Brevet FR2664833A1 — publié le 19920124

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'ENFONCEMENT DANS LE SOL D'OBJETS TELS OUE DES PALPLANCHES. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour l'enfoncement dans le sol d'objets tels que des palplanches. D'une façon générale, on sait que dans ce type d'application, on utilise habituellement des vibrateurs faisant intervenir une ou plusieurs cellules vibratoires comprenant chacune au moins un couple de masselottes rotatives excentrées par rapport à leur axe d'entraînement et des moyens permettant d'entraîner en rotation, à une même vitesse mais en sens inverse, les deux axes d'entraînement. I1 est clair que grâce à ces dispositions, dans une même cellule, les forces centrifuges engendrées par la rotation des masselottes s'additionnent dans une direction définissant un axe de travail et se compensent dans les autres directions pour s'annuler perpendiculairement à l'axe de travail. Dans le but de permettre un enfoncement simultané de plusieurs palplanches successives, on a déjà proposé d'utiliser une pluralité de cellules vibratoires de ce genre, disposées côte à côte. A cet effet, une première solution consistait à fixer les cellules sur une semelle rigide et à relier les chaînes cinématiques rigides de ces cellules par des liaisons rotatives rigides, de manière à ce que les vibrations engendrées par ces cellules soient rigoureusement en phase et s'additionnent les unes aux autres. Il s'avère que l'inconvénient majeur de cette solution consiste en ce qu'en raison des contraintes mécaniques qu'elle est amenée à subir, la semelle présente un poids important qui réduit d'autant l'amplitude des vibrations et qui limite considérablement les possibilités de portage de l'ensemble. Par ailleurs, les vibrations engendrées dans le sol par le biais des palplanches sont à une fréquence relativement basse. Elles se propagent donc relativement bien dans le sol et, en conséquence, créent des nuisances dans l'environnement. Pour tenter de supprimer ces inconvénients, on a également essayé de rendre les modules vibratoires indépendants les uns des autres et de faire en sorte que chaque module se trouve en opposition de phase avec le suivant. Cette solution permet de doubler la fréquence des vibrations engendrées dans le sol par les palplanches et donc d'en limiter la propagation. Toutefois, dans ce cas, on double également l'amplitude relative des vibrations exercées entre deux cellules consécutives. Compte tenu de l'importance de cette amplitude relative, les zones de jonction entre les palplanches (serrures) sont le siège de frottements intenses engendrant un échauffement pouvant atteindre dans ces zones, la température de soudage du métal constituant les palplanches, étant entendu que la puissance dissipée par ces frottements réduit d'autant la puissance utile de fonçage. Cette solution, qui risque de conduire à une solidarisation intempestive des palplanches, se trouve donc proscrite. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Pour parvenir à ce résultat, le procédé selon l'invention consiste à utiliser une succession de cellules vibratoires agissant sur des objets respectifs (P1 à P4), ces cellules étant agencées de manière à engendrer dans le sol, une vibration de fréquence supérieure à la fréquence de chacune des cellules. A cet effet, les vibrations de deux cellules successives pourront être déphasées d'une valeur inférieure à 1800 de manière à réduire le mouvement relatif des deux objets associés à ces deux cellules. Ce déphasage pourra être porté à une valeur au plus égale à 90" de manière à ce que l'amplitude du mouvement relatif présente une valeur inférieure à celle du mouvement absolu d'une cellule. De préférence, le susdit déphasage D sera déterminé par la formule suivante 2 G D = n dans laquelle n est le nombre de cellules vibratoires successives utilisées, ce nombre étant avantageusement supérieur ou égal à 4. Bien entendu, 1 invention concerne un vibrateur spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit. Des modes d'exécution de ce vibrateur seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente schématiquement un vibrateur comprenant quatre modules vibra toires La figure 2 est un diagramme représentant sché matiquement, en fonction du temps, les vibra tions émises par les cellules vibratoires et la vibration engendrée dans le sol par les pal planches La figure 3 est une vue schématique d'un autre mode d'exécution d'un vibrateur conforme à l'invention ; Les figures 4 et 5 sont respectivement des coupes selon A-A et B-B du vibrateur représenté figure 3:: Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le vibrateur comprend quatre cellules vibratoires C1 à C4 comprenant chacune deux trains de masselottes rotatives M1, M2 - M3, M4 - Mg, M6 - M7, M8 excentrées par rapport à leurs arbres d'entraînement. Ces derniers sont solidaires de deux pignons E1, E'1 - E2, E'2 - E3, E'3 - E4, E'4 qui engrènent mutuellement, de sorte que les deux trains de masselottes d'une même cellule tournent en sens inverse l'un de l'autre à la même vitesse sous l'effet d'un moteur hydraulique (non représenté) en prise avec l'un des arbres. Ces quatre cellules C1 à C4 portent sur quatre palplanches respectives P1 à P4 assemblées les unes aux autres par des profils d'emboîtement verticaux. Les carcasses des quatre cellules C1 à C4 sont assemblées les unes aux autres par des articulations Al, A2, A3, tandis que les chaînes cinématiques de ces cellules, c' est-à-dire les ensembles masselottes/pignons/arbres d'entraînement sont accouplés les uns aux autres grâce à des pignons G1 à G3 montés rotatifs autour d'axes coaxiaux aux axes d'articulation et qui engrènent chacun avec deux pignons appartenant aux deux cellules adjacentes. Lors du montage, l'assemblage des pignons E1, E2, E'2, E3, E'3, E4, G1, G2, G3 est réalisé en faisant en sorte que les masselottes appartenant