Brevet FR2641015A1 — publié le 19900629

ENGIN DE TRAVAUX PUBLICS UTILISABLE NOTAMMENT POUR LA POSE DE DRAINS VERTICAUX. La présente invention concerne un engin de travaux publics, utilisable notamment pour la pose de drains verticaux, tant à terre que sous l'eau. De façon générale, le drainage vertical est réalisé pour améliorer la portance de certains sols, tels les sols compressibles destinés à recevoir des fondations d'ouvrages. L'invention est particulièrement bien adaptée à la pose de drains artificiels souples tels que tubes ou rubans crépinés, recouverts ou non d'un filtre textile et disposés selon un maillage préétabli, de l'ordre de plusieurs mètres au mètre, selon la capacité de drainage à obtenir. Parmi les méthodes courantes de pose du drain, on utilise le fonçage vertical d'un tube d'acier entourant le drain et dont le pied est équipée d'un sabot perdu fixé au drain. Ce fonçage est réalisé par un engin mobile déplaçable selon un parcours correspondant au maillage retenu. Avec l'accroissement des profondeurs de drainage (jusqu'à à 40 mètres), les métrages de drains à poser sur un chantier atteignent aujourd'hui plusieurs centaines de kilomètres. L'invention propose un engin de pose à haut rendement permettant de réduire les temps de chantier. L'invention propose donc un engin de travaux publics, utilisable notamment pour la pose de drains verticaux, du type comportant un chassis- porteur, un équipage mobile porteur d'outil et des moyens solidaires du chassis pour le guidage vertical de l'équipage mobile, caractérisé en ce que l'équipage mobile comporte une pluralité d'outils pénétrants, notamment pour effectuer la pose simultanée de plusieurs drains, et en ce que lesdits moyens de guidage comportent une pluralité de chemins de guidage à extension verticale. Ainsi donc, grâce à l'invention, il est possible de multiplier le nombre de drains posés au cours d'une même opération tout en respectant le bon positionnement horizontal et vertical des drains grâce à un guidage approprié. Avantageusement, les chemins de guidage et les outils pénétrants sont disposés symétriquement par rapport à un même axe vertical dit axe de guidage. Cette disposition permet d'éliminer le porte- à-faux rencontré en particulier dans les installations équipées d'un mat de guidage unique en position latérale (le poids de l'équipage mobile pouvant atteindre plusieurs tonnes) et, en conséquence, d'utiliser une structure de guidage plus légère et plus facile à mettre en place sur le chantier. Selon des variantes de l'invention, le guidage des outils pénétrants peut être encore amélioré de plusieurs façons, notamment en éloignant les chemins de guidage d'une distance voisine de l'écartement élémentaire prévues pour les drains, et/ou en montant les outils pénétrants sur un jeu de traverses elles-mêmes montées coulissantes sur les moyens de guidage. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les chemins de guidages sont constitués par des cables, ou des profils minces, convenablement raidis. Selon une variante particulière, les cables sont raidis entre deux structures d'écartement solidarisés au chassis-porteur. En particulier, le chassis comporte une plate-forme porteuse d'une flèche de levage pivotante, les structures d'écartement étant respectivement solidarisées à l'extrémité libre de la flèche et à l'extrémité d'une avancée de la plate-forme. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'équipage mobile comporte une tête de fonçage, par exemple un vibreur hydraulique, montée coulissante sur les chemins de guidage et associée à un transmetteur- répartiteur d'effort accouplé aux outils pénétrants. L'invention est maintenant décrite en se référant-aux dessins ci-annexés, dans lesquels: - La figure 1 représente une vue schématique de c8té d'un mode de réalisation d'un engin de pose de drain verticaux selon l'invention, - La figure 2 représente une vue schématique partielle de face de l'engin illustré & la figure 1, - La figure 3, une vue partielle de face d'un équipage mobile porteur d'outil selon un autre mode de réalisation de l'invention, - Et les figures 4 et 5 représentent des vues schématiques de dessus de deux équipages mobiles (respectivement pour trois et pour quatre drains) selon deux autres modes de réalisation de l'invention. Si l'on considère la figure 1, l'engin de pose de'drains verticaux se compose d'un chassis-porteur 10 automobile monté en rotation sur un plateau à chenilles 12. Le chassis comporte une plate-forme 14 sur laquelle est montée pivotante de façon classique une flèche de levage 16 maintenue en position par un agencement de cables 18 et de treuil (non représenté) entrainé par le moteur principal 20 de l'engin. A l'avant