal de l'outil, c'est-à-dire qu'ils en sont solidaires. Le moyen de fixation peut être le soudage, mais tout autre moyen de fixation, par exemple mécanique, peut être utilisé. C.3. Selon le brevet principal, le ou les tubes auxiliaires sont accolés au tube principal de l'outil selon l'une (ou plusieurs) de ses génératrices, intérieures ou extérieures. Ces tubes peuvent aussi être accolés au tube principal de l'outil d'une autre manière. Par exemple, dans le cas d'une tarière, un ou plusieurs tubes auxiliaires peuvent être accolés au tube principal selon une hélice suivant la spire hélicoTdale, par exemple à la base de celle-ci, à sa jonction avec le tube principal. C.4. Selon le brevet principal, le ou les tubes auxiliaires débouchent à proximité de la base du tube principal. Ils peuvent déboucher - soit à la base du tube principal ou à proximité de celle-ci, - soit à une certaine hauteur au-dessus de la base, par exemple pour éviter le mélange du ou des matériaux injectés avec un autre matériau mis en place ou injecté par le tube principal, - soit à d'autres hauteurs quelconques le long du fût de l'outil. C.5. Selon le brevet principal, le ou les tubes auxiliaires débouchent par des orifices dirigés vers l'intérieur ou vers l'exté- rieur du tube formant âme de l'outil ou vers le bas, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une rampe de distribution. Ils peuvent aussi déboucher à différents emplacements des parties de l'outil autres que le tube formant son âme, par exemple dans le cas d'une tarière, à différents emplacements de la spire, par exemple le long ou à proximité du bord de coupe inférieur de la spire ou ailleurs sur la hauteur de la spire elle-même, par exemple à proximité du bord latéral de celle-ci. C.6. L'extrémité des tubes peut être ouverte. Elle peut aussi être munie de clapets à sens d'puverture unique (clapets antiretour), par exemple mécaniques ou à compression d'un élément compressible, caoutchouc ou autre. C.7. De tels clapets peuvent être prévus à d'autres endroits des tubes auxiliaires, autres que leurs extrémités. C.8. Ces clapets peuvent être des manchettes en caoutchouc s'ouvrant sous l'effet de la pression, comme sur les tubes à manchettes des injections classiques. C.9. Ces clapets peuvent être multiples le long des tubes auxiliaires et éventuellement tarés à des pressions d'ouverture différentes. C.10. A la place des clapets anti-retour, on peut prévoir de simples bouchons provisoires, qui s'ouvent à une certaine pression et restent ouverts ensuite. C. 11. A la place des clapets, on peut prévoir des buses pour injection dirigée par jet à haute pression ("jet grouting" en terminologie anglo-saxonne). C.12. Les tubes auxiliaires peuvent être des tubes à double, triple ou multiple paroi pour injection de fluides différents, ou des tubes multiples indépendants debouchant dans une même buse multiple. C.13. Le tube principal lui-même, formant âme de l'outil, peut être un tube à double, triple ou multiple paroi, alimentant par des conduits appropriés des orifices ou des buses d'injection à divers emplacements de l'outil. C.14. Si l'outil utilisé est une tarière, celle-ci peut ne pas être continue et être limitée à quelques spires ou quelques éléments transversaux, par exemple au voisinagedel'extrémité inférieure de l'âme. D. AMELIORATION DE LA PROCEDURE D.1. L'injection peut être réalisée non seulement au droit de la base du tube principal formant âme de l'outil, selon le brevet principal, mais aussi au droit du volume cylindrique du terrain entourant ce tube principal, par des orifices débouchant sur d'autres parties de l'outil, par exemple dans le cas d'une tarière, par des orifices débouchant à diverses distances de l'axe le long de la spire, comme mentionné en C.5. ci-dessus. On améliore ainsi la dispersion du fluide injecté à l'intérieur de ce volume de terrain. D.2. On peut injecter deux ou plusieurs fluides différents, soit par le tube central, soit par le ou les tubes auxiliaires. On peut par exemple injecter séparément les deux (ou plusieurs) composants d'une injection à deux (ou plusieurs) constituants. Dans ce cas, les constituants se mélangent