Brevet FR2704574A1 — publié le 19941104

La présente invention concerne un procédé pour extraire un tirant d'ancrage et des dispositifs utilisables pour mettre en oeuvre ce procédé. - D'une manière générale, un tirant d'ancrage est constitué par une armature de traction qui peut elle-même consister en des barres, des fils ou des câbles métalliques ou non métalliques, aptes à être précontraints introduite dans un forage réalisé dans le sol et emprisonnée à ltune de ses extrémités dans une masse d'un liant solidifié appelé culot de scellement, 11 ensemble ainsi constitué étant ancré dans le sol par injection d'un coulis au voisinage de la tête du forage. L'armature de traction d'un tel tirant ancré dans le sol dépasse du sol à l'entrée du forage où elle retient une structure plaquée contre le terrain. Les tirants d'ancrage sont en particulier utilisés lors de travaux de fouilles, par exemple pour stabiliser le terrain alentour ou pour maintenir des parois montées contre les flancs d'une fouille. Si l'ancrage dTun tirant se situe dans un tréfonds voisin du chantier, le propriétaire du tirant est tenu, selon une législation en vigueur dans de nombreux pays, au paiement d'une indemnité annuelle qui est due tant que le tirant demeure dans le tréfonds. Le plus souvent, les tirants n'ayant qu T un rôle provisoire, il est souhaitable de les extraire lorsqu ils sont devenus inutiles après la réalisation des travaux. Cependant, pour des raisons de fiabilité, les tirants doivent être solidement ancrés dans le terrain. De ce fait, l'extraction des tirants constitue une opération difficile et coûteuse à laquelle on préfère souvent ltabandon pur et simple des tirants dans le terrain, bien que cet abandon soit assorti du paiement de l'indemnité annuelle mentionnée ci-dessus. La présente invention vise à fournir un procédé pour extraire un tirant d ancrage qui est d'une mise en oeuvre particulièrement simple et économique. La présente invention a pour objet un procédé pour libérer et extraire du forage dans lequel il est fixé un tirant du type comportant une armature de traction maintenue à son extrémité interne au forage par un culot de scellement constitué par un liant solidifié, caractérisé par le fait que l'on détruit par un moyen approprié, la partie centrale du culot de scellement en provoquant une décompression qui désagrège le liant autour de l'extrémité de l'armature de traction et permet ainsi la libération de cette dernière et l'extraction du tirant. Un des caractères surprenants du procédé selon l'invention réside dans le fait qu'il consiste à extraire un tirant en mettant à profit la -pression interne du sol, alors que celle-ci est précisément l'un des facteurs qui augmentent la résistance à la traction du tirant. En effet, l'ancrage du tirant est d'autant plus solide qu'il est réalisé dans un sol fortement comprimé. Or, grâce au procédé de la présente invention, on peut aisément extraire un tirant qui se trouve dans un sol où il règne une forte pression interne. Selon l'invention, on entend par armature de traction tout moyen s 'étendant le long du forage et apte à supporter une mise sous tension par précontrainte. On peut par exemple utiliser à cet effet des câbles disposés à la périphérie du tirant, des barres ou des fils métalliques ou non suffisamment résistants. Selon les techniques connues, on peut soit réaliser le culot de scellement à l'extérieur du forage et introduire ensuite, dans le forage, l'armature de traction emprisonnée dan & le liant solidifié, soit introduire directement dans le forage l'armature maintenue en place par des plaques de centrage, le culot de scellement étant réalisé in situ par injection du liant. Cette deuxième méthode présente l'avantage que l'on peut créer des contraintes internes au culot de scellement en injectant le liant sous pression et en maintenant cette pression pendant sa prise. Le liant ainsi solidifié se trouve dans des conditions favorables pour sa désagrégation ultérieure par mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, on détruit la partie centrale du culot de scellement à l'aide d'un appareil de forage de petit diamètre par rapport au tirant, appareil que l'on introduit dans l'armature de traction du tirant, depuis l'entrée du forage jusqu'au culot de scellement. L'appareil de forage creuse un canal dans la partie centrale du culot de scellement, ce qui provoque une libération des contraintes principalement radiales internes au culot de scellement, lequel se désagrège dans son canal