Brevet FR2646862A1 — publié le 19901116

L invention est relative à une machine de fonçage du sol destinée notamment à la pose de canalisations. Elle trouvera tout particulièrement son application dans le domaine des travaux publics. La mise en place de canalisations sensiblement horizontales dans le sol est une opération couramment réalisée pour assurer la distribution de gaz. eaux. électricité, lignes téléphoniques et autres. Traditionnellement. on commence par creuser une tranchée entre les deux points à relier. La canalisation est posée dans le fond de la tranchée puis la tranchée est rebouchée et enfin le revêtement de surface doit être refait. Cette. technique cause de nombreuses perturbations étant donné que la réalisation de la tranchée coupe toute utilisation ou circulation. Dans certains cas. I'opération doit meme être scindée en deux pour ne pas couper totalement une chaussée par exemple. Enfin. la déterioration du revêtement est très couteuse et sa réparation délicate. En général. apres une intervention. le revêtement de sol n'est plus nivelé ni homogène à cet endroit. Pour se libérer de ces contraintes les constructeurs de matériels de chantier ont mis au point des machines de fonçage qui permettent de creuser horizontalement le sol depuis une fouille de départ jusqu'i une fouille d arrivez entre lesquelles il est nécessaire de mettre en place la canalisation. A cet égard il s agit d abord de creuser deux fouilles situées aux deux points à relier. puis dans la premiére fouille. on place une machine de fonçage qui forme un trou dans le sol jusqu à la seconde fouille afin de pouvoir placer la canalisation. De la sorte, le dérangement est minimum et les travaux ne bloquent pas la circulation. De plus. le revêtement n'est pas endommagé ce qui permet de limiter les frais d'installation. L'un des premiers soucis des constructeurs est de réaliser une machine de fonçage de petite dimension afin qu'elle puisse etre aisément introduite dans une fouille de taille modeste. Le principe technique retenu pour percer le sol est d'enfoncer en force. tel un pieu. une ligne de fonçage constituée de tronçons mis bout à bout au fur et à mesure que la ligne pénètre dans le sol. La tete de ligne est constituée d'une pièce tronconique ou ogivale. ainsi que de tronçons assemblés bout à bout, et la force nécessaire pour enfoncer la ligne est développée par un vérin hydraulique. Il existe un tel type de machine de fonçage formée d'un châssis placé dans la fouille creusé, à une profondeur appropriez qui sert d'appui à un vérin de poussée. Le travail se faisant en force sur un diametre plus ou moins réduits il est par conséquent nécessaire de disposer d'un organe moteur susceptible de développer une très forte poussée; Ceci peut être obtenu avec un vérin hydraulique. La ligne de fonçage proprement dite se compose d'une tête de fonçage. La ligne de fonçage - pourrait constituer elle-meme la canalisation auquel cas une fois introduite dans le sol entre la fouille de départ et d arrivée on démonte la tete de la ligne de fonçage et on laisse la canalisation dans le sol. Cependant, avantageusement. on fixe les éléments de canalisation à introduire à la ligne de fonçage, au niveau de la fouille d'arrivée, puis on fait fonctionner la machine de fonçage en sens inverse c'est-à-dire que l'on retire la ligne du sol en introduisant par la même occasion la canalisation depuis la fouille d'arrivée jusqu'à la fouille de départ. Lorsque la canalisation à poser est de diamètre important le trou peut être agrandi par des opérations successives pour lesquelles on utilise des tronçons de ligne de fonçage portant des éléments agrandisseurs de forme tronconique. Une des difficultés consiste à déboucher à l'endroit souhaite. Pour cela. des perfectionnements ont été apportés aux machines de fonçage pour permettre une orientation précise du vérin une fois le chassis introduit dans la fouille. Ainsi on utilise un support de vérin orientable par rapport au chêssis. Quoique satisfaisante dans de nombreux cas la machine de fonçage actuelle rencontre principalement. deux limitations. D'une part lorsqu'il s'agit de réaliser un trou à un faible niveau sous le sol. La technique de fonçage utilisé a des