Brevet FR2766230A1 — publié le 19990122

La présente invention a pour objet un dispositif d'ancrage d'un élément allongé au fond d'un forage. II peut s'agir, par exemple, de l'ancrage de l'extrémité basse d'un fil de pendule inversé. Pour réaliser le contrôle des mouvements de structures, telles que des barrages formant retenues d'eau, il est connu d'effectuer, sous leur soubassement, des forages en vue de déterminer les mouvements éventuels de l'embase. Pour déterminer un éventuel mouvement de l'embase, est utilisé un appareil appelé pendule inversé. Une extrémité d'un fil est ancrée au fond du forage, à l'intérieur d'un tube vertical, L'autre extrémité, c'est-à-dire l'extrémité supérieure du fil, étant maintenue en tension par un flotteur annulaire placé dans un bac disposé en tête du forage. Les mouvements éventuels de l'ouvrage par rapport au fil tendu verticalement sont observés à l'aide d'une table de visée solidaire de l'ouvrage dans la partie haute du forage. L'équipement de la table permet de procéder à deux alignements sensiblement orthogonaux définissant la position précise du fil. Une difficulté réside dans l'accrochage de l'extrémité basse du fil. A cet effet, de façon connue, on scelle en fond de forage, dans un coulis de ciment préalablement déposé, une masse métallique appelée panier d'ancrage sur laquelle est fixé le fil. Le panier d'ancrage est descendu jusqu'à la côte désirée et reste suspendu pendulairement dans le coulis de ciment à l'état liquide. Après prise du coulis de ciment, le panier est immobilisé et constitue l'ancrage du fil. Cette technique présente plusieurs inconvénients. II faut attendre au minimum trois semaines de séchage pour pouvoir procéder à la mise en service du pendule, le fil devant être tendu par un flotteur exerçant une traction d'une vingtaine de kilogrammes en période d'utilisation. II n'est pas possible de garantir la position exacte du point d'accrochage du fil, compte tenu d'éventuels mouvements parasites pouvant intervenir au cours de la prise du coulis de ciment. Le système n'est pas démontable. Or, il est parfois nécessaire de changer le fil. L'étanchéité au niveau du fond du tube métallique n'est pas parfaitement garantie, car cette étanchéité n'est assurée en théorie que par le coulis de ciment dans lequel est engagé le panier d'ancrage. Or, lors du séchage du coulis de ciment, des fissures peuvent apparaître entre le tube et la masse de ciment. Le but de l'invention est de fournir un dispositif d'ancrage d'un élément allongé au fond d'un forage, dans lequel l'ancrage est réalisé de façon simple et immédiate, avec une certitude de la position de l'extrémité de l'élément allongé, avec possibilité de démontage de cet élément allongé, et avec réalisation d'une obturation parfaitement étanche de l'extrémité inférieure du tube. A cet effet, le dispositif qu'elle concerne, comprend - un bouchon de pied de tube fixé avec étanchéité sur le tube à l'extrémité de celui-ci située du côté du fond du forage, ce bouchon comportant du côté de l'intérieur du tube un évidement axial taraudé, - une douille, de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur du tube, comportant une extrémité filetée, au diamètre de l'évidement taraudé du bouchon, présentant un évidement conique dont la section diminue en direction du fond du tube, et étant équipée de moyens d'entraînement en rotation à son extrémité tournée du côté opposé au fond du tube, et - un cône de même forme et de même section que l'évidement conique de la douille, destiné à se coincer dans celle-ci, et dont l'extrémité tournée du côté opposé au fond du tube est équipée de moyens d'accrochage de l'élément allongé. En pratique, la douille est fixée sur le bouchon, et l'ensemble constitué par ces deux pièces est fixé à l'extrémité du tube avant introduction de celui-ci dans le forage. Le cône équipé du fil est ensuite descendu dans le tube, et engagé dans l'évidement conique de la douille en réalisant un coincement. Ce coincement est assuré en réalisant une frappe dans le sens axial sur le cône. II résulte de cette structure que le tube est parfaitement obturé avec étanchéité vis-à-vis de l'extérieur. Le positionnement de l'extrémité du fil est très précis, puisque ce positionnement ne résulte que de critères de forme des différentes pièces sans être sujet à des aléas, tels que le séchage du coulis de ciment comme tel est le cas avec la solution connue. Le dispositif peut être mis en fonctionnement immédiatement, puisqu'il n'y a pas de séchage de