dans le terrain lui-même. La rotation de l'outil et l'effet mécanique de celui-ci sur le terrain et sur les fluides injectés permet le mélange et l'interaction entre le terrain et les fluides. Ces effets peuvent être combinés avec le compactage ou le dêcompactage mécanique du terrain décrits dans le brevet principal. D.3. Les différents fluides peuvent être injectés au même niveau ou à des niveaux différents. D.4. Ils peuvent être injectés soit lors de la descente de l'outil, soit lors de sa remontée, soit selon une combinaison des deux. D.5. L'injection des fluides peut être exécutée tandis qu'on fait tourner l'outil dans un sens, ou dans l'autre, ou sans le faire tourner. D.6. On peut combiner la mise en place d'un matériau rapporté remplaçant l'équipement, comme mentionné au paragraphe E.2.f. de la description du brevet principal, avec l'injection du terrain alentour selon les dispositifs decrits ci-dessus et éventuellement avec le compactage mécanique de ce terrain selon le brevet principal. D.7. On peut également combiner, à l'aide des dispositifs décrits ci-dessus, notamment aux paragraphes C.11, C.12 et C.13, l'injection dirigée par jet à haute pression ("jet grouting"j avec la mise en place d'une armature ou d'un remplissage en matériau d'apport remplaçant l'armature. D.8. Dans le cas où l'on utilise l'injection dirigée par jet à haute pression ("jet grouting") selon ce procédé, on peut éventuellement faire remonter les matériaux expulsés du terrain par l'intérieur du tube principal formant l'âme de l'outil, ou par l'un des tubes auxiliaires. D.9. Dans le cas de la création d'une zone élargie de l'ouvrage (bulbe) selon le brevet principal, on peut réaliser l'injection dirigée par jet à haute pression ("jet grouting"j par le ou les tubes auxiliaires, de façon à augmenter le diamètre de cette zone élargie. D.10. Dans ce cas, les matériaux expulses s'il y en a peuvent éventuellement remonter par le tube principal de l'outil ou par l'un des tubes auxiliaires. D.11. L'injection telle que décrite ci-dessus peut se faire également avec un outil à âme pleine, par exemple une tarière, à condition qu'il soit muni du ou des tubes auxiliaires nécessaires. E. EXEMPLES DE DISPOSITIFS AMELLORES Les figures ci-après représentent des exemples de dispositifs décrits ci-dessus permettant l'amélioration du procédé selon le brevet principal. La figure 1 représente l'extrémité inférieure d'un outil constitué par une tarière (1) à âme tubulaire (2), munie de deux tubes auxiliaires (3) et (4) fixés-le long.du tube (2) formant son âme. Ces deux tubes auxiliaires sont prévus dans le cas présent jusqu'à la base du tube principal (2) formant âme de la tarière, puis se prolongent par des extrémités (5) et (6) fixées à proximité du bord de coupe (7) de la tarière. Les extrémités (5) et (6) comportent des ouvertures (8) munies par exemple de clapets anti-retour pour introduction ou injection d'un ou plusieurs fluides dans le terrain. La figure 2 représente un exemple de dispositif d'injection à sens d'ouverture unique monté à l'extrémité de l'un des tubes auxiliaires, comme mentionné au paragraphe C.6. ci-dessus. Ce dispositif comporte un culot tubulaire (9) fermé d'un coté (10) et vissé de l'autre côté (11) sur l'extrémité (12) du tube auxiliaire. Dans la partie cylindrique du culot tubulaire sont découpées des lumières (13), sous forme par exemple de fentes longitudinales. Un élément compressible (14), par exemple en caoutchouc, se comprime sous l'effet de la pression d'injection (P) à l'intérieur du culot tubulaire, ce qui dégage l'ouverture des lumières (13) et permet le passage du fluide injecté. La figure 3 représente un exemple d'un simple bouchon provisoire (15) dans la paroi (16) d'un tube auxiliaire, constitué d'un matériau compressible, par exemple du caoutchouc. Ce bouchon (15) obture provisoirement un orifice (17) de forme correspondante dans la paroi. Il est expulsé lorsque la pression d'injection (P) exercée côté intérieur (18) de la paroi du tube auxiliaire dépasse une certaine valeur. L'orifice reste par la suite ouvert. F. EXEMPLE DE REALISATION D'UN OUVRAGE SELON LE PROCEDE AMELIORE