de la plate-forme 14 est prévue une avancée 22 (de longueur réglable par dispositif télescopique et montée pivotante pour être rabattue pendant le transport hors chantier de l'engin) qui se termine par une entretoise d'écartement 25 s'étendant assez près du sol S. La flèche 16 comporte un agencement de levage classique avec un cable porteur 24 monté sur une poulie 26 disposée en tête de flêche et auquel est suspendu un ensemble mobile porteur d'outil 28 (illustré plus en détail sur la figure 2). Cet ensemble mobile 28 est constitué, à titre d'exemple non limitatif, d'une tête de fonçage 30 solidaire d'un transmetteur-répartiteur d'effort 32 associé à plusieurs outils pénétrants 34 (dans le cas présent deux outils montés en parallèle symétriquement par rapport à la tête de fonçage 30), tels que des tubes d'acier adaptés à pénétrer le sol et recevant chacun un drain souple 36. Les drains 36 sont dévidés à la demande à partir de deux tambours 37 disposés de part et d'autre de l'avancée 22 et sont acheminés vers les tubes 34 par là flèche 16. L'ensemble mobile 28 est guidé par des moyens de guidage solidaires du chassis-porteur 10 et comportant une pluralité (deux dans l'exemple ici décrit) de chemins de guidage 38 à extension verticale. Selon une variante de réalisation particulièrement avantageuse, les chemins de guidage sont constitués par des cables 38 dont les extrémités sont fixées à l'entretoise 25 et à une autre structure d'écartement (ici l'entretoise 40) solidarisée à la tête de la flèche 16. Les cables 38 de longueur réglable sont convenablement raidis par des ridoirs (non représentés). Leur extension verticale est importante et peut atteindre plusieurs dizaines de mètres. Sans. sortir du cadre de l'invention, on utilise dans d'autres variantes (non représentées) des profils minces tels que barreaux, tiges, profilés en lieu et place des cables. Comme représenté sur le figure 2, la tête de fonçage 30 est solidaire d'une traverse 42 montée coulissante sur les deux cables 38. Selon une disposition très intéressante du mode de réalisation ici décrit, la disposition spatiale des chemins de guidage 38, par rapport au cable de levage 24 et aux outils pénétrants (les tubes 34) est telle que les cables de guidage 38 et les tubes de fonçage 34 sont disposés symétriquement par rapport à un même axe vertical G-G' dit axe de guidage. Pour ce faire on centre les entretoises 25 et 40 par rapport à l'axe de guidage G- G', en l'occurrence par rapport à l'axe de symétrie de l'équipage mobile (ici représenté par le cable 24) et on dispose les quatre points d'ancrage des cables de guidage Al, A2, A3 et A4 dans un plan vertical passant par le cable de levage 24 au droit de la sortie de la gorge de la poulie 26. Cette disposition évite en particulier les effets de porte-à- faux qui pourraient être importants compte tenu du poids de l'équipage mobile (entre une et deux tonnes). Les moyens de guidage comportent également un jeu de traverses 44 sur lesquelles coulissent les tubes 34 et qui sont montées elles-mêmes coulissantes sur les cables de guidage 38. Ces traverses participent au maintien des tubes pour écarter les risques de flambage chez ce dernier lors de la réalisation de drains profonds. Les traverses 44 accrochées par des chaines de maintien (non représentées) au transmetteur- répartiteur d'effort 32, viennent s'empiler sur l'entretoise 25 au fur et à mesure de la descente des tubes 34 dans le sol. Cette entretoise 25 comporte également deux colliers de positionnement 46 pour les tubes au voisinage du sol S. Par ailleurs, on peut remarquer que les chemins de guidage sont disposés au coté des outils pénétrants, éloignés d'une distance voisine de l'écartement élémentaire prévue pour les drains. Il est ainsi possible de réaliser la pose simultanée de deux drains tout en contrôlant le positionnement horizontal et vertical de chacun (ce qui est important pour la qualité du drainage) avec une structure légère (sans pénalité de poids par rapport à un engin monodrain à mât de guidage) et de mise en place facile. Pour ne pas surcharger la figure 1, seule la tête de fonçage 30 a été représentée en position haute et basse. Dans le mode de réalisation ici décrit, la tête de fonçage 30 est du type à vibreur hydraulique alimenté en fluide sous haute pression par des conduites flexibles 48 & partir d'un groupe hydraulique 50 porté par la plate- forme 14. Le vibreur 30 est d'architecture classique et comporte une batterie d'excentriques entrainés en rotation par le fluide sous pression pour transmettre (par l'intermédiaire d'une pince-attache ici associée au répartiteur 32) des vibrations verticales oscillantes aux outils pénétrants en l'espèce aux tubes 34. Ces