Brevet FR2624549A3 — publié le 19890616

FR 2624549 A3 19890616 FR 8813349 A 19881011 "Dispositif de contrôle de la position d'une excavatrice pour le creusement de puits ver ticaux dans le sol et procédé de mise en place de parois de béton dans le sol". L'invention a trait à un dispositif de contrôle de la position d'une excavatrice, susceptible d'être commandée dans un plan horizontal, par rapport à un point de référence situé au-dessus du sol, excavatrice susceptible d'être enfoncée dans le sol pour le creusement de puits verticaux Lors du creusement de puits profonds dans le sol, par exemple jusqu'à une profondeur de 100 m ou plus, il est d'importance de pouvoir contrôler la déviation de l'excavatrice par rapport à une droite nettement verticale idéale. Pour déterminer cette déviation des inclinomètres sont connus,qui sont susceptible d'émettre des signaux, qui, après leur traitement approprié , peuvent représenter les déviations de l'excavatrice généralement une fraise en direction X et Y mutuellement perpendiculaire,par rapport à la droite verticale idéale. A partir de la valeur de cette déviation,la position de l'ex-. cavatrice en direction X ou Y peut être corrigée afin de rapprocher plus la droite verticale idéale. Le traitement des signaux émis par l'inclinomètre est généralement fort difficile et la correction directe de la position de l'excavatrice à partir de ces signaux émis est exclue sans le traitement de ces signaux. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de réaliser , un dispositif du genre défini ci-dessus, se prêtant à un contrôle simple et facile de la position de l'excavatrice et les vaieurs des déviations ainsi mesurées conviennent directement à la correction de la fraise selon l'axe des X et/ou des Y. Le dispositif selon l'invention se caractérise, à cet effet, en ce qu'il comporte un appareil laser, susceptible d'être monté sur l'excavatrice et d'émettre au moins un rayon laser dirigé verticalement vers le haut, tandis qu'au point de référence est prévue une plaque transparente munie de marques, sur quelle plaque le rayon laser forme une image, et la position de l'image est une mesure-des déviations horizontales de la position instantanée de l'excavatrice par rapport à une droite verticale passant par le point de référence. Comme l'excavatrice peut, lors du creusement, accuser non seulement des déviations parallèles aux deux axes horizontaux, mais exécuter également un mouvement de rotation par rapport à sa position initiale, il se recommande de contrôler également l'angle de rotation de l'excavatrice. A cet effet, l'appareil laser est de préférence muni d'éléments servant à diviser le rayon laser, éléments qui sont disposés de manière que l'appareil laser émet trois rayons laser parallèles, situés dans un même plan et formant chacun une image sur la plaque transparente. Sur cette plaque seront situées trois images sur une même droite, dont l'angle de rotation peut être facilement mesuré par rapport à la position initiale. Au-dessus de la plaque transparente est de préférence disposée une caméra CCD qui est raccordée à un moniteur et/ou à un computer à printer. Les images des rayons laser sur la plaque transparent peuvent être transmises à un moniteur par l'entremise de cette caméra CCD, à partir de quoi l'opérateur de l'installation peut prendre les mesures requises à la correction de la position de l'excavatrice en direction horizontale, tandis que le computer à printer se prête à fqurnir un aperçu imprimé de l'évolution des déviations pendant le creusement du puits. Le dispositif selon l'invention peut être appliqué avantageusement à un procédé pour la mise en place, dans le sol, de panneaux se recouvrant partiellement, permettant de déterminer précisément, à l'abri de toute influence perturbatrice,si le degré de recouvrement voulu est atteint sur toute la profondeur du panneau. Grâce au contrôle facile de la position de l'excavatrice, le degré de recouvrement partiel des panneaux peut être inférieur à la limite habituelle, tandis que le contrôle du