Brevet FR2704575A1 — publié le 19941104

La présente invention concerne un procédé pour ancrer un poteau dans le sol. La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, ainsi qu'un massif d'ancrage d'un poteau dans le sol réalisé par la mise en oeuvre dudit procédé et/ou dispositif. Le procédé classique pour ancrer un poteau dans le sol comporte les étapes consistant à creuser un trou dans le sol, à introduire dans ce trou des éléments d'ancrage du poteau, à régler la position de ces éléments d'ancrage, puis à mettre en place un matériau de scellement, par exemple du béton frais, dans le trou pour ancrer lesdits éléments d'ancrage dans le sol, enfin, le cas échéant, à fixer le poteau sur les éléments d'ancrage. Dans le cas particulier des poteaux supportant les caténaires le long d'une voie ferrée, on connait l'utilisation d'un train spécial se déplaçant le long de la voie ferrée et transportant les équipements nécessaires à la préparation de béton frais qui est coulé dans les trous de fondation, chaque trou ne recevant qu'un faible volume de béton. Un tel procédé est toujours très coûteux. En outre, sa mise en oeuvre, si elle ne présente aucun inconvénient sur une voie ferrée nouvelle qui n'est pas encore en service, apporte une gêne considérable au trafic dans le cas o il s'agit d'électrifier une ligne existante en service. Dans tous les cas, la préparation de béton frais pour couler les massifs de fondation soulève des difficultés, en particulier en pleine nature loin des centres de préparation et de distribution de béton frais. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des procédés connus et de proposer un procédé du type précité permettant d'ancrer des poteaux dans le sol dans d'excellentes conditions d'efficacité, de sécurité et de rentabilité, ce procédé étant particulièrement adapté à l'ancrage de files de poteaux en pleine nature et ne nécessitant pas l'utilisation d'équipements lourds du type du train à béton précité. Suivant l'invention, le procédé du type précité est caractérisé par les opérations suivantes: - on creuse dans le sol au moyen de moyens de creusement un trou dans lequel on enfonce en même temps et progressivement un élément de coffrage préfabriqué creux de forme correspondante; lorsque le trou a la profondeur nécessaire pour recevoir complètement ledit élément de coffrage creux, on retire les moyens de creusement en laissant en place l'élément de coffrage creux; - on introduit lesdits éléments d'ancrage du poteau puis on met en place le matériau de scellement à l'intérieur de l'élément de coffrage creux. Le trou ainsi équipé de l'élément de coffrage préfabriqué peut rester longtemps ouvert avant la mise en place du matériau de scellement. L'opération de mise en place du matériau de scellement est ainsi complètement indépendante de celle de creusement des trous, et peut être organisée à l'avance d'une manière adaptée de façon optimale au nombre de trous à équiper et à la situation de ceux-ci. En outre, l'élément de coffrage préfabriqué fait partie intégrante de la structure du massif d'ancrage terminé, et n'est pas un coffrage perdu onéreux car non réutilisable. Selon une version préférée de l'invention, on introduit à l'intérieur de l'élément de coffrage creux, des éléments préfabriqués de calage, et on injecte au fond du trou un matériau fluide capable de faire prise pour ancrer dans le sol lesdits éléments préfabriqués de calage et les éléments d'ancrage du poteau. Les principaux éléments constituant le massif d'ancrage, et en particulier les éléments préfabriqués de calage, peuvent ainsi être préfabriqués en usine, par exemple en béton, dans des conditions optimales de préparation du mélange de béton, de coulée et de prise de ce béton, de contrôle de la qualité de ces éléments. Il suffit alors de transporter ces éléments préfabriqués sur le site d'utilisation avec des moyens ou véhicules, par exemple routiers ou ferroviaires, les plus appropriés ou les plus facilement disponibles. L'opération de mise en place du matériau de scellement sur ce site est ainsi limitée à l'injection du matériau fluide capable de faire prise, et est entièrement indépendante des opérations précédentes. Dans le cas de l'électrification d'une ligne ferroviaire en service, on supprime ainsi complètement le besoin d'un train à béton du type précité. Selon un second aspect de l'invention, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour creuser dans le sol un trou et pour enfoncer en même temps et progressivement un élément de coffrage préfabriqué dans le trou en cours de creusement, ces moyens étant adaptés à être retirés du trou en laissant en place ledit élément de coffrage préfabriqué. Suivant un troisième aspect de la présente invention, le massif d'ancrage d'un poteau dans le sol conforme à celle-ci est caractérisé en ce qu'il a été réalisé par ila mise en oeuvre du procédé et/ou d.