Brevet FR2701973A1 — publié le 19940902

i. L'invention concerne une installation à sas pour dispositif de traitement des sols par jet(s) rotatif(s). Le procédé de traitement des sols par jet(s) rotatif(s) est bien connu et est utilisé pour la réalisation d'écrans d'étanchéité dans la masse d'un terrain perméable. Selon ce procédé, un matériau exogène ou coulis est introduit dans le terrain considéré à partir d'un forage sous la forme d'au moins un jet convenablement orienté à grande vitesse qui, sur sa trajectoire, déstructure le terrain en place, et, selon la nature dudit terrain, soit se mélange avec les éléments constitutifs de ce dernier et conduit, après prise, à la formation d'un mortier ou béton de sol (cas, par exemple, des terrains graveleux ou sableux), soit remplace purement et simplement le terrain et conduit, après prise, à la formation d'un coulis durci (cas, par exemple, des terrains argileux) Le ou les jet(s), en fonction du débit, de la pression motrice et des caractéristiques du terrain, ont un certain rayon d'action. Si l'outil assurant la formation du jet est mis en rotation- translation lente à l'intérieur du forage, on obtient un volume plus ou moins cylindrique de terrain traité ayant pour rayon le rayon d'action du ou des jets dans les conditions considérées, et une hauteur correspondant à l'amplitude du mouvement de translation. On comprend aisément qu'il est ainsi possible de réaliser, par cette technique de jet, des écrans d'étanchéité par la juxtaposition d'une pluralité d'éléments cylindriques (ou colonnes) de terrain ainsi traité sur une certaine hauteur, réalisés à partir d'un maillage de forages parallèles de densité telle que les éléments ou colonnes se recoupent de façon à constituer un massif continu. Egalement, on peut utiliser des éléments cylindriques ou colonnes de ce type en tant qu'éléments porteurs. Les jets utilisés peuvent être de divers types, c'est- à-dire être constitués d'un simple jet de coulis, ou d'un jet de coulis entouré d'un jet d'air annulaire pour en accroître le rayon d'action, ou d'une association d'un jet d'eau entouré d'un jet d'air annulaire assurant la déstructuration du terrain et d'un jet de coulis distinct, habituellement prévu à un niveau inférieur à celui du jet d'eau. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on utilise habituellement un dispositif comprenant une centrale de production d'un coulis de ciment alimentant en coulis une ou plusieurs pompes reliées, par l'intermédiaire d'un joint tournant, à un train de tubes introduit dans le forage o doit se faire le traitement par jet Le train de tubes peut être entraîné en translation et rotation grâce à une tête rotative hydraulique enserrant l'extrémité supérieure du train de tubes, qui est elle-même montée sur une glissière de forage La ou les pompes délivrent le fluide déstructurant (coulis ou eau) à des pressions de l'ordre de à 700 bars ou plus. Le train de tubes est formé de tronçons tubulaires unitaires raccordables munis de joints d'étanchéité appropriés et chaque tronçon peut être formé d'un simple tube (jet simple) ou de plusieurs tubes coaxiaux (jet double ou triple) Les liquides (coulis, eau) sont éjectés par une ou des buse(s) d'un diamètre de 2 à 4 mm environ Les tronçons de train de tubes peuvent avoir un diamètre de 50 à 200 mm environ. Tout récemment, un perfectionnement a été proposé par la Demanderesse, dans la demande de brevet français No. 92 13154 déposée le 3 Novembre 1992 et dont une copie est jointe au dossier de la présente demande, ce perfectionnement consistant à utiliser des tuyaux flexibles, extérieurs au train de tubes, pour alimenter les buses, le train de tubes ne jouant plus qu'un rôle d'entraînement mécanique et étant animé d'un mouvement rotatif non plus continu, mais alternatif. Un outil de forage peut être prévu, en outre, au- dessous des buses, à l'extrémité inférieure du train de tubes pour réaliser le forage dans lequel s'effectuera le traitement Cet outil peut être plein ou être le siège d'une circulation d'un fluide de forage alimenté par le train de tubes Dans ce dernier cas, cet outil peut être équipé d'un dispositif anti-retour pour éviter que des sédiments obturent l'intérieur