coulis de ciment à attendre. En cas de nécessité de démontage de l'élément allongé, tel qu'un fil, il est procédé, à l'aide d'un outil adapté en agissant sur l'extrémité supérieure de la douille, au dévissage de la douille par rapport au bouchon de pied, la douille ainsi que le cône pouvant alors être retirés hors du tube, avant mise en place d'une nouvelle douille, puis d'un cône, sur lequel est fixé l'élément allongé, cette nouvelle douille pouvant être vissée dans le bouchon de pied de tube déjà en place. Suivant une caractéristique de l'invention, le bouchon de pied de tube est fixé par vissage à l'intérieur de l'extrémité du tube située du côté du fond de forage. Afin de faciliter la désolidarisation de la douille et du pied du bouchon de pied de tube, une rondelle anti-blocage est disposée entre les faces en regard du bouchon et de la douille. Suivant une forme d'exécution de ce dispositif, les moyens d'entraînement en rotation de la douille comprennent - d'une part, à une extrémité de la douille, au moins deux rainures annulaires débouchant radialement vers l'intérieur et dont la paroi supérieure, c'est-à-dire celle située du côté opposé au fond du tube, comporte une interruption pour chaque rainure, et - d'autre part, un outil d'extraction comportant un corps tubulaire destiné à venir recouvrir les organes d'accrochage de l'élément allongé et dont l'extrémité tournée du côté du fond du tube est équipée d'au moins deux ailettes tournées radialement vers l'extérieur, la longueur de chaque ailette étant inférieure à celle d'une interruption de la paroi supérieure d'une rainure, les ailettes étant dimensionnées pour pénétrer dans les rainures et pour pouvoir en fond de rainure permettre l'entraînement en rotation de la douille. Les moyens complémentaires de la douille et de l'outil d'extraction agissent à la façon d'un accouplement à baïonnette. En outre, I'interruption associée à la paroi supérieure de chaque rainure est située sensiblement à mi-longueur de celle-ci. Suivant que l'outil d'extraction est entraîné dans un sens ou dans l'autre, il est possible de réaliser le dévissage ou le vissage de la douille par rapport au bouchon de pied de tube. Suivant une forme d'exécution de ce dispositif, le cône comporte une extrémité de section réduite et filetée destinée à être vissée dans un évidement taraudé d'une pièce de liaison, qui comporte un second évidement taraudé disposé coaxialement au premier et qui sert au vissage d'une pièce d'accrochage de l'élément allongé. Avantageusement, dans le cas où l'élément allongé est constitué par un fil ou par un câble, la pièce d'accrochage comprend une partie avant comportant un perçage central destiné au passage du fil et débouchant dans le fond d'un évidement destiné au logement d'un fourreau en matière synthétique de protection du fil, et une partie arrière filetée extérieurement et formant une cuvette à l'intérieur de laquelle est destinée à être coulée une résine de blocage de l'extrémité du fil. De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif Figure 1 est une vue très générale d'une installation équipée d'un dispositif selon l'invention; Figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif au cours de sa mise en place Figure 3 est une vue en coupe du dispositif en période d'utilisation Figure 4 est une vue en coupe du dispositif au cours de la première phase de désolidarisation de la douille et du bouchon de pied de tube; Figure 5 est une vue en coupe transversale du dispositif selon la ligne V-V de figure 3 Figure 6 est une vue en coupe longitudinale de la douille du dispositif de fixation du fil au cours du retrait de ces pièces hors du tube. La figure 1 représente un forage profond vertical 2 dans lequel est engagé, sur toute la longueur du forage, un tube 3 de diamètre légèrement inférieur à celui du forage, du ciment 4 étant prévu entre le tube et le forage lui-même. Le dispositif selon l'invention, désigné par la référence générale 5, comporte un point d'ancrage 6 pour un fil métallique 7 tendu verticalement et dont l'extrémité supérieure est solidaire d'un flotteur 8 plongeant dans un liquide contenu dans une cuve annulaire 9. Une table de visée 10 permet de contrôler les éventuels déplacements du fil 7 résultant de mouvements de la structure par rapport au fond du forage. Le dispositif selon l'invention comprend un bouchon 12 de pied de tube, comportant une partie filetée 13 de diamètre rétréci destinée à venir s'engager dans l'extrémité inférieure du tube 3, et à être