vibrations, de fréquence comprise entre 1500 et 2500 vibrations/minute, sont transmises au sol. Il se produit, au voisinage immédiat du tube pénétrant, une fluidification du sol qui facilite la pénétration (ou l'arrachage) du tube. Le transmetteur-répartiteur d'effort 32 se présente sous la forme d'une poutre en U dont les extrémités reçoivent les deux têtes d'accrochage des tubes 34. Comme représenté sur la figure 2, les côtés de la pièce en U sont réalisés par des plaques renforcées en forme de triange isocèle recevant à leurs sommets la pince-attache du vibreur 30. Bien entendu, tout cet équipage mobile est centré sur l'axe de guidage G-G'. L'engin ainsi décrit est mis en oeuvre de la façon suivante. Après mise en position de travail de l'engin par rapport au sol, les tubes, en position relevée, sont équipés des drains et des sabots de pied. On procède alors à la pénétration simultanée des deux tubes par vibro- fonçage jusqu'à atteindre la profondeur requise. Les tubes 34 sont alors relevés par arrachage, les drains restant en place grâce aux sabots qui s'accrochent dans le sol. On peut enfin couper les drains ainsi posés pour déplacer l'engin vers sa nouvelle position de travail. Sans sortir du cadre de l'invention, d'autres modes de réalisation proposent d'autres types de têtes de fonçage, par exemple à marteau de percussion ou hydraulique, ou même des équipages mobiles à tête de lançage ou à tête de forage. Les figures 3, 4 et 5 représentent de façon schématique et partielle trois autres modes de réalisation d'équipages mobiles porteurs d'outils selon l'invention; les éléments identiques ou similaires à ceux précédemment décrits en relation avec les figures 1 et 2, portent les mêmes références numériques augmentées respectivement de 100, et 300. L'équipage mobile illustré à la figure 3 permet la pose simultanée de quatre drains 136 conduits par les quatre tubes pénétrants 134 solidarisés à la partie horizontale du répartiteur d'effort 132 selon une disposition symétrique par rapport à l'axe de guidage G-G', telle qu'illustrée sur la figure 3. Sur les câbles de guidage 138 sont montés coulissants la tête de fonçage 30 par l'intermédiaire de l'entretoise 142 et la partie horizontale du répartiteur 132. Pour améliorer la répartition des efforts oscillants de vibration, les plaques triangulaires 133 sont pourvues de renforts 135 disposés en étoile de la pointe des plaques vers les têtes d'accrochage des tubes, tels qu'illustrés sur la figure 3. Bien que non représenté sur la figure 3, il est prévu un jeu de traverses (correspondantes aux traverses 44), montées coulissantes sur les câbles 138 pour contribuer au guidage des quatre tubes 134. Les figures 4 et 5 illustrent deux autres modes de réalisation du transmetteur-répartiteur d'effort selon l'invention. D'une façon générale, le transmetteur- répartiteur comporte une structure plane (cadre ou plateau) 232, 332, définissant un polygone régulier centré sur l'axe de guidage vertical GG'. Les outils pénétrants, ici les tubes 234 et 334, sont solidarisés à la structure plane selon une disposition symétrique par rapport à l'axe GG', de préférence aux sommets du polygone régulier défini sur la structure. Enfin, la structure 232, 332 est montée coulissante sur les cables de guidage selon une disposition également symétrique par rapport à l'axe G-G'. Le transmetteur-répartiteur d'effort illustré à la figure 4, permet la pose simultanée de trois drains disposés selon un maillage triangulaire. Comme illustré schématiquement sur la figure, la structure plane 232, en forme de triangle équilatéral, reçoit les tubes 234 en ses sommets et est montée coulissante, de préférence par les milieux de ses cotés, aux trois cables de guidage 238 eux- mêmes disposés en triangle. Bien évidemment les structures et écartement (correspondantes aux structures et 24) sont adaptées à cette disposition triangulaire des cables. La tête de fonçage est dans l'exemple ici décrit, un marteau hydraulique de forme cylindrique 230 maintenu centré sur l'axe G-G' par trois pattes 242 montées coulissantes sur les cables 238. La structure plane 232 est pourvue de nervures verticales 235 disposées comme illustrées sur la figure 4 pour répartir régulièrement l'effort transmis par la tête de fonçage 230. Le transmetteur-répartiteur d'effort illustré à la figure , permet la pose simultanée de quatre drains disposés selon un maillage carré. Comme illustré schématiquement sur la figure 5, la structure plane 332 se présente sous la forme d'une plaque carrée aux sommets de laquelle sont solidarisés les quatre tubes pénétrants 334, le tout étant centré sur l'axe G-G'. La plaque carrée est par ailleurs montée coulissante sur les cables de guidage 