Brevet FR2628772A1 — publié le 19890922

L'invention concerne un système de guidage de l'outil d'excavation utilisé pour la réalisation d'une paroi moulée dans le soL. Les parois moulées dans le sol sont exécutées par panneaux élémentaires alternés ou successifs. L'ouvrage terminé est donc constitué d'une succession de panneaux unitaires dont il est impératif de pouvoir garantir la continuité géoémtrique en cours d'exécution. Pour réaliser cette continuité géométrique d'exé- cution, deux voies sont utilisées indépendamment ou con- jointement. La première consiste à donner aux outils d'excava- tion (bennes mécaniques ou hydrauliques dans le cas d'une excavation et extraction discontinues des déblais, ou haveuses à tambour ou à chatnes, ou fraises rotatives dans le cas d'une excavation et extraction continues) un corps de grand élancement et de section très voisine de la section d'excavation, de façon à réaliser, en conju- gaison avec l'abaissement du centre de gravité, un auto- -20 guidage sur l'excavation même en cours d'exécution. Des dispositifs de contrôle et de correction peuvent être incorporés aux outils d'excavation de façon à corriger plus ou moins efficacement une éventuelle déviation par rapport à la trajectoire théorique. La seconde consiste à guider plus ou moins effec- tivement l'outil d'excavation sur le panneau précédemment exécuté. Dans la méthode classique d'exécution de paroi très généralement utilisée le coffrage mis en place en extrémité de panneau avec bétonnage est extrait comme un coffrage glissant avant la prise complète du béton. Le vide ainsi ménagé permet d'assurer un certain guidage de l'ouvrage d'excavation au moment de l'exécution du panneau suivant. Par ailleurs, le brevet européen No. 0 101 350 décrit un procédé spécifique d'extraction du coffrage d'extrémité par décoffrage latéral qui permet également d'assurer, en même temps, le guidage effectif de l'outil d'excavation. Mais la fonction guidage de ce dispositif _2- est subordonnée à son décof f rage simultané, objet premier de l'invention décrite. En outre, ce procédé de guidage est basé fondamentalement sur le coulissement de deux éléments l'un dans l'autre. L'expérience montre que son fonctionnement correct, sans pour cela éviter complètement les risques de coincement et de blocage définitif, exige une mise en oeuvre dynamique, par exemple par mouvement de va-et-vient ou battage de l'outil d'excavation, étant don- nées les conditions adverses que constitue le milieu for- tement chargé en particules solides en suspension prove- nant du terrain, dans lequel baigne tout l'ensemble. Ce système convient donc bien dans le cas de l'utilisation de bennes preneuses comme outil d'excavation, mais est tota- lement inadapté dans le cas de l'emploi d'outils d'excava- tion en continu comme les haveuses et fraises de paroi. On connait enfin par le brevet des E.U.A. No. 3 513 572 un système de guidage d'une excavatrice du type benne selon lequel la superstructure de l'excavatrice porte deS roues de guidage prévues aux extrémités latérales de ladite superstructure et qui viennent rouler sur des pieux de guidage convenablement positionnés dans le sol aux deux extrémités de l'excavation & réaliser, préalable- ment à la réalisation de l'excavation. Ce système présente l'inconvénient de nécessiter le positionnement préalable dans le sol de deux pieux rigoureusement parallèles. Ceci est difficile à réaliser dans la pratique, en particulier lorsque l'excavation doit atteindre une grande profondeur. Or, l'utilisation des parois moulées pour la réa- lisation d'ouvrages de Génie Civil & des profondeurs de plus en plus grandes (pouvant dépasser 100 mètres par exemple) et dans des terrains de plus en plus difficiles, a créé le besoin d'une technologie d'exécution permettant - de garantir a priori la géométrie et la continuité des panneaux élémentaires constitutifs. Les solutions actuel- lement disponibles qui sont acceptables jusqu'à une cer- taine profondeur ne sont pas satisfaisantes pour des ou- vrages plus profonds ou nécessitant un degré -de sécurité plus élevé. La présente invention a pour objectif de fournir un système de guidage efficace de l'outil d'excavation pendant toute l'opération de creusement d'une passe élé- mentaire. Plus particulièrement, l'invention concerne un système de guidage de l'outil d'excavation utilisé pour la réalisation des tranchées nécessaires à la réalisation par panneaux successifs ou alternés d'une paroi moulée dans le sol, qui comprend, en combinaison, un organe de guidage vertical s'étendant sur la hauteur de la tranchée à réali- ser et solidaire d'un panneau de paroi adjacent précédem- ment réalisé ou d'un coffrage mis en place à l'extrémité du panneau adjacent précédemment réalisé, et des roues de guidage portées par l'outil d'excavation et roulant sur ledit organe de guidage, caractérisé en ce que: (i) ledit organe de guidage et lesdites