repercussions en surface car il se produit un refoulement du terrain et cela se traduit par une bosse voire même un craquèlement de la chaussée ou de la voie qu'il faut éliminer en refaisant un nouveau revetement. D'autre part certains terrains durs ne peuvent etre foncés c'est le cas par exemple des terrains crayeux qui ne sont absolument pas malléables. Seuls des sols argileux ou sableux peuvent être défoncés et, d ailleurs, lorsque l'on rencontre un -terrain non homogène, on peut craindre des déviations de l'outil qui aura tendance à pénétrer plus facilement la zone moins résistante. Le but de la présente invention est de présenter une machine de fonçage susceptible de travailler tout type de terrain. En particulier, les sols crayeux ne constituent pas un obstacle à l'enfoncement de la ligne de fonçage. Il faut également souligner que les risques de déviation de la ligne de fonçage lorsque celle-ci rencontre un sol non homogène sont écartes avec la machine de la présente invention. un autre but de la présente invention est de presenter une machine de fonçage susceptible de travailler à proximité de la surface sans engendrer de phénomène de refoulement susceptible d'endommager le revetement. Par ailleurs, la machine de fonçage de la présente invention peut également travailler de façon traditionnelle c'est-à-dire d'enfoncer en force une ligne de forage. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Selon l'invention, la machine de fonçage du sol, destinée notamment à poser des canalisations sensiblement horizontalement dans le sol, qui comprend un châssis appuyé dans une fouille sur lequel est monté un ou plusieurs vérins de poussée s'appliquant sur une ligne de fonçage est caractérisée par le fait que la dite ligne comporte des moyens de forage horizontal ou quasi horizontal du sol. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée de dessins en annexe parmi lesquels: - la figure 1 schématise la technique de travail d'une machine de fonçage destinée à la pose de canalisation, - la figure 2 illustre la technique de travail de la ligne de fonçage de la machine de la présente invention, - la figure 3 représente un mode préférentiel de réalisation de la machine de fonçage selon la présente invention, - la figure s montre la construction du mécanisme d'entrainement de la ligne de fonçage, - la figure 5 représente la liaison préconisée entre les tronçons de la ligne de fonçage. La présente invention vise une machine de fonçage du sol destinée notamment à poser des canalisations sensiblement horizontalement. Elle trouvera son application pour les travaux publics. La machine de forage de la présente invention a pour objectif de perfectionner les machines existantes en palliant leurs inconvénients et en autorisant un travail dans tout type de terrain quelle qu'en soit la nature et ce à une profondeur quelconque par rapport à la surface. La mise en oeuvre de la machine de fonçage 1 selon l'invention, illustrée à la figure 1, est classique. il faut creuser une fouille de départ 2 et une fouille d'arrivée 3 entre les points à relier par la canalisation. La machine de fonçage 1 est installée dans la fouille de départ 2 dont on ajuste la profondeur et l'axe de percement en fonction des conditions dans lesquelles la pose de la canalisation doit etre réalisée. Les dimensions de la fouille de départ 2 sont modestes et moindres que celles nécessaires pour la mise en place des machines de fonçage traditionnelles. La machine de fonçage 1 comprend un châssis 4 qui s'appuie dans la fouille de départ 2. Un ou plusieurs vérins hydrauliques 5 sont montés sur le châssis s et s'appliquent sur une ligne de fonçage 6. L'orientation des vérins 5 et de la ligne de fonçage 6 sur le châssis 5 pourra être ajustée selon des techniques connues de l'homme de l'art. Il est en effet essentiel de pouvoir régler avec précision le point d'arrivée de la ligne de fonçage 6 dans la fouille 3. La ligne de fonçage 6 est composée de tronçons mis bout à bout et enfoncés au fur et à mesure par le vérin hydraulique 5, jusqu'à ce que la tète 7 de la ligne de fonçage débouche dans la fouille d'arrivée 3. Selon l'invention, la ligne de fonçage 6 comporte des moyens 8 de forage tels que schématisés à