degré de recil:rrement peut s'effectuer en sebasant sur des bandes imprimées non manipulables, fournies par le computer. L'invention sera précisée plus en détail à l'aide du dessin. Dans le dessin la figure 1 représente un dispositif pour le creusement de puits profonds, équipé du dispositif de contrôle selon l'invention; la figure 2 représente un dessin schématique de l'appareil laser équipant le dispositif de creusement selon la figure 1; la figure 3 représente des images des rayons laser sur une plaque munie de marques; la figure 4 représente une représentation schématique d'un procédé pour la mise en place dans le sol de plaques se recouvrant partiellement. Dans la figure 1 une excavatrice 2 est entrain de creuser un puits 18 dans le sol. L'excavatrice 1 est, au niveau de son extrémité inférieure, munie de deux fraises 2 à commande hydraulique, ayant une longueur axiale (c'est-à-dire normale au plan du dessin) par exemple égale à 3 m. Le puits 18 peut avoir une largeur de 50 à 60 cm. L'excavatrice 1 est munie de poussoirs 3,susceptibles de se déplacer horizontalement, perpendiculairement au plan du dessin, au moyen desquels la position de l'excavatrice peut être corrigée en direction Y (normale au plan du dessin) et par rotation. La correction de la position en direction X s'effectue en commandant les fraises 2 à des vitesses différentes. Au côté supérieur de l'excavatrice 1 est fixé de manière étanche un tube 4, dont le bout supérieur est relié à un dispositif mobile 30 pour le guidage vertical du tube 4 et pour son application forcée. Le dispositif 30 est, à cet effet, muni d'une superstructure 31, pourvue d'un système de guidage de tube et de quatre vérins hydrauliques 32, dont les pistons sont reliés à un fléau horizontal 33, susceptible d'être serré autour du tube 4. Les vérins hydrauliques 32 peuvent, par l'entremise du fléau 33, transmettre un effort vertical sur le tube 4, par lequel l'excavatrice 1 est pressée dans le sol. Le tube 4 pourra être un tube télescopique ou bien susceptible d'être rallongé par un accouplement de tubes analogues. A l'extrémité libre du tube 4 est prévue une plaque transparente 10 munie de marques, ainsi qu'une caméra CCD (charge coupled device) 13. Le système de marques 11 figurant sur la plaque transparente 10 se compose de deux axes de coordonnées orthogonaux X et Y, et d'une pluralité de cercles concentriques autour du point d'intersection des deux axes de coordonnées orthogonales, faisant office de point de référence. Les cercles sont tracés avec un rayon augmentant , par exemple, chaque fois de 1 pouce (25,4 mm). Au-dessus de l'excavatrice 1 est disposé dans le tube 4, au moyen d'une double suspension cardan non représentée en détail, et connue en soi, un appareil laser 5,susceptible d'émettre un rayon laser 6 (fig.2). Si l'excavatrice occupe une position nettement verticale sous la plaque 10, le rayon laser 6 dessine une image sur la plaque 10 au point d'intersection des axes X et Y. L'appareil laser 5 et par conséquent l'excavatrice 1 se trouve alors dans la position requise. Si l'excavatrice est déplacée en direction X ou Y, l'image du rayon laser 6 se forme en un autre point de la plaque 10 et le point où se trouve l'image 12 fournit de l'information directe concernant la grandeur et la direction de la correction de position requise de l'excavatrice pour ramener l'image 12 au point de- réf é- rence. Comme l'excavatrice 1 peut accuser non seulement une déviation dans la direction X ou Y, mais également une déviation angulaire effectuée par rotation au cours du processus de creusement, par rapport à la position initiale, l'appareil laser est muni de moyens 7 pour diviser le rayon laser émis en une pluralité de faisceaux partiels (fig.2), au moyen desquels le rayon laser original, émis par l'appareil laser, est divisé en trois rayons laser .6,9 parallèles, situés dans un même plan. Le plan des rayons laser 6,9 colncide de préférence, en tout cas lorsque l'excavatrice 1 se trouve en sa position initialer avec le plan passant par l'axe Y. Les rayons