Brevet FR2789095A1 — publié le 20000804

EXCAVATEUR A MARTEAUX OSCILLANTS APTE A LA REALISATION DE FONDATIONS SPECIALES RECTANGULAIRES OU DE TRANCHEES DANS DES SOLS TRES DURS. La présente invention a pour objet un excavateur muni de marteaux fond de trou oscillants, permettant d'effectuer des tranchées pour l'ancrage de fondations spéciales dans des sols très durs tels: des calcaires, basalte, granit, etc... Dans les différents matériels de Travaux Publics connus, il n'existe pas d'appareils permettant la réalisation de ce type de fondations. Seuls des forages de grands diamètres appelés Pieux sont réalisés. Ces pieux sont généralement stoppés sur un sol dur. Des appareils munis de fraises permettent d'effectuer des fondations rectangulaires ou de tranchées, mais uniquement dans des sols moyennement durs. Les nouvelles techniques de construction ont amenés les architectes ou bureaux d'études à imposer aux entreprises d'effectuer des fondations ancrées dans des formations géologiques particulièrement solides et résistantes. Ces fondations de forme rectangulaires sont appelées Barrettes. La présente invention a donc pour but d'apporter une solution avantageuse à la réalisation de ces travaux. L'excavateur à marteaux fond de trou oscillants, objet de l'invention, est composé: d'un châssis métallique formant une tour rectangulaire, : de deux balanciers formés par deux tubes profilés rectangulaires recevant chacun d'un côté,un marteau fond de trou vissé sur un raccord, lui-même soudé sur le tube rectangulaire, et l'autre côté desdits balanciers est mobile sur un axe, lui-même fixé sur des paliers au sommet du châssis rectangulaire. Le dispositif comporte en outre une roue dentée, positionnée entre deux plateaux circulaires de forte épaisseur. Ces trois éléments sont solidaires d'un arbre central sur lequel ils sont clavetés. Ledit arbre central étant lui-même mobile sur des paliers sur lesquels il est fixé. Lesdits paliers étant eux-mêmes boulonnés sur des traverses métalliques horizontales constituant un des éléments du châssis dudit dispositif. Un logement usiné sur chaque plateau reçoit un axe solidaire d'une chape. Ledit axe est mobile à l'intérieur dudit logement. Une goupille assure le maintien dans le logement dudit axe. Par ailleurs, les deux plateaux sont positionnés de telle sorte sur l'arbre central, que les deux logements se trouvent toujours sur le même plan à 180 l'un de l'autre. Un moto-réducteur ( hydraulique, électrique, ou pneumatique) fixé dans le châssis transmet, à l'aide d'une chaîne s'engrenant sur le pignon fixé sur le moto-réducteur et la roue dentée solidaire des plateaux, un mouvement de rotation auxdits plateaux. Lesdits plateaux, par l'intermédiaire des chapes coulissantes sur les balanciers, transmettent un mouvement alternatif latéral auxdits balanciers supportant les marteaux sur lesquels lesdits marteaux sont vissés. Des glissières usinées, et fixées des deux côtés des balanciers qui tangentent les chapes favorisent le mouvement de va et vient. On comprend, qu'ainsi installés, les plateaux transmettent aux balanciers un mouvement oscillant de va et vient latéral. Les marteaux fond de trou, équipés de taillants vissés à l'extrémité inférieure desdits balanciers, décrivent sur le front de taille un balayage alternatif En outre lesdits taillants ayant leur base de forme géométrique carrée, dont le côté est égal à la moitié de la largeur du rectangle formant la base du châssis, on comprend, qu'à chaque tour des plateaux, le balayage engendré par les balanciers permet aux taillants de poinçonner toute la surface du front de taille. Un léger jeu entre les deux taillants permet d'obtenir sur le front de taille une surface légèrement plus grande que la base rectangulaire du châssis, afin que ledit châssis puisse descendre librement dans la fondation, verticalement et sans déviation au fur et à mesure de la progression du forage. Le dispositif objet de l'invention étant maintenu verticalement par un engin de levage installé à la surface du sol. Par ailleurs, deux marteaux fond de trou, de moindre puissance, fixés à la base de part et d'autre du châssis, selon les deux petits côtés, exercent leur action de frappe sur deux trousses coupantes. Lesdites trousses coupantes assurent la rectitude de l'ouvrage en égalisant les aspérités des roches ayant pu échapper à l'action des taillants. Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte deux cloches constituées par un tube carré enveloppant chaque marteau. Lesdites cloches sont fixées à la base des balanciers, elles canalisent les déblais provenant du front de taille vers l'intérieur des tubes rectangulaires formant les balanciers via des ouvertures aménagées dans lesdits tubes au- dessus du bloc dans lequel sont vissés les marteaux. Les déblais sont expulsés vers la surface du sol par l'air comprimé s'échappant des marteaux à la base des taillants, selon le procédé connu appelé circulation inverse Brevet n 2597150. Des trous verticaux réalisés dans les taillants facilitent le dégagement du front de taille. Dans certaines formations géologiques non homogènes dans les couches de surface on doit quelquefois remplir le trou de fondation de boue bentonite et le maintenir plein afin de stabiliser les parois au fur et à mesure que l'opération de forage se poursuit. Dans ce cas, un raccord