Brevet FR2679595A1 — publié le 19930129

APPAREILLAGE AUTONOME PERMETTANT DE REALISER PAR FORAGE DES PRELEVEMENTS A L'INTERIEUR DE GALERIES, CONDUITES. La présente invention a trait à un appareillage perfectionné permettant de réaliser de manière simple, efficace et rapide, et en toute sécurité, des prélèvements par forage (carottage) à l'intérieur même de galeries, conduites visitables dont la section peut varier de un mètre à quatre mètres de diamètre lorsqu'elles sont circulaires, mais qui peuvent bien entendu avoir des sections de formes différentes. De plus en plus, on se trouve confronté au problème d'avoir à réaliser des diagnostics d'état d'ouvrages d'art existants, tels que conduites, galeries qui peuvent se dégrader par suite du vieillissement des matériaux qui les composent à la suite des agressions physico-chimiques dont ils sont le siège, et/ou des modifications des conditions d'exploitation par suite des changements des caractéristiques des terrains à l'intérieur desquels ils sont réalisés. Par suite, la surveillance et l'étude desdits ouvrages impliquent d'effectuer des mesures et prélèvements de manière à avoir les données nécessaires pour que les calculateurs de bureaux d'étude puissent modéliser le mode de comportement réel desdits ouvrages en partant des caractéristiques physico-chimiques et mécaniques des matériaux constitutifs des ouvrages, ainsi que de celles des sols. La réalisation de tels prélèvements à l'intérieur de conduites dont les dimensions et formes peuvent varier dans de grandes proportions, est très délicate à réaliser. A ce jour, la solution proposée consiste à réaliser ces prélèvements en utilisant le même matériel que celui qui est utilisé pour réaliser des prélèvements en milieu externe.Une telle manière de procéder ne donne cependant pas satisfaction, car pour fonctionner, un tel matériel doit être relié à une source d'alimentation, en général alimentation en courant alternatif 220 volts, ce qui, lorsque l'on doit travailler à l'intérieur de conduites, entraîne des contraintes, non seulement en ce qui concerne les déplacements à l'intérieur de la conduite ou galerie, la mise en place des moyens pour les mesures et prélèvements, mais également la pose de câbles d'alimentation pouvant avoir une très grande longueur entraînant donc des problèmes en ce qui concerne la sécurité, compte tenu du fait que, très souvent, les opérations de prélèvement se font en milieu très humide. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un nouveau type d'appareillage autonome qui permet de résoudre l'ensemble de ces problèmes et qui, par ailleurs, selon une forme préférentielle de réalisation, permet également de réaliser des prélèvements dans n'importe quelle direction (sur 360 ) à l'intérieur de la conduite ou galerie, mais également n'est pas limité en ce qui a trait à la section même desdites conduites. D'une manière générale, l'invention concerne donc un appareillage permettant de réaliser par forage des prélèvements à l'intérieur de galeries, conduites visitables, en vue d'établir un diagnostic de l'état de l'ouvrage pour assurer son entretien et sa maintenance, ledit appareillage se caractérisant en ce qu'il comprend essentiellement un chariot ou ensemble équivalent ayant une structure et des dimensions permettant de l'introduire et de le déplacer à l'intérieur de l'ouvrage (conduite) où doivent être effectués les prélèvements, ledit chariot supportant, à l'avant de son châssis, un ensemble de prélèvement proprement dit pouvant pivoter de 360" autour d'un axe horizontal et comportant d'une part, un ensemble de forage et, d'autre part, des moyens permettant d'assurer l'immobilisation de l'ensemble à l'intérieur de la conduite et d'assurer le guidage selon un axe rigoureusement constant de la tête de forage lors de l'opération de prélèvement, l'alimentation en énergie desdits éléments étant réalisée par l'intermédiaire de batteries portées par le chariot, rendant ainsi l'ensemble totalement autonome. Avantageusement en pratique, et selon une forme de réalisation préférentielle conforme à l'invention - l'ensemble des moyens constituant l'appareillage conforme à l'invention se présente sous la forme d'éléments modulaires permettant d'assurer le montage de l'appareillage à l'intérieur même de l'ouvrage ; à titre indicatif, chaque élément de l'appareillage aura des dimensions lui permettant d'être introduit à l'intérieur d'un regard conventionnel, ayant en général un diamètre de 63 cm - le chariot est conçu pour pouvoir être manipulé par un homme seul et comporte de préférence une direction à timon ; - les moyens permettant de réaliser le prélèvement proprement dit, sont constitués par un ensemble télescopique (étai) comportant des vérins hydrauliques commandés par une centrale hydraulique motorisée ; ledit ensemble télescopique est débrayable et est orientable sur son axe à 360" ; il permet de prendre appui contre les parois internes de la conduite, et assure le maintien et le guidage de la tête de prélèvement proprement dite, évitant ainsi toute vibration et fracturation des "carottes" ; la tête de prélèvement est montée