CAS D'UN MICROPIEU OU D'UN PIEU A BASE ELARGIE La figure 4 représente le mode de réalisation d'un micropieu ou d'un pieu à base élargie selon le procédé du brevet principal amélioré par les dispositions prévues ci-dessus. Dans ce mode de réalisation, l'outil de forage, constitué par une tarière à âme tubulaire (19), est équipé de deux tubes auxiliaires (20) et (21) fixés le long du tube principal (19) formant l'âme de la tarière. Ces tubes auxiliaires se terminent à une certaine distance au-dessus de l'extrémité du tube principal par deux prolongations (22) et (23) fixées sur la spire (24) de la tarière Jusqu'à proximité du bord de cette spire. A l'extrémité de ces prolongations sont fixées deux clapets d'injection ou deux buses d'injection (25) et (26). De simples clapets d'injection, par exemple ceux décrits à la figure 2, permettent de procéder à une injection classique. S'il s'agit de buses d'injection, on pourra procéder à des injections dirigées par jet à haute pression ("jet grouting"). Pour la simplicité de l'exposé, nous nous placerons dans ce cas pour la suite de la description. Selon le brevet principal, on peut créer à la base du micropieu ou du pieu un bulbe en matériau d'apport (par exemple coulis, mortier, béton), en remontant simplement la tarière sans la faire tourner ou en la faisant tourner très lentement, tout en amenant le matériau d'apport dans la cavité créée de ce fait à la base de la tarière. On obtient donc un bulbe (27) de diamètre (d) correspondant au diamètre extérieur de la spire de la tarière. L'amélioration consiste à augmenter le diamètre de ce bulbe en procédant à une injection dirigée par jet à haute pression ("jet grouting") dans le volume de terrain annulaire cylindrique (28) entourant le bulbe initial (27), en faisant tourner lentement la tarière lors de l'injection. Le diamètre extérieur (d 1) de ce bulbe élargi (28) sera fonction du rayon d'action de l'injection ainsi réalisée. Le bulbe final obtenu est donc constitué de deux parties une partie centrale (27) en matériau d'apport et une partie periphéri- que annulaire (28) en terrain traité par injection dirigée par jet à haute pression. L'amélioration de la portance du pieu ou du micropieu procurée par l'augmentation du diamètre extérieur du bulbe ainsi obtenue peut être considérable, d'une part à cause de l'augmentation de diamètre elle-même, d'autre part à cause de la mise en compression du terrain environnant le bulbe sous l'effet de la pression d'injection. Dans le procédé décrit ci-dessus, l'injection du volume de terrain (28) peut être exécutée soit au cours de la phase de descente de la tarière, soit au cours de la phase de remontée, en même temps que la mise en place du matériau d'apport, soit au cours des deux phases. La figure 5 représente la partie inférieure d'un micropieu à base élargie, comportant à la base un bulbe élargi (27 + 28), de diamètre (d 1) supérieur au diamètre (d) de la tarière, réalisé selon le procédé amélioré. Au-dessus de ce bulbe, une zone en terrain compacté (29) par action mécanique de la tarière est réalisée selon le procédé du brevet principal. Une armature (30) peut être mise en place selon ce procédé. La figure 6 représente la partie inférieure d'un pieu à base élargie selon la présente amélioration, comportant à sa base un bulbe (27 + 28) de diamètre (d 1) supérieur au diamètre de la tarière. Le même procédé de création de bulbes élargis peut s'appliquer également à des tirants d'ancrage ou à d'autres ouvrages. REVENDICATIONS 1. Procedé selon la revendication 1 ou la revendication 2 du brevet principal, caractérisé par ce que un ou plusieurs tubes auxiliaires sont fixés sur le tube principal formant l'âme de l'outil, ce ou ces tubes auxiliaires debouchant à une hauteur quelconque le long du tube principal, soit à proximité de ce tube principal lui-même, soit sur une autre partie de l'outil, par exemple à proximité de son bord de coupe ou sur les éléments périphériques dont est muni le tube principal, afin d'amener ou d'injecter un ou plusieurs matériau d'apport par l'intermédiaire de ce ou de ces tubes auxiliaires. 