roues de guidage sont conformés et disposés de façon que lesdites roues soient retenues par l'organe de guidage à l'encontre de toute force horizontale tendant à les séparer, et (ii) lesdites roues sont profilées de façon à pouvoir détruire tout obstacle en béton ou coulis durci éventuellement pré- sent sur ledit organe de guidage au fur et à mesure qu'elles roulent sur ledit organe. Selon un mode de réalisation, l'organe de guidage présente, en section transversale, un profil en T dont le pied s'étend parallèlement à la longueur de la tranchée à réaliser et est solidaire à sa base d'un panneau de paroi adjacent précédemment réalisé ou d'un coffrage mis en place à l'extrémité dudit panneau adjacent, et le sys- tème comprend au moins deux paires superposées de roues de guidage orientées sensiblement perpendiculairement audit pied, les roues de chaque paire étant disposées de part et d'autre dudit pied, les roues de la paire infé- rieure ayant leur périphérie profilée en forme de disque de coupe médian et les roues de la paire supérieure ayant leur périphérie profilée en forme de deux disques de coupe latéraux séparés par une gorge intermédiaire. 4- Selon une variante de ce mode de réalisation, l'organe de guidage présente, en section transversale, un profilé en L dont l'une.des branches s'étend parallèlement à la longueur de la tranchée à réaliser et est solidaire à sa base d'un panneau de paroi adjacent précédemment réalisé ou d'un coffrage mis en place à l'extrémité dudit panneau adjacent. Selon un autre mode de réalisation, l'organe de guidage comprend une bande s'étendant parallèlement à la longueur de la tranchée à réaliser, qui est solidaire d'un panneau de paroi adjacent précédemment réalisé ou d'un coffrage mis en place à l'extrémité dudit panneau adjacent, cette bande étant percée à intervalles réguliers de lumiè- res traversantes de manière à former une crémaillère, et le système comprend au moins une paire de roues de guidage orientées sensiblement perpendiculairement & ladite bande, les roues comportant des dents venant engager lesdi- tes lumières au cours du déplacement de l'outil d'excava- tion le long de l'organe de guidage. Il est à noter que dans les modes de réalisation précités, les roues de chaque paire peuvent être à la même hauteur ou légèrement décalées l'une par rapport & l'autre. Egalement, le système peut comprendre des pai- res de roues de guidage supplémentaires disposées au-des- sus des paires sus-décrites. Ces roues supplémentaires n'ont toutefois pas besoin d'être profilées à leur péri- phérie et peuvent donc présenter une bande de roulement plane classique. Le système de l'invention est particulièrement avantageux dans le cas o l'outil d'excavation est une machine de havage à excavation continue. Il peut également être utilisé dans le cas o l'outil d'excavation est une machine benne à excavation discontinue. Dans la description qui suit, on décrira plus particulièrement l'invention en relation avec l'emploi d'une machine de havage en tant qu'outil d'excavation. La description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés, fera bien comprendre la présente -5 invention. Sur les dessins: La figure 1 est une vue schématique en élévation latérale partiellement écorchée illustrant le système de guidage de l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en coupe selon les lignes II et II-II respectivement de la figure 1. La figure 4 est une vue schématique en coupe transversale d'une variante de réalisation de l'organe de guidage; et Les figures 5 et 6 sont des vues schématiques en élévation latérale et en bout, respectivement, d'un autre mode de réalisation du système de guidage de l'invention. Sur les figures 1 & 3, on voit une haveuse de paroi comportant quatre tambours 1 de havage à axe horizon- tal montés par paire sur un support central 2 solidaire de la superstructure 3 de la machine, les deux paires de tambours tournant en sens opposé. Les quatre tambours balayent la totalité d'une surface de projection horizon- tale rectangulaire, à l'exception d'une bande centrale 4 de largeur correspondant à l'emplacement du support central de la machine. Le système de guidage de l'outil d'excavation comporte les différents éléments suivants: - un rail de guidage 5 fixe de section transversale en forme de T mis en place dans l'axe du panneau précédemment exécuté (Figure 2). La barre 7 du T, contre l'extrémité terre, a une largeur du même ordre que celle du support central de la machine de havage de façon à pouvoir passer dans l'espace existant entre les tambours d'excavation. Selon le mode de réalisation représenté, ce rail de guidage 5 est solidaire, à la base du pied du T, d'un coffrage 8 provisoire mis en place à l'extrémité du panneau adjacent 9 précédemment réalisé, tout le long de la géné- ratrice médiane de ce dernier.