vissée dans un taraudage 14 de cette extrémité du tube. Un joint 15 est ménagé entre les deux éléments pour assurer l'étanchéité. Dans le bouchon de pied de tube 12 est ménagé un évidement taraudé conique 16 débouchant du côté de l'intérieur du tube. Le dispositif comprend également une douille 17 de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur du tube, dans lequel elle est montée avec interposition d'un joint 18. Cette douille comporte une extrémité inférieure 19 filetée, au diamètre de l'évidement taraudé 16, permettant un vissage dans celui-ci. Une rondelle 20 anti-blocage est prévue entre les faces en contact du bouchon 12 et de la douille 17. Cette douille 17 présente une empreinte conique 22, dont la section diminue en direction du fond du tube. A son extrémité opposée à celle tournée du côté du fond du tube, la douille 17 présente des moyens d'entraînement en rotation. Ces moyens d'entraînement en rotation sont constitués par deux rainures annulaires 23, débouchant radialement vers l'intérieur, dont la paroi supérieure 24 comporte une interruption 25. Les extrémités de chaque rainure forment des butées 26, 27. Ces moyens d'entraînement en rotation de la douille sont destinés à être actionnés par un outil d'extraction 28 comportant un corps tubulaire 29, à l'extrémité inférieure duquel sont disposées deux ailettes 30, tournées radialement vers l'extérieur, la longueur de chaque ailette 30 étant inférieure à celle d'une interruption 25 de la paroi supérieure d'une rainure 23. Les deux ailettes 30 sont diamétralement opposées, de même que les interruptions 25 des deux rainures 23. Il est possible d'engager, dans la position angulaire représentée à la figure 5, les ailettes 30 dans les interruptions 25, puis de faire pivoter l'outil jusqu'à ce que les ailettes viennent en appui contre les butées 26 ou 27 des fonds de rainure suivant que l'on souhaite dévisser la douille ou visser celle-ci. Pour permettre le dévissage de la douille vis-à-vis du bouchon, les filetages assurant la fixation du bouchon sur le tube et la fixation de la douille dans le bouchon sont inverses. Le dispositif selon l'invention comprend également un cône 32, de même section que l'évidement conique de la douille, et destiné à venir se coincer dans cet évidement. Le cône 32 comporte une extrémité 33, de section réduite et filetée, permettant sa liaison avec une pièce d'accrochage 34 par une pièce de liaison 35. La pièce de liaison 35 comporte à cet effet deux évidements taraudés 36 et 37 respectivement pour la fixation de l'extrémité filetée 33 du cône 32 et de l'extrémité postérieure filetée 38 de la pièce d'accrochage 34. La pièce d'accrochage du fil 7 comprend une partie avant présentant un perçage central 39 destiné au passage du fil débouchant dans le fond d'un évidement 40 destiné au logement d'un manchon 42 en matière synthétique, telle qu'en polychlorure de vinyle, assurant la protection du fil. La partie arrière comportant le filetage délimite une cuvette 43, à l'intérieur de laquelle débouche le fil qui est maintenu dans celle-ci par un serre-câble, noyé dans une résine 45. En pratique, le bouchon de pied de tube est assemblé à la douille 17, et le bouchon est fixé sur le tube 3 avant que celui-ci ne soit introduit dans le forage 2. Après que le tube 3 ait été installé dans le forage 2, le cône 32, assemblé à la pièce d'accrochage 34 par la pièce de liaison 35, est descendu dans le tube, comme montré à la figure 2, jusqu'à ce que le cône 32 soit engagé dans l'évidement conique 22 de la douille. Il est alors procédé à un léger impactage pour assurer la fixation du cône 32 dans l'évidement conique de la douille 17. Le fil peut alors être mis en tension et le dispositif peut être utilisé sans délai. Si, pour une raison quelconque, il est nécessaire de démonter l'ancrage du fil, L'outil 28 est descendu dans le tube jusqu'à ce que ses ailettes 30 soient engagées dans les rainures 23 dans la position représentée à la figure 5. L'outil 28 est ensuite entraîné en rotation dans le sens du dévissage de la douille par rapport au bouchon 12, jusqu'à désolidarisation de la douille et du bouchon. Les ailettes demeurant en appui contre les faces horizontales de la paroi supérieure 24 délimitant les rainures 23, l'ensemble est tiré vers le haut, comme montré à la figure 6, pour réaliser l'extraction de toutes les pièces constitutives du dispositif hors du tube, sauf du bouchon qui demeure en place. II est ensuite possible de redescendre dans le tube la même douille ou une