la figure 2. Ainsi, le principe est par conséquent fondamentalement différent des techniques classiques qui repoussent le sol autour de la tête 7 de la ligne de fonçage 6. Le terrain devait être plastique pour pouvoir être déplacé au passage de la ligne de forage. Selon la présente invention la ligne de fonçage autorise le forage et comporte à cet effet notamment des moyens d'évacuation des agrégats 9 ainsi que les agrégats de forage sont évacués dans la ligne et par conséquent il n'y a plus de refoulement de matières tout autour de la tête 7 de travail. L'excédent de matière causé par le forage est évacué vers la fouille 2 de départ. Ceci permet par exemple de forer à faible profondeur sans répercussion en surface tous types de sol. En outre, la ligne de fonçage 6 comprend en tête 7 de ligne des moyens de concassage du sol. Il s'agit d'une caractéristique avantageuse de l'invention puisqu'elle permet de creuser dans des terrains compacts non plastiques tels qu'un sol crayeux. La tête de travail fragmente le terrain en morceaux de petites dimensions qui pourront être transportés par les dits moyens d'évacuation des agrégats 9. L'avancement de la ligne ne se fait, dans ce cas, non totalement en force, mais par usinage du sol. Dans un terrain non homogène, ceci évite que la ligne de fonçage ne puisse être déviée par la présence de zones plus dures. Par ailleurs la ligne de fonçage 6 est formée de tronçons tubulaires qui comportent une vis intérieure 8 sans fin. Cette derniere constitue substantiellement les moyens d'évacuation des agrégats 9 de forage préconisés. En effet la vis sans fin peut facilement etre installée dans un conduit tubulaire et son débit peut être adapté à la cadence de travail de la machine de forage. A ce sujet le débit des moyens d'évacuation pourra etre ajusté en fonction des circonstances. Avec un régime d'évacuation élevé par rapport à la vitesse d'avancement de la ligne de forage il est possible d'éliminer la totalité des agrégats à l'extérieur du trou creusé. Au contraire avec une vitesse d'évacuation réduite. une partie des agrégats reste à l'intérieur des tronçons tubulaires et le régime de fonctionnement s'apparente à la technique d'enfonçage de la ligne de forage en force, Les moyens de concassage du sol se présentent selon la présente invention sous la forme d'un trépan 7 placé en tête de ligne 6. Le trépan est solidaire en rotation de la vis sans fin 8 de telle sorte qu'il soit entraîné mécaniquement par cette dernière. Différents types de trépans peuvent être utilises des essais avec des trépans de forme circulaire et couteaux radiaux ont donné satisfaction. On pourra également adapter des trépans en forme de tarière. 11 faut toutefois privilégier les trépans qui ont une action mécanique de broyage pour affiner les agrégats qui seront ainsi transportés plus facilement par la vis 8 sans fin. La figure 3 représente un mode préférentiel de réalisation de la machine de fonçage 1 selon la présente invention. Celle-ci comprend un chassis 4 qui s'appuie dans le fond de la fouille 2. Un support 10 est installé sur le châssis 4 de telle sorte qu'il puisse s'orienter par rapport à ce châssis. Il s'agit d'une technique connue de l'homme de l'art qui utilise généralement des vis et des tirants de calage. Ceci permet d'orienter avec grande précision l'axe de la ligne de forage 6 afin que celle-ci débouche à l'endroit voulu. Des vérins 5, de type hydraulique, s'appuient sur le châssis 10. Par exemple, ils sont au nombre de quatre et appliquent leur force sur un support 11 qui comprend un organe moteur 12 d'entrainement de la vis 8 d'évacuation. Une cale 13 est interposée entre le dernier tronçon 14 de la ligne de forage 6 et le support 11 pour permettre l'évacuation des agrégats. Conjointement aux mouvements de poussée engendrée par l'action des vérins 5, l'organe moteur 12 assure la rotation de la vis sans fin 8 pour d'une part évacuer les agrégats et également pour entrainer en rotation le trépan 7 situé en tête de ligne de fonçage 6. La figure 4 représente en vue de coupe le support 11 sur lequel s'appliquent les vérins hydrauliques 5. Ce support est un carter dans lequel est placé un mécanisme réducteur composé dans l'exemple choisi d'un