à l'une des cellules soient déphasées par rapport aux masselottes de la (ou des) cellule(s) adjacente(s) d'un angle de déphasage D égal à 2 t D = n avec n=4 soit n 2 Les vibrations engendrées par les quatre cellules C1 à C4 ont été représentées sur la figure 2 sous la forme de sinusoïdes S1 à S4, qui présentent une même fréquence, une même amplitude, mais sont déphasées de 2 Il apparaît clairement que l'amplitude relative R entre deux cellules vibratoires consécutives est égale à la moitié de l'amplitude des vibrations de chacune des cellules C1 à C4. Au niveau du sol, le système cellules C1 à C4/palplanches P2 à P4 se comporte comme un générateur d'impacts dans lequel chaque palplanche émet un impact chaque fois que la vibration émise par la cellule passe par son point le plus bas. Ces impacts engendrent donc une vibration V dont la fréquence est égale à quatre fois la fréquence de chacune des cellules vibratoires C1 à C4. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode d'exécution précédemment décrit. Ainsi, notamment, le vibrateur pourrait comprendre, comme représenté sur les figures 3 à 5, une succession de cellules vibratoires (ici deux cellules représentées en traits pleins et une cellule partiellement représentée en traits interrompus). Ces cellules comprenant chacune - une carcasse formant un boîtier plat, sensiblement parallélépipédique, comportant deux faces principales planes parallèles 3, 4, 5, 6 et un bord périphérique - un couple de masselottes 7, 8 - 9, 10 excentrées, mon tées rotatives au moyen d'axes transversaux parallèles 11, 12, 13, 14 dont les extrémités s'engagent dans des paliers portés par les faces principales 3, 4, 5, 6 et - deux pignons 15, 16 - 17, 18 respectivement solidaires des masselottes 7, 8 - 9, 10 et engrenant l'un avec l'autre, de sorte que ces deux masselottes 7, 8 - 9, 10 tournent de façon synchrone, en sens inverse l'une de l'autre. Les extrémités des arbres 12, 13 respectivement associées aux masselottes 8, 9 et aux pignons 16, 17 dépassent de part et d'autre de la carcasse, et portent, d'un côté, deux poulies 20, 21. L'arbre 12 est, par ailleurs, couplé, du côté opposé à la poulie 20, à un moteur d'entraînement, par exemple hydraulique. Les deux cellules 1, 2 sont assemblées côte à côte avec les faces principales 4, 5 (côté poulies 20, 21) disposées mutuellement en regard, les arbres 11, 12 étant sensiblement coaxiaux aux arbres 13, 14. Les poulies 20, 21 se trouvent donc disposées l'une en regard de l'autre dans l'espace intercalaire délimité entre les faces principales 4, 5, grâce à des espaceurs 23, 24 réalisés par exemple en élastomère. Elles sont reliées l'une à l'autre au moyen d'une courroie crantée 25 possédant une légère élasticité. Les courroies sont disposées de manière à ce que les couples de masselottes de deux cellules successives soient déphasés de 2 G D = n n étant le nombre de cellules. Le vibrateur ainsi réalisé permet d'obtenir des résultats similaires à ceux du vibrateur précédemment décrit, à la différence qu'il n'autorise pas des déplacements relatifs entre les cellules aussi importants que dans ce dernier. Revendications 1. Procédé pour l'enfoncement simultané dans le sol d'objets tels que des palplanches, assemblés les uns aux autres par des assemblages coulissants axés verticalement, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une succession de cellules vibratoires (C1 à C4) agissant sur des objets respectifs (P1 à P4), ces cellules étant agencées de manière à engendrer dans le sol une vibration de fréquence supérieure à la fréquence de chacune des cellules. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vibrations de deux cellules successives (C1 à C4) sont déphasées d'une valeur inférieure à 1800 de manière à réduire le mouvement relatif des deux objets associés à ces deux cellules. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déphasage entre deux cellules successives (C1 à C4) est au plus égal à 90" de manière à ce que l'amplitude du mouvement relatif présente une valeur inférieure à celle du mouvement absolu d'une cellule. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit déphasage est sensiblement égal à 2 G n n étant le nombre de cellules vibratoires. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de cellules vibratoires (C1 à C4) assemblées les unes aux autres par des moyens d'assemblage non rigides et des moyens de couplage (G1 à G3) des chaînes cinématiques de ces cellules, aptes à assurer un déphasage d'au plus 180C entre les vibrations émises par chaque couple de cellules consécutives (C1 à C4). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque cellule vibratoire comprend au moins deux masselottes excentrées (Ml, M2) tournant à la même vitesse, en sens inverse. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le susdit assemblage non rigide comprend une articulation (A1 - A3) reliant les structures rigides des deux cellules adjacentes, et en ce que, dans ce cas, les susdits moyens de couplage comprennent un pignon (G1 à G3) coaxial à l'axe d'articulation qui engrène avec deux pignons appartenant aux chaînes cinématiques desdites cellules (C1 à C4). 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le susdit assemblage non rigide comprend des espaceurs (23, 24) en matière résiliente, reliant deux cellules adjacentes, et en ce que, dans ce cas, les susdits moyens de couplage consistent en une liaison à poulies et à courroie crantée (20, 21, 25), logé dans le volume délimité entre les deux cellules (1, 2) par lesdits espaceurs (23, 24). 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le susdit assemblage non rigide comprend des espaceurs (23, 24) en matière résiliente reliant deux cellules adjacentes (1, 2), et en ce que, dans ce cas, les susdits moyens de couplage consistent en une liaison à chaînes et à pignons, logé dans le volume délimité entre les deux cellules par lesdits espaceurs.