- dispositif précités. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée ci- apres. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs: - la figure i est une vue schématique partiellement en coupe d'un dispositif conforme au second aspect de l'invention pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention; - la figure 2 est une vue semblable à la figure 1, en coupe suivant II - II à la figure 3, représentant un massif d'ancrage réalisé par la mise en oeuvre d'un premier mode de réalisation du procédé de l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III à la figure 2; - la figure 4 est une vue semblable à la figure 2, en coupe suvant IV - IV à la figure 5, correspondant à un autre mode de réalisation du procédé de l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe suivant V-V à la figure 4; - les figures 6A et 6B sont des vues agrandies d'un détail de la figure 1, représentant les outils de coupe respectivement dans la position de coupe et dans la position rétractée. Dans la réalisation de la figure 1, le dispositif 1 permet la mise en oeuvre du procédé de l'invention, qui est un procédé pour ancrer un poteau dans e sol 2, comportant les étapes consistant à creuser un trou 3 dans le sol 2, à introduire dans ce trou 3 des éléments d'ancrage du poteau, à régler la position de ces éléments d'ancrage, puis à mettre en place un matériau de scellement, béton ou analogue, dans le trou 3 pour ancrer lesdits éléments d'ancrage dans le soi 2, enfin, le cas échéant, à fixer le poteau sur les éléments d'ancrage. Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé par les opérations suivantes: - on creuse dans le sol 2 au moyen d'un outil de forage 4, un trou 3 cylindrique dans lequel on enfonce en même temps et progressivement un élément de coffrage préfabriqué tubulaire 5; - lorsque le trou 3 a la profondeur nécessaire pour recevoir complètement ledit élément de coffrage tubulaire 5, on retire l'outil de forage 4 en laissant en place l'élément de coffrage tubulaire 5; - on introduit lesdits éléments d'ancrage du poteau puis on met en place le matériau de scellement à l'intérieur de l'élément de coffrage tubulaire 5. Dans l'exemple représenté, on utilise comme outil de forage une tarière 4 de forme hélicoïdale présentant à son extrémité libre 6 au moins un outil de coupe 7, et on fait tourner la tarière 4 dans un sens F1 et l'élément de coffrage tubulaire 5 dans l'autre sens F2 pour remonter à la surface du sol 2 les débris de forage 8. Le fait de faire tourner le coffrage tubulaire 5 dans le sens F2 opposé au sens de rotation F1 de la tarière 4, facilite d'une part l'évacuation des débris 8, d'autre part la descente progressive du coffrage 5 dans le trou 3. Le coffrage tubulaire préfabriqué 5 peut être réalisé en béton, armé ou non armé, en acier ou en tout autre matériau. Il est conçu pour pouvoir être entraîné en rotation, avec par exemple à sa partie supérieure une forme extérieure polygonale, par exemple hexagonale, schématisée en 9. La tarière 4 et le coffrage 5 sont entraînés par une tête de rotation schématisée en 10, qui est d'un type connu quelconque, et est portée par un engin de levage non représenté d'un type connu quelconque, par exemple une flèche de grue montée sur un véhicule. Suivant une version préférée du procédé précité, une fois le trou 3 réalisé et le coffrage 5 en place dans ledit trou 3, on introduit à l'intérieur du coffrage tubulaire 5 des éléments préfabriqués de calage, en béton ou analogue, puis on injecte au fond du trou 3 un matériau fluide capable de faire prise pour ancrer dans le sol lesdits éléments préfabriqués de calage et les éléments