- On pourrait également, en variante, concevoir ce rail de guidage comme un rail - 6 2- -6- perdu, en le solidarisant alors à un élément de scellement incorporé dans le panneau 9 lui-même. Le rail de guidage ainsi mis en place dans le plan de symétrie du panneau définit deux rainures 10 lon- gitudinales parallèles d'ouvertures opposées dont le fond commun est constitué par le pied du T. - deux ensembles de guidage mobiles superposés li et 12 solidaires de la machine d'excavation suivant l'un des chants de sa superstructure et coiffant le rail de guidage (Figure 3). Chaque ensemble de guidage est constitué de deux paires de roues, à axe horizontal, perpendiculaires au pied du rail en T. Les roues d'une même paire sont montées de part et d'autre du pied du rail en T de façon à engager les deux rainures opposées définies par le rail de guidage. Les roues d'une même paire peuvent être situées au même niveau comme représenté ou légèrement décalées dans le sens vertical. L'ensemble de guidage inférieur 11 est formé de deux paires de roues inférieures 13 et supérieures 14 pro- filées à leur périphérie. Les roues inférieures 13 sont profilées en forme de dibque de coupe médian 15, tandis que les roues supérieures 14 sont profilées en forme de deux disques de coupe latéraux 16 séparés par une gorge 17 intermédiaire (figure 1). L'ensemble de guidage supérieur 12 est formé de deux paires de roues inférieures 18 et supérieures 19 dont les bandes de roulement sont planes. Chaque paire de roues d'oppose ainsi à tout mouve- ment horizontal de la machine, que ce soit dans son plan ou dans un plan perpendiculaire, n'autorisant qu'un dépla- cement vertical dans un mouvement de roulement le long du rail de guidage. Au moment du bétonnage du panneau adjacent 9 pré- cédemment réalisé, du béton peut contourner le coffrage provisoire 8 d'extrémité à la faveur d'irrégularités de la paroi de l'excavation, envahir le volume libre existant entre le coffrage et le terrain et venir enrober le rail de guidage, en particulier son pied. La destruction de cet éventuel béton de contourne- ment est assurée, d'une. part, par l'outil d'excavation lui-même dont les tambours coiffant le rail de guidage et maintenus à une distance préféterminée et réglable par le dispositif de guidage, peuvent venir dégager au plus près le rail de guidage et la surface latérale du panneau 9. Dans le cas d'un rail de guidage perdu, c'est-à- dire sans coffrage provisoire d'extrémité, la même opéra- tion permet de dégager le rail de guidage en venant re- tailler de façon précise le béton de l'extrémité du panneau 9 -précédent. Le nettoyage des rainures du rail de guidage de façon à les débarrasser d'un remplissage par du béton de contournement est assuré par les roues 13 et 14 de l'ensemble de guidage inférieur 11. En effet, les roues 13 de la paire inférieure, qui sont profilées à leur périphérie en forme de disque de coupe médian provoquent la désagrégation du béton éven- tuellement présent dans les rainures 10 par poinçonnement tout le long d'un sillon central. Cette action de poinçon- nement est importante car le poids de l'outil d'excavation est considérable (plusieurs tonnes). Les roues 14 de la paire supérieure, qui sont profilées, à leur périphérie, en forme de deux disques de coupe latéraux, viennent pa- rachever la destruction du béton de remplissage à la faveur du sillon créé par des disques précédents. On notera que - le nettoyage des rainures de guidage ne se pose évidemment que pour l'ensemble de guidage mobile inférieur, l'ensemble de guidage supérieur circulant dans des rainures dégagées. Sur la figure 4 est représentée une variante de réalisation du rail de guidage. Selon cette variante, le rail 5 présente, en section transversale, la forme d'un L dont l'une des branches s'étend parallèlement à la longueur de la tranchée à réaliser. Cette variante est d'une réalisation simplifiée et est plus particulière- ment avantageuse dans le cas o on utilise un rail perdu. -- 8 -- Sur les figures 5 et 6 est représentée un autre mode de réalisation du système de guidage de l'invention. Ce mode de réalisation ne diffère de celui des figures 1-3 que par la nature du rail de guidage et des roues de l'ensemble de guidage inférieur. Selon ce mode de réa- lisation, le rail de guidage 5 est constitué d'une simple bande s'étendant parallèlement à la longueur de la tranchée à réaliser et qui est percée à intervalles réguliers de lumières traversantes 20 de manière à former une sorte de crémaillère, et l'ensemble de guidage inférieur 11 est formé d'une paire de roues dentées 21, les dents de l'une des roues 21 étant décalées par rapport aux dents de l'autre roue, comme représenté, de façon à venir s'engrener dans lesdites lumières. I1 est à noter qu'au lieu d'être constitué d'une simple bande, le rail 5 du mode de réalisation des figures et 6 pourrait présenter une section en T comme le rail du mode de réalisation des figures 1-3. Dans ce cas ce serait, bien entendu, le