2. Procédé selon la revendication 1 utilisant un outil à âme tubulaire constitue par une tarière, caractérisé par ce que le ou les tubes auxiliaires sont fixes sur le tube principal selon une hélice suivant la spire hélicoTdale de la tarière, par exemple à la base de celle-ci, à sa jonction avec le tube principal. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce que le ou les tubes auxiliaires sont munis à leur extrémité ou à differents endroits le long de ceux-ci, de clapets à sens d'ouverture unique (clapets anti-retour) ou de bouchons provisoires ou de buses d'injection. 4. Procedé selon la revendication 3, caractérisé par ce que les clapets à sens d'ouverture unique sont constitués par des manchettes en caoutchouc entourant le ou les tubes auxiliaires, comme sur les tubes à manchettes des injections classiques. 5. Procedé selon la revendication 3, caractérisé par ce que les différents clapets équipant le ou les tubes auxiliaires sont tares à des pressions d'ouverture différentes. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce que le ou les tubes auxiliaires sont des tubes à double, triple ou multiple paroi pour injection de fluides différents, ou des tubes multiples indépendants debouchant dans une même buse multiple. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce que le tube principal formant âme de l'outil est un tube à double, triple ou multiple paroi, alimentant par des conduits appropriés des orifices ou des buses d'injection sur ce tube principal lui-même ou à d'autres emplacements de l'outil. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce qu'on réalise l'injection du terrain ou son traitement par jet de coulis sous haute pression, par l'intermédiaire d'orifices ou de buses d'injection situées au niveau de la base de l'outil ou à différents niveaux le long de celui-ci. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce qu'on injecte deux ou plusieurs fluides différents, par le tube central et/ou le ou les tubes auxiliaires qui lui sont fixés. 10. Procedé selon la revendication 1, caractérisé par ce que l'injection a lieu pendant la phase de descente de l'outil, ou pendant la phase de remontée de celui-ci, ou selon une combinaison des deux. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce que l'injection est combinée avec la rotation de l'outil. 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce que l'injection est combinée avec la mise en place d'une armature et/ou d'un matériau d'apport remplaçant eventuellement cette armature, et éventuellement avec le compactage mécanique du terrain selon le brevet principal. 13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce que l'injection est une injection dirigée par jet à haute pression ("jet grouting"j réalisée à travers des buses d'injection alimentées soit par le tube principal formant âme de l'outil, soit par le ou les tubes auxiliaires qui lui sont fixés. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé par ce que les matériaux expulsés hors du terrain remontent par le tube principal formant âme de l'outil ou par l'un des tubes auxiliaires. 15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce que l'outil utilise est un outil à âme pleine, l'amenée ou l'injection du ou des matériaux d'apport se faisant par le ou les tubes auxiliaires fixés à cette âme. 16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce que l'outil utilisé est une tarière limitée à quelques spires ou quelques éléments transversaux, par exemple au voisinage de l'extre- mité inférieure de l'âme. 17. Pieu, micropieu, tirant ou autre ouvrage lineaire exécute selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caracte- rise par ce que la construction de cet ouvrage comporte la création par exemple à sa base, d'au moins une zone élargie d'un diamètre supérieur à celui de l'outil, par injection d'un volume de sol annulaire concentrique à l'ouvrage par un ou plusieurs fluides amenés par le tube central formant âme de l'outil et/ou par le ou les tubes auxiliaires qui lui sont fixés. 18. Ouvrage selon la revendication 17, caractérisé par ce que la zone élargie est realisee par injection dirigee par jet à haute pression selon la revendication 13.