d'ancrage du poteau. Dans la réalisation représentée aux figures 2 et 3, le poteau 11 a en coupe transversale une forme de H, et est adapté à être introduit directement à l'intérieur du coffrage tubulaire 5. On voit qu'on introduit à l'intérieur du coffrage tubulaire 5 autour du poteau 11 plusieurs éléments préfabriqués de calage avant d'injecter le matériau fluide capable de faire prise. On a ainsi introduit autour du poteau 11 deux éléments 12 de section sensiblement rectangulaire pénétrant entre les ailes 13 du poteau 11 en forme de H. et deux éléments 14 en forme de secteur cylindrique et présentant sur leur face adjacente au poteau 11 un évidement 15 recevant les ailes 13 et une gorge 16 permettant d'introduire un tuyau 17 d'injection du matériau fluide de scellement 18. Les éléments de calage 12, 14 sont préfabriqués en béton ou analogue. Le nombre et la forme des éléments 12, 14 pourraient bien entendu être différents de ceux décrits. Dans la réalisation représentée aux figures 4 et , le poteau 19 a en coupe transversale une forme quelconque et comporte à sa base une platine d'ancrage 20 adaptée à être fixée à des tiges d'ancrage 21. On voit qu'on a introduit à l'intérieur du coffrage tubulaire 5 un bloc de calage 22 unique, à l'intérieur duquel sont noyées lesdites tiges d'ancrage 21. Le bloc 22 comporte à sa périphérie une gorge 23 pour le passage du tuyau 17 d'injection du matériau fluide de scellement 18. Dans les deux cas décrits, le scellement du poteau 11, 19, se fait par le remplissage des vides compris entre le coffrage 5, les éléments préfabriqués 22, 12, 14 et éventuellement le poteau il au moyen d'un produit de scellement fluide classique, ciment, mortier, résine, etc... adapté à faire prise. Il suffit de descendre le tuyau 17 dans la gorge 16, 23, à la base des éléments à sceller et d'injecter le mélange de scellement 18 qui remonte à l'intérieur du coffrage 5 pour combler les vides. Pendant l'opération de mise en place du coffrage préfabriqué, il est également possible d'injecter à la périphérie de celui-ci un mélange destiné au scellement de celui-ci dans le sol. Ce scellement peut être réalisé par exemple avec du ciment ou un mélange de bentonite et de ciment ou autre. Toutes ces opérations peuvent être réalisées même si l'intérieur du coffrage 5 est plein d'eau ou de boue. Les éléments préfabriqués 22, 12, 14 sont placés à l'intérieur du coffrage 5 avec un jeu suffisant qui permet le réglage ultérieur de la position définitive du poteau avant le scellement. Dans la réalisation des figures 6A et 6B, l'outil de forage est une tarière 4 de forme hélicoïdale de diamètre extérieur adapté au diamètre intérieur du coffrage préfabriqué 5. Cette tarière comporte à son extrémité inférieure 6 plusieurs outils de coupe 7 montés de façon à être mobiles entre une position de coupe représentée à la figure 6A et permettant de creuser un trou de diamètre adapté au diamètre extérieur du coffrage préfabriqué 5, et une position rétractée représentée à la figure 6B et permettant le passage des outils de coupe 7 à l'intérieur dudit coffrage préfabriqué 5 lors de la remontée de la tarière 4 une fois que le trou 3 a atteint la profondeur requise. Dans cet exemple, chaque outil de coupe 7 comporte une plaque 26 montée de manière pivotante autour d'un axe 27 fixé à i'extrémité inférieure 6 de la tarière 4 et traversant la plaque 26 près de son extrémité arrière. A son extrémité avant opposée à l'axe 27, la plaque 26 porte un ou plusieurs doigts de coupe 28 comportant chacun de manière connue une extrémité constituée par une pointe 29 d'un matériau dur tel que du carbure. Des taquets 30 sont prévus pour bloquer les plaques 26 dans leur position de coupe (voir figure 6A). L'orientation des doigts 28 par rapport à la plaque 26, le nombre de plaques et le nombre de doigts par plaque peuvent être quelconques. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut effectuer sur ceux-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention. Ainsi, tout ce qui a été dit ci-dessus pour un trou 3, un coffrage préfabriqué 5 et des éléments de calage 12, 14, 22 préfabriqués, cylindriques s'applique aussi dans le cas o ces éléments auraient une forme de révolution, notamment tronconique, et éventuellement, pour le procédé, une forme qui ne serait pas de révolution. De même le basculement des plaques 26 pourrait être commandé, par exemple hydrauliquement. REVENDICATIONS 1. Procédé pour ancrer un poteau (11, 19) dans le sol (2), comportant les étapes consistant à creuser un trou (3) dans le sol (2), à introduire dans ce trou (3) des éléments (11, 21) d'ancrage du poteau (11, 19), à régler la position de ces éléments d'ancrage (11, 21), puis à mettre en place un matériau de scellement dans le trou (3) pour ancrer lesdits éléments d'ancrage (11, 21) dans le sol, enfin, le cas échéant, à fixer le poteau (19) sur les éléments d'ancrage (21), caractérisé par les opérations suivantes: - on creuse dans le sol (2) avec des moyens de creusement (4) un trou (3) dans lequel on enfonce en même temps et progressivement un élément de coffrage préfabriqué creux (5) de forme correspondante; lorsque le trou a la profondeur nécessaire pour recevoir complètement ledit élément de coffrage creux (5), on retire les moyens de creusement (4) en laissant en place l'élément de coffrage creux (5); - on introduit lesdits éléments (11, 21) d'ancrage du poteau puis on met en place le matériau de scellement à l'intérieur de l'élément de coffrage creux (5). 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise comme moyens de creusement une tarière (4) de forme hélicoïdale présentant à son extrémité libre (6) au moins un outil de coupe (7), et en ce qu'on fait tourner la tarière (4) dans un sens (F1) et l'élément de coffrage creux (5) dans l'autre sens (F2) pour remonter à la surface du sol (2) les débris de forage (8). 3. Procédé conforme à i'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on introduit à l'intérieur de l'élément de coffrage creux (5) des éléments préfabriqués de calage (12, 14), et en ce qu'on injecte au fond du trou (3) un matériau fluide (18) capable de faire O10 prise pour ancrer dans le sol (2) lesdits éléments préfabriqués de calage (12, 14) et les éléments d'ancrage du poteau (11, 19). 4. Procédé conforme à la revendication 3, le poteau (11) étant adapté à être introduit directement à l'intérieur de l'élément de coffrage creux (5), caractérisé en ce qu'on introduit à l'intérieur de l'élément de coffrage creux (5) autour du poteau (11) un ou plusieurs éléments préfabriqués de calage (12, 14) avant d'injecter le matériau fluide (18) capable de faire prise. 5. Procédé conforme à la revendication 3, le poteau (19) étant adapté à être fixé sur une platine d'ancrage (20) elle-même fixée à des tiges d'ancrage (21), caractérisé en ce qu'on introduit à l'intérieur de l'élément de coffrage creux (5) au moins un bloc de calage (22) préfabriqué à l'intérieur duquel sont noyées lesdites tiges d'ancrage (21). 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications i à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de creusement (4) pour creuser dans le sol (2) un trou (3) et pour enfoncer en même temps et progressivement un élément de coffrage préfabriqué creux (5) dans le trou (3) en cours de creusement, ces moyens (4) étant adaptés à être retirés du trou en laissant en place ledit élément de coffrage préfabriqué creux (5). 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une tarière (4) de forme hélicoïdale de diamètre extérieur adapté au diamètre intérieur de l'élément de coffrage préfabriqué (5), cette tarière (4) comportant à son extrémité inférieure (6) au moins un outil de coupe (7), et des moyens (10) de mise en rotation adaptés à faire tourner dans des sens opposés (F1, F2) sensiblement autour d'un même axe ladite tarière (4) et l'élément de coffrage préfabriqué (5). 1l 8. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que au moins un outil de coupe (7) est monté à l'extrémité inférieure (6) de la tarière (4) de façon à être mobile entre une position de coupe permettant de creuser un trou (3) de diamètre adapté au diamètre extérieur de l'élément de coffrage préfabriqué (5), et une position rétractée permettant le passage de l'outil de coupe (7) à l'intérieur dudit élément de coffrage préfabriqué (5). 9. Massif ancrage d'un poteau dans le sol, caractérisé en ce qu'il a été réalisé par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à et/ou du dispositif conforme à l'une des revendications 6 à 8.