pied du T qui serait percé de lumières. Cette disposition améliore encore l'efficacité du dégagement du béton susceptible d'enrober le rail de guidage. En effet, chaque dent, lorsqu'elle s'engrène dans une lumière, vient chasser le bouchon de béton obtu- rant éventuellement la lumière. Avantageusement, on donne à chaque lumière une légère dépouille vers l'extérieur de façon à faciliter l'évacuation des débris. Facultativement, l'une ou les deux roues dentées peuvent être entraînées par un ou des moteur(s) rotatif(s) incorporé(s) dans la superstructure de la machine, afin de contribuer à vaincre les résistances de frottement et de roulement et assurer le bon fonctionnement du disposi- - tif, la force motrice du ou des moteurs étant orientée dans le sens descendant. Simultanément ceci permet d'aug- 3 menter la poussée verticale sur les tambours d'excavation et, donc, d'accro tre la vitesse d'excavation. Les modes de réalisation sus-décrits peuvent s'appliquer aussi à des machines d'excavation discontinues -9- du type bennes, à l'exception de la motorisation éventuelle des roues dentées de guidage. Dans le cas des bennes d'excavation ce sont les dents équipant le bord d'attaque du godet de la benne qui viendraient coiffer le rail de guidage et dégager le béton éventuel de contournement de la même façon que les tambours d'excavation des machines de havage. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'on - pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, on pourrait modifier les roues assurant le dégagement de la ou des rainures du rail de guidage du béton qui l'enrobe. Par exemple, on pourrait i5 munir les roues, sur leur périphérie, d'autres outils de coupe, par exemple des dents, boutons en carbure de tungstène ou autre matériau analogue. - 10 - REVENDICATIONS 1. Un système de. guidage de l'outil d'excavation utilisé pour la réalisation des tranchées nécessaires & la réalisation par panneaux successifs ou alternés d'une pa- roi moulée dans le sol, qui comprend, en combinaison, un organe de guidage vertical (5) s'étendant sur la hauteur de la tranchée & réaliser et solidaire d'un panneau de paroi adjacent précédemment réalisé ou d'un coffrage (8) mis en place à l'extrémité du panneau adjacent précédem- ment réalisé, et des roues de guidage portées par l'outil d'excavation et roulant sur ledit organe de guidage, ca- ractérisé en ce que: (i) ledit organe de guidage (5) et lesdites roues de gui- dage (13, 14, 18, 19) sont conformés et disposés de façon que lesdites roues soient retenues par l'organe de guidage à l'encontre de toute force horizontale tendant à les sé- parer, et (ii) lesdites roues sont profilées (15, 16) de façon à pouvoir détruire tout obstacle en béton ou coulis durci éventuellement présent sur ledit organe de guidage au fur et à mesure qu'elles roulent sur ledit organe. 2. Un sytème selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de guidage présente, en section trans- versale, un profil en T dont le pied s'étend parallèlement à la longueur de la tranchée à réaliser et est solidaire à sa base d'un panneau de paroi adjacent précédemment réali- sé ou d'un coffrage mis en 'place à l'extrémité dudit pan- neau adjacent, et le système comprend au moins deux paires (13, 14) superposées de roues de guidage orientées sensi- blement perpendiculairement audit pied, les roues de cha- que paire étant disposées de part et d'autre dudit pied, les roues de la paire inférieure ayant leur périphérie profilée en forme de disque de coupe (15) médian et les roues de la paire supérieure ayant leur périphérie profi- lée en forme de deux disques de coupe (16) latéraux sépa- rés par une gorge (17) intermédiaire. - il - 3. Un système selon la revendication 2, caractérisé en ce que, au lieu de présenter un profil en T, l'organe de guidage présente, en section transversale, un profil en L dont l'une des branches s'étend parallèlement à la longueur de la tranchée à réaliser et est solidaire à sa base d'un panneau de paroi adjacent précédemment réalisé ou d'un coffrage mis en place à l'extrémité dudit panneau adjacent. 4. Un système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de guidage (5) comprend une bande s'étendant parallèlement à la longueur de la tranchée à réaliser, qui est solidaire d'un panneau de paroi adjacent précédemment réalisé ou d'un coffrage mis en place à l'extrémité dudit panneau adjacent, cette bande étant per- cée & intervalles réguliers de lumières traversantes (20) de manière à former une crémaillère, et le système com- prend au moins une paire de roues de guidage (21) orien- tées sensiblement perpendiculairement à ladite bande, les roues comportant des dents venant engager lesdites lumié- res au cours du déplacement de l'outil d'excavation le long de l'organe de guidage. 5. Un système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins l'une des roues dentées est entraînée par un moteur rotatif.