autre douille qui sera équipée ensuite d'un cône et d'une pièce d'accrochage 34 pour un fil 7. Lorsque la douille 17 arrive au contact du bouchon de pied de tube 12, il est procédé au vissage de l'extrémité filetée 19 dans l'évidement taraudé conique 16 en utilisant l'outil 28, I'entraînement en rotation étant réalisé dans le sens inverse de celui utilisé lors du dévissage. Comme il ressort de ce qui précède, I'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un dispositif d'accrochage d'un élément allongé, tel qu'un fil, dont la mise en place est très rapide, avec une possibilité d'utilisation immédiate, une possibilité de démontage, tout en bénéficiant d'une excellente précision et d'une étanchéité à la base du tube équipé de ce dispositif. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif, décrite dans le cas de la fixation d'un fil, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que l'élément allongé, dont l'extrémité est à fixer, pourrait être constitué non pas par un fil, mais par un câble ou par une barre, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'ancrage d'un élément allongé au fond d'un forage (2), à l'intérieur duquel est introduit un tube (3) maintenu par une couche de ciment (4), caractérisé en ce qu'il comprend - un bouchon (12) de pied de tube fixé avec étanchéité sur le tube (3) à l'extrémité de celui-ci située du côté du fond du forage (2), ce bouchon comportant du côté de l'intérieur du tube un évidement axial taraudé (16), - une douille (17), de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur du tube, comportant une extrémité filetée (19), au diamètre de l'évidement taraudé (16) du bouchon, présentant un évidement conique (22) dont la section diminue en direction du fond du tube, et étant équipée de moyens (23, 24) d'entraînement en rotation à son extrémité tournée du côté opposé au fond du tube, et - un cône (32) de même forme et de même section que l'évidement conique (22) de la douille, destiné à se coincer dans celle-ci, et dont l'extrémité tournée du côté opposé au fond du tube est équipée de moyens d'accrochage de l'élément allongé (7). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bouchon de pied de tube (12) est fixé par vissage à l'intérieur de l'extrémité du tube (3) située du côté du fond de forage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une rondelle anti-blocage (20) est disposée entre les faces en regard du bouchon (12) et de la douille (17). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement en rotation de la douille (17) comprennent - d'une part, à une extrémité de la douille (17), au moins deux rainures annulaires (23) débouchant radialement vers l'intérieur et dont la paroi supérieure (24), c'est-à-dire celle située du côté opposé au fond du tube, comporte une interruption (25) pour chaque rainure, et - d'autre part, un outil d'extraction (28) comportant un corps tubulaire (29) destiné à venir recouvrir les organes d'accrochage de l'élément allongé (7) et dont l'extrémité tournée du côté du fond du tube est équipée d'au moins deux ailettes (30) tournées radialement vers I'extérieur, la longueur de chaque ailette étant inférieure à celle d'une interruption (25) de la paroi supérieure d'une rainure, les ailettes (30) étant dimensionnées pour pénétrer dans les rainures (23) et pour pouvoir en fond (26, 27) de rainure permettre l'entraînement en rotation de la douille (17). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'interruption (25) associée à la paroi supérieure (24) de chaque rainure (23) est située sensiblement à mi-longueur de celle-ci. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cône (32) comporte une extrémité (33) de section réduite et filetée destinée à être vissée dans un évidement taraudé (36) d'une pièce de liaison (35) qui comporte un second évidement taraudé (37) disposé coaxialement au premier et qui sert au vissage d'une pièce d'accrochage (34) de l'élément allongé (7). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, dans le cas où l'élément allongé est constitué par un fil (7) ou par un câble, la pièce d'accrochage (34) comprend une partie avant comportant un perçage central (39) destiné au passage du fil (7) et débouchant dans le fond d'un évidement (40) destiné au logement d'un fourreau (42) en matière synthétique de protection du fil (7), et une partie arrière (38) filetée extérieurement et formant une cuvette (43) à l'intérieur de laquelle est destinée à être coulée une résine (45) de blocage de l'extrémité du fil.