central évidé en libérant l'armature que l'on peut aisément extraire en exerçant sur elle une traction vers l'extérieur du forage. Selon une variante préférée de ce mode de réalisation, on introduit l'appareil de forage dans un tube à manchettes qui a été placé dans l'armature de traction, par exemple entre les câbles, du tirant lors de sa mise en place et qui a été utilisé pour réaliser l'injection du coulis d'ancrage. Le tube à manchettes est ici utilisé comme guide pour l'appareil de forage. - Un tel tube à manchettes est bien connu de l'homme du métier pour être couramment utilisé lors de l'ancrage de tirants traditionnels. Dans un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention, on utilise un culot de scellement dans la partie centrale duquel est emprisonnée une enceinte étanche collapsable qui est remplie d'un produit fluide de préférence peu compressible. Cette enceinte supporte la pression interne du culot de scellement grâce à la faible compressibilité du produit fluide dont elle est remplie. Selon cette mise en oeuvre de l'invention, pour extraire le tirant du forage, on perce l'enceinte remplie de produit fluide, par exemple à l'aide d'un outil de forage introduit dans l'armature de traction du tirant, ce qui provoque la décompression brutale du culot de scellement et la désagrégation du liant. A cet effet, on peut utiliser, comme enceinte étanche, une vessie souple, par exemple en caoutchouc, remplie d'eau, et occupant toute la longueur du culot de scellement. Dans certaines conditions particulières, on pourrait utiliser un fluide compressible tel qu'un gaz pour remplir l'enceinte collapsable. Il faut alors réaliser le culot de scellement in situ par injection du liant dans le forage. La stabilité du liant n'est assurée qu'à la condition que la pression interne du sol demeure constante pendant l'usage du tirant. Ce mode de mise en oeuvre de l'invention utilisant une enceinte étanche collapsable présente l'avantage de provoquer la décompression brutale du culot de scellement, ce qui facilite la désagrégation du liant autour de l'extrémité de l'armature de traction emprisonnée dans ce dernier. Dans un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention, on utilise un culot de scellement dans la partie centrale duquel est emprisonné un cordeau détonant qui débouche dans un tube de réservation s'étendant depuis le culot de scellement jusqu'à l'entrée du forage. Pour extraire le tirant, on introduit dans le tube de réservation un détonateur que l'on pousse jusqu'en tête du culot de scellement. Il suffit alors de mettre à feu le cordeau détonant pour désagréger le culot de scellement et libérer l'armature de traction du tirant. La puissance requise pour un tel cordeau détonant libérant un tirant de dimensions standard, est environ celle fournie par des cordeaux détonants de 25 g/m à 40g/m, suivant les caractéristiques géotechniques du sol d'ancrage. Pour augmenter la puissance de la détonation, on emprisonne avantageusement le cordeau détonant dans le liant en lui donnant une forme de serpentin, de manière à introduire dans le culot de scellement une longueur maximale de cordeau détonant. Dans une variante de ce mode de mise en oeuvre, on utilise un culot de scellement comportant un tube de réservation emprisonné dans sa partie centrale et s'étendant jusqu'à l'entrée du forage. Le tube de réservation traverse le culot de scellement dans sa partie centrale, jusqu'en tête du forage. Pour extraire le tirant, on introduit dans le tube de réservation, un cordeau détonant de longueur sensiblement égale à celle du culot de scellement et l'on pousse ce cordeau détonant jusqutau centre du culot de scellement, après quoi l'on introduit, dans le tube de réservation, un détonateur que l'on pousse jusqu'au cordeau détonant pour mettre à feu ce dernier. Il est clair que l'on peut également, selon cette variante, introduire simultanément le cordeau détonant et le détonateur, et pousser ces derniers jusqu'en tête du culot de scellement. Pour libérer un tirant de dimensions standard, on utilise de préférence un cordeau détonant de 40g/m, la longueur du cordeau détonant ne pouvant être augmentée du fait qu'elle est fixée par la longueur du culot de scellement. Comme précédemment, ce mode de mise en oeuvre de l'invention a l'avantage de décomprimer brutalement le culot de scellement, améliorant ainsi la désagrégation du liant. La présente invention a également pour objet un appareil de forage pour détruire la partie centrale du culot