pignon d'entraînement 15 entrainé par un moteur hydraulique 12 fiKé sur le carter 11, relie à un pignon récepteur 16 par l'intermédiaire d'une chaine non illustrée ou tout autre moyen. Le pignon récepteur 16 est accouplé à la vis sans fin 8 du dernier tronçon 14 de la ligne de fonçage 6, Les tronçons tubulaires sont de préférence vissés les uns aux autres de façon à être solidarisés et présentent différents épaulements, non représentes, afin de prendre appui sur le châssis lors du retrait de la ligne de fonçage. Une fois le passage termine, on fixe à l'extrémité de la ligne, au niveau de la fouille d'arrivée 3, les éléments de canalisation à introduire et on fait fonctionner la machine de fonçage à l envers, c'est-à-dire que les vérins 5 tirent la canalisation et on demonte la ligne de fonçage tronçon par tronçon au fur et à mesure qu'ils arrivent dans la fouille de départ 2. La liaison entre les différents tronçons est schématisée à la figure 5. Les parties tubulaires extérieures 17 et 18 sont visses les unes aux autres alors que les tronçons de vis sans fin 8 sont liés par des carrés mâles 19 et femelles 20. Les éléments de vis sans fin 8 sont introduits librement dans le tronçon tubulaire. ce qui permet une fois le forage terminé, d'extraire la vis 8 pour le nettoyage. De préférence, les côtés males 19 des carrés de liaison des vis sont dirigés vers la tête 7 de la ligne de forage 6. Le fonctionnement des moyens de concassage et d'évacuation étant totalement indépendant du mouvement d'avancement de la ligne de forage 6, il est possible avec la machine de fonçage de l'invention d'utiliser une ligne de fonçage de type classique c'est-à-dire qui pénetre totalement en force dans le terrain, Ainsi, on peut faire du fonçage et du forage sans modification et sans plus d'encombrement, dans les mêmes capacités de diamètres de fonçage et/ou forage. A titre d'exemple, pour des diamètres de forage et/ou fonçage compris entre 60 et 160 mm, on réalisera une fouille de l'ordre de 1 m x 0,80 m. Dans une autre variante, pour des diamètres compris entre 100 et 300 mm, la fouille sera de l'ordre de 2 m x 1,5 m. D'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'homme de l'art, auraient également pu être adoptées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Machine de fonçage du sol destinée notamment à poser des canalisations sensiblement horizontalement dans le sol, qui comprend un châssis (4 > appuyé dans une fouille (2) sur lequel est monté un ou plusieurs vérins (5 > de poussée s'appliquant sur une ligne de fonçage (6), caractérisée par le fait que la dite ligne (6) comporte des moyens (8) de forage. 2. Machine de fonçage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la ligne (6) comporte des moyens (81 d'évacuation des agrégats (9) de forage. 3. Machine de fonçage selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte en tete (7 > de ligne de fonçage (6) des moyens de concassage du sol. 4. Machine de fonçage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la ligne de fonçage (6) est formée de tronçons tubulaires qui comportent une vis intérieure sans fin (8). 5. Machine de fonçage selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'en tête de ligne (6) de fonçage est placé un trépan (7). 6. Machine de fonçage selon la revendication X, caractérisée par le fait que les vérins (5) s'appliquent sur un support (11) qui comprend un organe moteur (12) d'entrainement de la vis d'évacuation (8}. 7. Machine de fonçage selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le support (11) est un carter dans lequel est placé un mécanisme réducteur entrainé par un moteur (12,) fixé sur le carter (111 et relié à la vis sans fin (8). 8. Machine de fonçage selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les tronçons tubulaires (17, 18) sont vissés les uns aux autres et les vis sans fin (8) sont liées entre elles par des carrées (19 et 20). 9. Machine de fonçage selon la revendication 8, caractérisée par le fait que les côtés mâles (19) des carrés sont dirigés vers la tete (71 de la ligne de fonçage (6). 10. Machine de fonçage selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le trépan (7) est de forme circulaire avec des couteaux radiaux.