sur l'ensemble télescopique et est commandée par un moteur, par exemple de 1,5 kilowatts, comportant une boite multi-vitesses (cinq par exemple), permettant de réaliser des forages de diamètre et profondeur variables ; à titre indicatif, un tel ensemble peut permettre de réaliser des forages ayant un diamètre pouvant aller de cinq à cent millimètres, et ce sur une profondeur pouvant aller jusqu'à deux mètres - selon une variante conforme à l'invention, les moyens permettant d'assurer le maintien de l'appareillage lors de l'opération de forage, peuvent être constitués, au lieu et place d'un ensemble télescopique, de systèmes équivalents, tels que par exemple par un système comportant des ensembles de type parallélogramme déformable, orientés selon trois directions différentes, commandés par un système à vis (comparable à un cric de voiture) de tels ensembles parallélogrammes déformables peuvent permettre de réaliser un appui en plus de deux points contre les parois de la conduite, permettant ainsi d'utiliser l'appareillage dans des conduits pouvant avoir des sections non régulières. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif, mais non limitatif, et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en élévation de l'ensemble d'un appareillage réalisé conformément à l'invention - les figures 2a et 2b illustrent, vue de face et de manière schématique, la manière dont est réalisée la mise en place et le maintien de l'ensemble de forage à l'intérieur de la conduite et l'opération de forage proprement dite ;; - les figures 3a et 3b sont également des vues de face schématiques montrant la possibilité de rotation sur 360" de l'ensemble de forage que comporte un appareillage conforme à l'invention - la figure 4 est une vue schématique en perspective montrant une autre forme de réalisation des moyens permettant d'assurer le maintien de l'appareillage lors de l'opération de forage, la tête de prélèvement n'étant pas représentée - les figures 5a à 5g illustrent, schématiquement, la manière dont est assuré le maintien de l'appareillage conforme à l'invention lors d'une opération de forage à l'intérieur de conduits ayant des sections de formes différentes. Si l'on se reporte aux schémas annexés, et plus particulièrement à la figure 1, l'appareillage conforme à l'invention est constitué par un ensemble, désigné par la référence générale (1), et qui permet de réaliser par forage des prélèvements à l'intérieur de galeries (2). Ledit appareillage (1) est constitué essentiellement par un chariot constitué d'éléments modulaires permettant de le monter et démonter rapidement à l'intérieur même de la conduite. A titre indicatif, chaque élément de l'appareillage a des dimensions qui lui permettent d'être introduit à l'intérieur d'un regard conventionnel ayant en général un diamètre de 63 cm. Par ailleurs, le poids de chaque élément sera déterminé de telle sorte qu'il puisse être manipulé par un homme seul ; à titre indicatif, on ne dépassera pas un poids de 60 kilos par élément. L'appareillage conforme à l'invention une fois monté à l'intérieur de la conduite (2), se présente donc sous la forme d'un chariot, qui peut être tracté par un homme seul et qui, par exemple, aura une direction à timon. A l'avant du châssis de ce chariot, est disposé l'ensemble de prélèvement (3) proprement dit. L'ensemble de prélèvement est monté sur le châssis de telle sorte qu'il puisse prendre deux positions, pouvant aller de l'horizontale, ce qui peut faciliter les déplacements à l'intérieur de la conduite, jusqu'à la verticale, position dans laquelle on réalise l'opération de prélèvement, position représentée à la figure 2.Le déplacement entre ces deux positions est obtenu par l'intermédiaire d'un système à vérin reliant l'ensemble de prélèvement au châssis, et qui coopère au maintien dans un plan vertical de l'ensemble de prélèvement lors de la réalisation de cette opération. Lors des déplacements, s'il est avantageux de rabattre l'ensemble de prélèvement dans un plan horizontal, il est bien évident que ce dernier pourrait éventuellement être maintenu dans le plan vertical si les dimensions de la conduite le permettent ou dans une orientation comprise entre l'horizontale et la verticale. De préférence, l'ensemble de prélèvement (3) est conçu afin de pouvoir être orientable sur son axe à 360" comme cela est illustré aux figures 2a à 3b. Il est constitué essentiellement par une tête de forage (4) et par des moyens, désignés par la référence générale (5) qui permettent d'assurer l'immobilisation de l'ensemble à l'intérieur de la conduite (2), ainsi que d'assurer le guidage, selon un axe rigoureusement constant de la tête de forage (4) lors de l'opération de prélèvement. L'alimentation en énergie des éléments actifs d'un tel appareillage est réalisée par l'intermédiaire de batteries 12 volts (9) portées par le chariot.Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3b, les moyens (3) permettant de réaliser le prélèvement proprement dit, sont constitués par un ensemble télescopique en forme d'étai extensible, et qui comporte deux vérins hydrauliques commandés par une centrale hydraulique motorisée débrayable et orientable sur son axe à 360". Cet étai permet l'appui dans la conduite (2) et permet de maintenir fixe une colonne support (6) pour la tête de prélèvement (4), tête qui comporte d'une part un élément de forage et prélèvement (7) (carottier) qui est couplé à un moteur (8), le moteur électrique ayant une puissance de 1,5 kilowats.Une boite multivitesses (cinq par exemple), permet de faire varier la vitesse de sortie de l'arbre moteur (par exemple entre 200 et 1100 tours/minute), permettant ainsi de réaliser des forages de diamètre variable, pouvant aller de cinq à cent millimètres et également de profondeur variable pouvant aller jusqu'à deux mètres. Pour la mise en oeuvre d'un tel ensemble, on procède de la manière illustrée aux figures 2a à 3b. La figure 2a illustre la mise en place de l'ensemble de prélèvement à l'intérieur d'une conduite de faible diamètre, l'organe de forage (7) étant représenté en position escamotée. La figure 2b illustre la mise en place d'un même élément à l'intérieur d'une conduite (2) de plus grand diamètre, la tête de forage (7) étant, dans cette figure, représentée en position de prélèvement. Dans les deux cas, l'ensemble est maintenu immobilisé en appui entre deux points diamètralement opposés de la conduite.Les figures 3a et 3b illustrent la manière dont est réalisée la rotation sur 360" de la tête de prélèvement proprement dite, ainsi que la translation verticale de l'axe d'entraînement de l'or- gane de forage (7). La figure 4 illustre une autre forme de réalisation des moyens (5) permettant d'assurer la mise en place et le maintien à l'intérieur de la conduite à ausculter de l'appareillage conforme à l'invention. Dans ce mode de réalisation, les éléments télescopiques sont remplacés par des systèmes à parallèlogramme déformable (10,11,12), commandés par un système à vis (comparable à un cric de voiture), de tels ensembles à parallélogramme déformable permettant d'immobiliser l'appareillage lors de l'opéra- tion de prélèvement à l'intérieur de conduites pouvant avoir des sections très variables, comme cela est illus tré aux schémas des figures 5a à 5g. L'appui des extrémités des parallélogrammes déformables (10,11,12) contre les parois internes de la conduite (2), est réalisé par l'intermédiaire de patins désignés par la référence unique (13). Une telle conception d'appareillage de prélèvement présente de très nombreux avantages par rapport aux solutions antérieures, avantages parmi lesquels on peut citer - une très grande sécurité étant donné que l'alimentation est réalisée à partir de batteries douze volts - une facilité de manoeuvre à l'intérieur des conduites ainsi qu'une mise en place lors de l'opération de forage aisée, opération qui est réalisée en toute sécurité, sans risque de casse de l'outil et ce, dans n'importe quelle direction (sur 360 ). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. REVENDICATIONS 1/ Appareillage (1) permettant de réaliser par forage des prélèvements à l'intérieur de galeries, conduites (2) visitables, en vue d'établir un diagnostic de l'état de l'ouvrage pour assurer son entretien et sa maintenance, ledit appareillage (1) se caractérisant en ce qu'il comprend essentiellement un chariot ou ensemble équivalent ayant une structure et des dimensions permettant de l'introduire et de le déplacer à l'intérieur de l'ouvrage (conduite) où doivent être effectués les prélè- vements, ledit chariot supportant, à l'avant de son châssis, un ensemble de prélèvement (3) proprement dit pouvant pivoter de 360" autour d'un axe horizontal et comportant d'une part, un ensemble de forage (4) et, d'autre part, des moyens (5) permettant d'assurer l'immobilisation de l'ensemble à l'intérieur de la conduite (2) et d'assurer le guidage selon un axe rigoureusement constant de la tête de forage (4) lors de l'opération de prélèvement, l'alimentation en énergie desdits éléments étant réalisée par l'intermédiaire de batteries portées par le chariot, rendant ainsi l'ensemble totalement autonome. 2/ Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble des moyens se présente sous la forme d'éléments modulaires permettant d'assurer le montage dudit appareillage à l'intérieur même de l'ouvrage. 3/ Appareillage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le chariot est conçu pour pouvoir être manipulé par un homme seul et comporte de préférence une direction à timon. 4/ Appareillage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (5) permettant de réaliser le prélèvement proprement dit, sont constitués par un ensemble télescopique (étai) comportant des vérins hydrauliques commandés par une centrale hydraulique motorisée, ledit ensemble télescopique étant débrayable et étant orientable sur son axe à 360". 5/ Appareillage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens permettant d'assurer le maintien de l'appareillage lors de l'opération de forage, sont constitués par un système comportant des ensembles (10,11,12) orientés dans trois directions différentes du type parallélogramme déformable commandés par un système à vis (comparable à un cric de voiture).