de scellement d'un tirant, afin d'exécuter le premier mode de mise en oeuvre de l'invention décrit ci-dessus. Un tel appareil de forage présente une section inférieure à celle de la partie courante du tirant, de manière à pouvoir être introduit à l'entrée du forage, dans l'armature de traction du tirant, jusqu'à la partie centrale du culot de scellement. A cet effet, l'engin de forage qui a été utilisé pour creuser le forage recevant le tirant, équipé d'une tarière de plus petit diamètre, peut être utilisé comme appareil de forage pour creuser un canal dans la partie centrale du culot de scellement. La présente invention a aussi pour objet un tirant provisoire apte à être extrait du sol par mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Un tel tirant se caractérise essentiellement par le fait qu'il comporte un culot de scellement dont la partie centrale peut être détruite par un moyen approprié provoquant une décompression qui désagrège le liant constituant ledit culot de scellement, notamment autour de l'extrémité de l'armature de traction du tirant. Dans un premier mode de réalisation d'un tel tirant, le culot de scellement comporte, dans sa partie centrale, une enceinte étanche et collapsable remplie d'un produit fluide de préférence peu compressible, et qui occupe de préférence toute la longueur du culot de scellement. Dans un autre mode de réalisation, le tirant comporte un cordeau détonant emprisonné dans la partie centrale de son culot de scellement, et débouchant du culot de scellement dans un tube de réservation qui s 'étend jusqu a l'entrée du forage. Dans une variante, le tube de réservation présente la même longueur que le tirant, et l'une de ses extrémités est emprisonnée jusqu'en tête du forage dans la partie centrale du.culot de scellement. Le tube de réservation utilisé dans ce mode de réalisation doit présenter une résistance à l'écrasement suffisante pour ne pas s'affaisser lors de l'injection du liant constituant le culot de scellement et lors de l'injection du coulis d'ancrage. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant plusieurs modes de mise en oeuvre, donnés à titre d'exemples et sans aucun caractère limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure I représente un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1, - la figure 3 représente un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 4 représente un troisième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et - la figure 5 représente une variante de mise en oeuvre du procédé de la figure 4. Sur la figure 1, on a représenté en coupe longitudinale un forage 1 réalisé dans un sol 2 selon une direction sensiblement horizontale. Un tirant, désigné globalement par 3, est ancré dans le sol 2 au moyen d'un coulis 4 qui remplit le forage 1 et forme dans le sol un bulbe d'injection 4a. Le tirant 3 comporte une pluralité de câbles 5, qui constituent l'armature de traction du tirant en s'étendant sur toute la longueur du forage. Les câbles 5 sont répartis à la périphérie du tirant 3 au moyen de plaques de centrage 6 dont la forme est clairement visible sur la vue en coupe de la figure 2. En tête du forage, les câbles 5 sont emprisonnés dans un culot de scellement 7. Le culot de scellement 7 comporte une gaine cylindrique crénelée 8, fermée par une calotte 9 à son extrémité avant, et deux plaques de centrage 6a et 6b assurant le positionnement correct des extrémités des câbles 5 à l'intérieur de la gaine crénelée 8. Un liant solidifié 10 remplit le culot de scellement 7 et emprisonne l'extrémité des câbles 5. Dans le cas présent, le liant 10 a été injecté à l'intérieur de l'espace délimité par la gaine 8, la calotte d'extrémité 9 et la plaque de centrage 6b, alors que ces derniers étaient déjà introduits dans le forage 1. A cet effet, un tube d'injection (non représenté), introduit dans le forage 3 jusqu a l'orifice central 11 de la plaque 6b, a permis d'acheminer le liant 10 jusqu'au culot de scellement 7. Ayant fait sa prise in situ, le liant 10 s'est solidifié en demeurant soumis à sa pression d'injection. De ce fait, le culot de scellement 7 comporte des contraintes de pression internes qui s'ajoutent à celles résultant de la pression du sol 2. Un tube à manchettes 12 est introduit à l'intérieur du tirant 3, entre les câbles 5, et traverse les orifices centraux 13 des plaques de centrage 6. Ce tube à manchettes 12 a permis l'injection du coulis d'ancrage 4. Dans le mode de mise en oeuvre représenté à la figure 1, un appareil de