de train de tubes lors de la manoeuvre d'ajout ou de retrait d'un tronçon tubulaire En variante, le forage peut être exécuté préalablement par un dispositif distinct. En pratique le traitement par jet est commencé en positionnant le dispositif à jet au fond du forage, en entraînant le train de tubes selon un mouvement de rotation et de translation vers la tête du forage jusqu'à ce qu'on obtienne une colonne de terrain traité de la hauteur voulue. Dans certaines conditions de travail, par exemple dans le cas de forages remontants o les matériaux éjectés par le dispositif à jet ont tendance à s'échapper par gravité du forage, ou dans le cas de forages dont la tête se trouve à un niveau inférieur à celui d'une nappe d'eau souterraine, il est apparu des difficultés dans la mise en oeuvre des dispositifs à jet(s), liées au fait qu'on ne sait pas maîtriser le débit de matériau qui sort du forage. Il existe donc un besoin pour un matériel qui permettrait de combler cette lacune. L'invention a justement pour but de proposer une installation permettant de maintenir une pression dans l'espace annulaire du forage existant entre la paroi du forage et le train de tubes, et de maîtriser le débit de matériau qui doit être inévitablement évacué du forage. Plus particulièrement, l'invention concerne une installation destinée à être utilisée conjointement avec un dispositif de traitement des sols par jet(s) rotatif(s) comprenant un train de tubes à la base duquel est montée au moins une buse d'éjection, cette buse étant alimentée en matériau à éjecter par le moyen du train de tubes ou de tuyaux flexibles extérieurs au train de tubes, ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend: une enceinte disposée en surface dans la continuité du forage et en relation étanche avec celui- ci, cette enceinte étant pourvue d'au moins un orifice muni d'un joint d'étanchéité pour le passage du train de tubes et des tuyaux flexibles éventuellement présents, une vanne d'arrêt permettant d'obturer complètement le forage, et un conduit d'évacuation des matériaux sortant du forage, raccordé à ladite enceinte et pourvu d'une vanne réglable permettant d'ajuster le débit desdits matériaux afin d'éviter l'établissement dans le forage d'une pression excessive. Facultativement, la commande de la vanne réglable du conduit d'évacuation peut être asservie à la pression régnant dans le forage et effectuée automatiquement par un dispositif approprié. Egalement, si désiré, il peut être prévu sur l'enceinte, une prise permettant de relier l'enceinte à une source de fluide sous pression dans le but de maintenir une pression dans le forage au cas o celle-ci viendrait à chuter en-dessous d'un seuil prédéterminé. De préférence, l'enceinte est démontable en au moins deux parties, à savoir une partie inférieure équipée de la vanne d'arrêt et une partie supérieure pourvue du ou des orifice(s). La description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés, fera bien comprendre la structure et le fonctionnement de l'installation de l'invention. Sur les dessins: la figure 1 est une vue schématique d'une installation selon l'invention; et les figures 2 et 3 sont des vues schématiques illustrant le montage du dispositif de traitement par jet(s) rotatif(s) dans l'installation de la figure 1. L'installation de la figure 1, qui est montée dans la continuité d'un forage 1 recevant un dispositif de traitement des sols par jet(s) rotatif(s) du type décrit dans la demande de brevet français précitée, dont on n'a illustré que le train de tubes 2 et les tuyaux flexibles, tels que 3 a et 3 b, d'alimentation des buses comprend une enceinte 4 formant sas, montée dans le prolongement du forage 1, un joint 5 assurant l'étanchéité entre la base de l'enceinte et la paroi du forage. L'enceinte 4, par exemple en acier, est constituée d'une partie inférieure 4 a et d'une partie supérieure 4 b solidarisées, par exemple, par boulonnage La partie supérieure 4 b est pourvue d'orifices 6, 7 et 8 pour le passage du train de tubes 2 et des tuyaux 3 a et 3 b, respectivement, des joints annulaires 9,10 et 11 étant prévus pour assurer l'étanchéité tout en permettant le mouvement ou le coulissement des organes 2, 3 a et 3 