laser 9 forment leur propre image 12 sur la plaque 10, comme le montre la figure 3. La droite passant par les trois images punctiformes 12 fournit de l'information directe concernant la grandeur de la déviation angulaire provoquée par rotation de l'excavatrice.l au cours du processus de creusement du puits 18. Comme la plaque 10 se trouve à l'extrémité supérieure du tube 4, elle n'est pas directement visible pour l'opérateur préposé à la conduite de l'installation qui se trouve généralement au niveau du sol ou à proximité du sol. La caméra CCD 13 est connectée à un moniteur 14,disposé à un niveau où il est bien visible pour l'opérateur, qui est ainsi en mesure d'effectuer, en cas de déviation de l'excavatrice de la position voulue, les corrections de position requises de l'excavatrice. La caméra CCD 13, connectée au moniteur 14 est également connectée à un computer 15, dans lequel les endroits des images punctiformes 12 des rayons laser 6,9 sur la plaque 10, observés par cette caméra CCD, peuvent être stocks. Le computer 15 est muni d'un plotter ou d'un printer 17 susceptible de fournir une bande 23, où est représentée ou imprimée la déviation par rapport aux axes X et Y observée par la caméra CCD 13. I1 ne faut pas que cette impression des images observées 12 se fasse de manière ininterrompue, mais elle pourra s'effectuer chaque fois que l'excavatrice 1 s'est déplacée de nouveau dans la direction verticale sur un distance de par exemple 20 cm. Les déviations observées dans les directions X et Y sont représentées, en fonction de la profondeur du trou 18, sur la.bande délivrée par le plotter. I1 va de soi que sur la bande 23 peut également être représentée dans quelle mesure l'excavatrice 1 pivote autour d'un axe vertical lors du creusement du puits 18. En conséquence, on peut lire de cette manière sur la bande 23 exactement le comportement accusé par l'excavatrice 1 durant le creusement du puits 18. Ce dernier est surtout intéressant pour la mise en place de parois de béton dans le sol comme précisé ci-après à l'aide de figure 4. La mise en place de parois de béton dans le sol exige en premier lieu le creusement d'un trou 18 au moyen du dispositif représenté par la figure 1. Supposons que le trou 18 ait une largeur de 50 cm et une longueur de 3 m. Après le creusement de ce trou 18,habituellement appelé panneau primaire, jusqu'à la profondeur voulue, le dispositif 30 est déplacé d'une distance 20, qui est inférieure à la longueur du panneau primaire 18. Dans le présent exemple, cette distance 20 est égale à 2,80 m. On creuse ensuite le panneau primaire suivant 19 jusqu'à la profondeur voulue. Durant le creusement du panneau 18 ainsi que du panneau 19,l'évolution des déviations par rapport aux axes X et Y est imprimée sur la bande 23. Les trous 18 et 19 sont ensuite'remplis d'une masse durcissante , par exemple du béton. Lorsque cette masse dans le cas présent ce béton, est partiellement durcie, le sol séparant ces deux panneaux 18 et 19 est enlevé de la.même manière avec un recouvrement mutuel des deux panneaux 18 et 19. Ce recouvrement 22 est, dans le cas idéal, par exemple égal à 10 cm. I1 est évident qu'il est important qu'il y ait dans tous les cas un peu de recouvrement mutuel et que, lors du creusement du trou 21, la déviation de l'ex- cavatrice n'est pas si grande que ce recouvrement du panneau 18 ou du panneau 19, devienne "négatif", ce qui voudrait dire que, lors du remplissage du trou 21, des bandes du sol original subsisteraient en divers endroits, par exemple entre le panneau 18 et le panneau secondaire 21. En imprimant sur la bande 23, les unes à côté des autres, les données notées concernant la déviation en direction X, lors du creusement du trou 18 et les déviations en direction X notées à la même échelle lors du creusement du trou 21, on est à même de constater la valeur du recouvrement partiel 22 sur toute la profondeur du trou. La bande 23 est ainsi une pièce justificative non manipulable concernant le fait que le panneau secondaire 22 se raccorde partout avec un recouvrement partiel au panneau primaire 18, ce qui est évidemment d'importance primordiale pour le maître de l'ouvrage. I1 va de soi que tout cela vaut également pour le recouvrement partiel mutuel des panneaux 21 et 19. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de la position d'une excavatrice, susceptible d'être commandée dans un plan horizontal, par rapport à un point de référence situé au-dessus du sol, excavatrice susceptible d'être enfoncée dans le sol pour le creusement de puits verticaux, caractérisé en ce qu'il comporte un appareil laser (5) susceptible d'être monté sur l'excavatrice (1) et d'émettre au moins un rayon laser (6), dirigé verticalement vers le haut, tandis qu'au point de référence est prévue une plaque transparente (10) munie de marques (11) sur quelle plaque le rayon laser (6) forme une image (12), et la position de l'image (12) est une mesure des déviations horizontales (X,Y) de la position instantanée de l'excavatrice (1) par rapport à une droite verticale passant par le point de référence. 2. Dispositif de contrôle de la position d'une excavatrice, susceptible d'être commandée dans un plan horizontal par rapport à un point de référence situé au-dessus du sol,excavatrice susceptible d'être enfoncée dans le sol pour le creusement de puits verticaux selon la revendication 1,caractérisé en ce que l'appareil laser (5) est muni d'éléments (7) servant à diviser le rayon laser, éléments (7) qui sont disposés de manière que l'appareil laser (5) émet trois rayons laser parallèles (6,9) situés dans un même plan (Y) et formant chacun une image (12) sur la plaque transparente (10). 3. Dispositif de contrôle de la position d'une excavatrice susceptible d'être commandée dans un'plan horizontal par rapport à un point de référence situé au-dessus du sol,excavatrice susceptible d'être enfoncée dans le sol pour le creusement de puits verticaux, selon les revendications l-2,caractérisé en ce qu'au dessus la plaque transparente (10) est disposée une caméra CCD (13) qui est raccordée à un moniteur (14) et/ou un computer (15) à printer (17). 4. Dispositif de contrôle de la position d'une excavatrice, susceptible d'être commandée dans un-plan horizontal par rapport à un point de référence situé au-dessus du sol, excavatrice susceptible d'être enfoncée dans le sol pour le creusement de puits verticaux, selon les revendications 1-3, caractérisé en ce que l'appareil laser (5) est disposé sur l'excavatrice au moyen d'une double suspension cardan dans un tube (4) télescopique ou un tube susceptible d'être rallongé par l'accouplement de tubes analogues, fixé de manière étanche à l'excavatrice, tandis que la plaque transparente (10) et la caméra CCD (1: sont montées sur un guide de tube vertical à proximité de l'extrémité ouVerte du tube (4). 5. Procédé de mise en place de parois de béton dans le sol, basé sur la mise en aeuvre d'une excavatrice équipée d'un dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1-4, caractérisé par - le creusement d'un premier puits accusant une coupe transversale pratiquement rectangulaire correspondant aux dimensions de l'excavatrice, sous contrôle des déviations dans les directions X et Y, représentées en fonction de la profondeur du puits,et - le creusement d'un deuxième puits, décalé par rapport au premier puits d'un distance inférieure à la plus grande dimension longitudinale de l'excavatrice, sous contrôle des déviations dans les directions X et Y, représentées en fonction de la profondeur du deuxième puits, - le remplissage des deux puits d'une masse durcissable, - le creusement d'un puits entre le premier et le deuxième puits,après le durcissement , au moins partiel, de la masse durcissable, de manière que l'excavatrice recouvre partiellement les puits précédemment creusés et les déviations observées au moins dans la direction X étant imprimées sur une bande à côté des déviations mesurées antérieurement dans la direction X et enregistrées lors du creusement du premier et du deuxième puits en vue de la détermination contrôlable du recouvrement partiel.