forage 14 est en train de détruire la partie centrale du culot de scellement 7. A cet effet, l'appareil de forage 14 a été introduit depuis l'entrée du forage 1 dans le tube à manchettes 12 qui lui sert de guide. Entraîné en rotation depuis l'extérieur, comme indiqué par les flèches 15, l'appareil de forage creuse un canal central 16a dans le culot de scellement. Un trait interrompu 16b délimite schématiquement le volume restant à dégager par l'appareil de forage 14 dans le culot de scellement 7 pour réaliser un canal 16. Après creusement complet du canal 16, le liant 10 subit une décompression qui provoque sa désagrégation à la périphérie du culot de scellement 7. Les câbles 5 sont ainsi libérés de l'emprise du liant 10 et peuvent être extraits du sol en subissant une traction vers l'extérieur du forage 1. L'appareil de forage 14 présente avantageusement un diamètre légèrement inférieur à ceux du tube à manchettes 12 et des orifices centraux 11, 13 des plaques de centrage 6b, 6. Sur la figure 3, on a représenté un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. Sur cette figure, ainsi que sur les figures 4 et 5, on a conservé les chiffres de référence désignant les éléments déjà décrits en référence à la figure 1. Dans ce mode de mise en oeuvre, on utilise un culot de scellement 7 qui comporte, dans sa partie centrale, une enceinte étanche et collapsable 17 remplie d'eau. Cette enceinte 17 s'étend sur presque toute la longueur du culot 7, elle peut être par exemple réalisée en caoutchouc. Pour réaliser le culot de scellement 7, on a placé l'enceinte 17 à l'intérieur de la gaine 8 et de la calotte 9, en même temps que les câbles 5 maintenus par les plaques de centrage 6a et 6b, puis on a coulé le liant 10 qui a emprisonné l'ensemble en se solidifiant. Pour extraire un tel tirant, il suffit d'introduire un moyen approprié dans le tube à manchettes 12, pour venir percer l'enceinte 17 qui se vide et provoque une décompression brutale à l'intérieur du culot de scellement 7. On peut à cet effet utiliser l'appareil de forage 1 décrit précédemment. Ainsi décomprimé, le liant 10 se désagrège et libère les câbles 5. Ce mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention présente l'avantage d'être fiable et efficace, du fait que la décompression s'opère de manière brutale à l'intérieur du culot de scellement 7, ce qui favorise une bonne désagrégation du liant 10. Dans le mode de mise en oeuvre représenté à la figure 4, le tirant 3 comporte un tube de réservation 18 s'étendant sur toute la longueur du forage depuis l'entrée de ce dernier jusqu'au culot de scellement 7. Le tube de réservation 18 comporte intérieurement un canal mettant en communication le culot de scellement 7 et l'entrée du forage 1. La section extérieure du tube de réservation 18 est avantageusement voisine de celle des câbles 5. Il faut néanmoins que la résistance à la compression du tube 18 soit suffisante pour que son canal intérieur ne soit pas obstrué par écrasement sous l'effet de la pression régnant dans le sol 2 après injection du coulis d'ancrage 4. Le culot de scellement 7 comporte intérieurement un cordeau détonant 19 de 25g/m environ dont une extrémité débouche dans le tube de réservation 18. De la même manière que l'enceinte remplie d'eau 17 de la figure 3, le cordeau détonant 19 est emprisonné dans le liant 10. Pour extraire le tirant 3, on introduit un détonateur (non représenté), depuis l'entrée du forage, à l'intérieur du tube de réservation 18, et on pousse ce détonateur jusqu'en tête du culot de scellement 7 pour mettre à feu le cordeau détonant 19. L'explosion du cordeau détonant 19 provoque la destruction de la partie centrale du culot de scellement 7 dont le liant se désagrège et libère les câbles 5. Dans la variante représentée à la figure 5, le tube de réservation 18' se prolonge jusqu a l'intérieur du culot de scellement 7. La résistance à la compression du tube 18' est suffisante pour que son canal intérieur ne soit pas obstrué par écrasement lors des injections du liant 10 constituant le culot de scellement 7 et du coulis d'ancrage 4. Dans cette variante, on extrait le tirant 3 du forage après avoir introduit dans le tube de réservation 18' un cordeau détonant (non représenté) de 40 g/m environ que l'on pousse jusqu 'à l'intérieur du culot de scellement 7, puis un détonateur (non représenté) permettant la mise à feu du cordeau détonant. L'effet produit dans le culot de scellement 7 est sensiblement identique à celui obtenu avec le cordeau