b La partie inférieure 4 a est équipée, au voisinage de sa jonction avec la partie 4 b, d'une vanne d'arrêt 12 du type à passage intégral et d'un conduit d'évacuation 13 des matériaux sortant du forage sur lequel est installée une vanne 14 dont le réglage s'effectue automatiquement en fonction de la pression régnant dans le forage par l'intermédiaire d'un dispositif 15 reliée à une sonde de pression 16 montée dans l'enceinte Le rôle de la vanne 14 est de maintenir la pression régnant dans le forage dans une gamme de valeurs prédéterminées et d'éviter qu'une pression excessive potentiellement dangereuse ne se développe dans le forage. Enfin, l'installation comprend une tubulure 17 raccordée à l'enceinte et pourvue d'une vanne 18, pouvant être raccordée, si nécessaire, à une source de fluide sous pression dans le cas o la pression dans le forage viendrait à chuter, pour une raison quelconque, en-dessous d'une valeur désirée. Les figures 2 et 3 illustrent le montage du dispositif de traitement des sols par jet(s) rotatif(s) dans l'installation de la figure 1 Après mise en place de la partie inférieure 4 a dans le forage 1 et scellement de celle-ci par le joint 5 comme l'illustre la figure 2, on ferme la vanne d'arrêt 12 On vient alors positionner sur la vanne 12, la tête à buses 20 du dispositif de traitement par jet(s) rotatif(s), puis on raccorde à cette tête le train de tubes 2 et les tuyaux flexibles 3 a, 3 b après les avoir passés dans les orifices 6, 7 et 8 de la partie supérieure 4 b de l'enceinte, comme l'illustre la figure 3 Après cela, il ne reste plus qu'à boulonner ensemble les parties 4 a et 4 b pour compléter l'installation Avant de descendre la tête dans le forage, on ouvre, bien évidemment, la vanne 12. Lorsqu'on désire enlever la tête 20 du forage, on procède à la manoeuvre inverse de celle qui vient d'être décrite. Il va de soi, bien entendu, que si le dispositif à jet(s) rotatif(s) utilisé comportait un train de tubes assurant simultanément l'alimentation des buses, c'est-à- dire était un dispositif à jet(s) rotatif(f) classique, dépourvu de tuyaux d'alimentation flexibles, il conviendrait d'adapter l'enceinte en ne prévoyant que le seul orifice 6 et en omettant les orifices 7 et 8. L'installation permet ainsi de mettre en oeuvre un dispositif de traitement de sols par jet(s) rotatif(s) dans des conditions de chantier nécessitant de travailler avec un forage maintenu sous pression, tout en permettant de maîtriser le débit des matériaux sortant du forage. Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et que l'on pourrait le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l 'invention. REVENDICATIONS 1 Installation destinée à être utilisée conjointement avec un dispositif de traitement des sols par jet(s) rotatif(s) comprenant un train de tubes ( 2) à la base duquel est montée au moins une buse d'éjection, cette buse étant alimentée en matériau à éjecter par le moyen du train de tubes ( 2) ou de tuyaux flexibles ( 3 a, 3 b) extérieurs au train de tubes, ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend: une enceinte ( 4) disposée en surface dans la continuité du forage et en relation étanche avec celui-ci, cette enceinte étant pourvue d'au moins un orifice ( 6, 7, 8) muni d'un joint d'étanchéité ( 9, 10, 11) pour le passage du train de tubes et des tuyaux flexibles éventuellement présents, une vanne d'arrêt ( 12) permettant d'obturer complètement le forage, et un conduit d'évacuation ( 13) des matériaux sortant du forage, raccordé à ladite enceinte et pourvu d'une vanne réglable ( 14) permettant d'ajuster le débit desdits matériaux afin d'éviter l'établissement dans le forage d'une pression excessive. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la commande de la vanne réglable d'évacuation est asservie à la pression régnant dans le forage. 3 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, une prise ( 17, 18) pour relier l'enceinte à une source de fluide sous pression. 4 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte ( 4) est démontable en au moins deux parties, à savoir une partie inférieure ( 4 a) équipée de la vanne d'arrêt ( 12) et une partie supérieure ( 4 b) pourvue des orifices ( 6, 7, 8).