238, par les milieux de deux côtés opposés. Dans le mode de réalisation ici décrit, la tête de fonçage est constituée de deux vibreurs hydrauliques 330 montés en parralèle et symétriquement par rapport à l'axe G-G' et convenablement accouplés par une barre de synchronisme 231. L'invention est également utilisable sur l'eau sans difficulté particulière. Dans un mode de réalisation (non représenté de l'invention), la plate-forme 14 est montée sur une barge flottante. L'invention n'est pas non plus limitée à la pose de drains verticaux mais est utilisable pour d'autres applications dans lesquelles une pluralité d'outils sont enfoncés verticalement dans le sol de façon simultanée. REVENDICATIONS 1. Engin de travaux publics utilisable notamment pour la pose de drains verticaux, du type comportant un chassis porteur, un équipage mobile porteur d'outil et des moyens solidaires du chassis pour le guidage vertical de l'équipage mobile, caractérisé en ce que ledit équipage mobile (28) comporte une pluralité d'outils pénétrants (34, 134, 234, 334) , notamment pour effectuer la pose simultanée de plusieurs drains, et en ce que lesdits moyens de guidage comportent une pluralité de chemins de guidage à extension verticale 38, 138, 238, 338. 2. Engin selon la revendication i caractérisé en ce que lesdits chemins de guidage (38, 138, 238, 338) et lesdits outils pénétrants (34, 134, 234, 334) sont disposés symétriquement par rapport à un même axe vertical dit axe de guidage G-G'. 3. Engin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits chemins de guidage (38, 138) sont éloignés entre eux d'une distance voisine de l'écartement élémentaire prévu pour les drains. 4. Engin selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits outils pénétrants (34) sont montés coulissants sur un jeu de traverses (44) elles- mêmes montées coulissantes sur lesdits chemins de guidage. 5. Engin selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les chemins de guidage (38, 138, 238, 338) sont constitués par des cables, ou des profils minces notamment des tiges, convenablement raidis. 6. Engin selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage (28) comportent deux structures d'écartement, haute (42) et basse (25), entre lesquelles sont montés les chemins de guidage (38). 7. Engin selon la revendication 6, caractérisé en ce que le chassis comporte une plate-forme (14) porteuse d'une flèche de levage pivotante (16), lesdites structures d'écartement (25, 40) étant respectivement solidarisées à l'extrémité libre de la flèche pour la structure haute (42) , et à l'extrémité d'une avancée de la plate-forme pour la structure basse (25). 8. Engin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit équipage mobile est du type à tête de lançage. 9. Engin selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit équipage mobile est du type à tête de forage. 10. Engin selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'équipage mobile (28) comporte une tête de fonçage (30, 130, 230, 330) montée coulissante sur les chemins de guidage (38, 138, 238, 338) et associée à un transmetteur-répartiteur d'effort (32, 132, 232, 332) accouplé aux outils pénétrants (34, 134, 234, 334). 11. Engin selon la revendication 10 caractérisé en ce que le transmetteurrépartiteur d'effort (32, 132) comporte une poutre à laquelle sont solidarisés lesdits outils pénétrants (34, 134), selon une répartition symétrique par rapport à la tête de fonçage (30, 130). 12. Engin selon la revendication 10, caractérisé en ce que le transmetteur-répartiteur d'effort (232, 332) comporte une structure plane (cadre ou plateau), montée coulissante sur les chemins de guidage, et définissant un polygone régulier, lesdits outils pénétrants (234, 334) étant solidarisés à la structure plane selon une répartition régulière polygonale de préférence aux sommets dudit polygone. 13. Engin selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite structure plane (332) se présente sous la forme d'un carré dont deux cotés opposés sont montés coulissants, de préférence en leur milieu, sur lesdits chemins de guidage (338). 14. Engin selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite structure plane (232) se présente sous la forme d'un triangle équilatéral dont les trois cotés sont montés coulissants, de préférence en leur milieu, sur lesdits chemins de guidage (238). 15. Engin selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que ladite tête de fonçage est du type à vibreur hydraulique. 16. Engin selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que ladite tête de fonçage est du type à marteau à percussion. 17. Engin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mobile sur terre ou sur l'eau.