détonant 19 emprisonné dans le liant 10 décrit en référence à la figure 4. Néanmoins, selon cette variante, il est nécessaire d'utiliser un cordeau détonant de plus grande puissance, dans la mesure où ce dernier présente une longueur plus faible. D'une manière générale, on comprend que le procédé selon l'invention, assure une désagrégation du liant 10 suffisante pour que les câbles 5 puissent être extraits du culot de scellement 7 en subissant une traction vers l'extérieur du forage 1. Il est bien entendu que les modes de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, on a décrit ici un tirant comportant des câbles en tant qu'armature de traction, mais il est clair que l'invention s'applique à des tirants d'ancrage comportant des armatures de traction de toute nature, dont une extrémité est emprisonnée dans un culot de scellement. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour libérer et extraire du forage dans lequel il est fixé, un tirant du type comportant une armature de traction maintenue à son extrémité interne du forage par un culot de scellement constitué par un liant solidifié, caractérisé par le fait que l'on détruit, par un moyen approprié (14,17,19), la partie centrale (16) du culot de scellement (7) en provoquant une décompression qui désagrège le liant (10) autour de l'extrémité de l'armature de traction (5) et permet ainsi la libération de cette dernière et l'extraction du tirant (3). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on détruit la partie centrale (16) du culot de scellement (7) à l'aide d'un appareil de forage (14) de petit diamètre par rapport au tirant (3), en introduisant cet appareil de forage (14) dans l'armature de traction (5) du tirant (3), depuis l'entrée du forage (1) jusqu'au culot de scellement (7). 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on introduit l'appareil de forage (14) au travers d'un tube à manchettes (12). 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise un culot de scellement (7) dans la partie centrale duquel est emprisonnée une enceinte (17) étanche et collapsable remplie d'un produit fluide de préférence peu compressible, et que, pour extraire le tirant (3) du forage (1), on perce l'enceinte (17). 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise un culot de scellement (7) dans la partie centrale duquel est emprisonné un cordeau détonant (19) qui débouche dans un tube de réservation (18) s'étendant depuis le culot de scellement (7) jusqu'à l'entrée du forage (1), et que, pour extraire le tirant (3) du forage (1), on introduit dans le tube de réservation (18) un détonateur que l'on pousse jusqu'au cordeau détonant (18), puis on met à feu le cordeau détonant (19). 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise un culot de scellement (7) comportant un tube de réservation (18') emprisonné dans sa partie centrale et s 'étendant jusqu 'à l'entrée du forage (1), et que, pour extraire le tirant (3) du forage (1), on introduit dans le tube de réservation (18'), d'abord un cordeau détonant que l'on pousse jusqu'à l'intérieur du culot de scellement (7), puis un détonateur que l'on pousse jusqu'au cordeau détonant, et l'on met à feu le cordeau détonant à l'aide du détonateur. 7 - Appareil de forage pour détruire la partie centrale du culot de scellement d'un tirant, par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il présente une section inférieure à la partie courante du tirant (3) de manière à pouvoir être introduit à l'entrée du forage (1) dans l'armature de traction (5) du tirant (3), jusqu'à la partie centrale (16) du culot de scellement (7). 8 - Tirant provisoire apte à être extrait du sol par mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le culot de scellement (7) comporte, dans sa partie centrale, une enceinte (17) étanche et collapsable remplie d'un fluide peu compressible. 9 - Tirant provisoire apte à être extrait du sol par mise en oeuvre du procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le culot de scellement (7) comporte un cordeau détonant (19) emprisonné dans sa partie centrale et débouchant dans un tube de réservation (18) qui s'étend jusqu a l'entrée du forage (1). 10 - Tirant provisoire apte à être extrait du sol par mise en oeuvre du procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte un tube de réservation (18') s'étendant sur toute la longueur du tirant (3), l'une des extrémités du tube de réservation (18') traversant la partie centrale du culot de scellement (7) jusqu'en tête du forage (1).