aménagé au sommet de chaque cloche permet d'amener de l'air comprimé dans l'espace annulaire, l'air en se détendant dans la cloche s'échappe vers le haut entraînant avec lui dans les tubes balanciers la boue chargée de déblais jusqu'à la surface du sol. Ce procédé a l'avantage de ne pas avoir à utiliser de pompes comme sur les appareils classiques connus pour évacuer la boue et les déblais provenant du front de taille. Une centrale hydraulique installée à la surface du sol assure à l'aide de tubes flexibles le fonctionnement du moto-réducteur. Les marteaux fond de trou sont alimentés en fluide comprimé par des compresseurs installés en surface. La manipulation de l'excavateur est assurée par un engin de levage auquel il est relié par un câble. L'invention est en outre caractérisée par les différents détails qui en seront donnés, à titre d'exemple, dans la description dans laquelle: La figure (1) est une vue schématique en plan de l'objet de l'invention. La figure (2) est une vue schématique en coupe verticale de côté de l'objet de l'invention. La figure (3) est une vue schématique en élévation d'un taillant adapté aux conditions d'utilisation de l'invention. La figure (4) est une vue schématique de dessus d'un taillant. La figure (5) est une vue schématique de la position dans le châssis d'une trousse coupante et de son marteau. La figure (6) est une vue d'ensemble du dispositif Selon les figures (1) et (2), l'ensemble du dispositif de l'excavateur est constitué par une tour (4) métallique rectangulaire surmontée par un châssis triangulaire (30). Un gousset (26) soudé au sommet du triangle permet de relier le dispositif objet de l'invention à un engin de levage pour assurer la manutention. Deux tubes profilés rectangulaires (5), formant des balanciers, sont fixés à leurs extrémités supérieures par un axe (6) et les paliers (32) sur les traverses (31) à l'intérieur de la tour (4). A la partie inférieure de chacun desdits tubes (5) un raccord (16) est soudé. L'autre côté dudit raccord (16) porte un filetage sur lequel vient se visser un marteau (2). Un perçage latéral (37) permet l'arrivée du fluide comprimé (29) pour l'alimentation des marteaux (2) équipés de taillants (1). Comme le montrent les figures (3) et (4) lesdits marteaux (2) exercent leur action de frappe sur les taillants (1). Lesdits taillants sont pourvus de trous verticaux (33) dont la base évasée débouche dans un canal (39) périphérique à la base desdits taillants(l). Deux cloches formées par des tubes carrés (3) enveloppant chaque marteau sont fixées, mais amovibles, sur les balanciers (5) au dessus des ouvertures (27). Deux tubes souples (7) fixés d'un côté sur les balanciers (5), l'autre côté venant se fixer sur le collecteur (8) assurent la liaison du conduit permettant l'évacuation des déblais vers la surface du sol via le tube (25). Comme le montrent les figures (1) et (2), deux plateaux (10) sont clavetés sur l'arbre central (15). Entre lesdits plateaux (10) une roue dentée (12) est clavetée sur l'arbre central (15). L'ensemble ainsi formé est mobile et tourne librement sur les paliers (23), sur lesquels l'arbre central (15) est monté. Deux chapes (9) fixées,sur les plateaux (10) par les axes (14) dont lesdites chapes sont solidaires, coulissent sur les glissières (34) solidaires des tubes rectangulaires (5) formant les balanciers. Un changement de profil (40) des tubes balanciers (5) pratiqué au vis à vis des plateaux (10), selon toute la hauteur desdits plateaux (10), autorise l'installation des organes moteurs: plateau (10) et roue dentée (12) entre lesdits tubes balanciers (5). Comme le montre la figure (5) deux marteaux (20) sont vissés sur les goussets (21). Lesdits marteaux (20) sont alimentés en fluide comprimé par les conduits (22). Lesdits marteaux (20) installés selon les deux petits côtés de la tour (4) exercent leur action de frappe sur deux trousses coupantes (18) mobiles verticalement dans les glissières (19) aménagées à la base du châssis formant la tour (4). Un excavateur à marteaux oscillants construit selon l'invention peut être avantageusement utilisé pour creuser des fondations rectangulaires dans des sols très durs. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à l'exemple qui en a été donné, toute variante considérée comme équivalence ne pouvant en modifier la portée. REVENDICATIONS 1) Outil excavateur pour la réalisation de fondations spéciales dans des terrains très durs, comprenant une tour rectangulaire (4) dans laquelle deux balanciers oscillants (5) sont fixés par leur sommet dans la partie haute de la tour (4). Les deux balanciers (5) équipés à leur base de marteaux fond de trou (2) munis de taillants (1) possédant une base à angles droits en contact avec le front de taille décrivent sur le front de taille un balayage alternatif, en poinçonnant toute la surface. Deux plateaux (10) possédant chacun un orifice excentré (38) à leur périphérie pourvus chacun d'une chape (9), sont mis en mouvement rotatif par une roue dentée (12) activée par un moto réducteur (27) et une chaîne (13) et transmettent un mouvement alternatif latéral auxdits balanciers (5). Deux marteaux fond de trou (20) fixés à la base de la tour (4) exercent leur action de frappe sur deux trousses coupantes (18). Deux cloches carrées (3) enveloppant les marteaux (2) canalisent les déblais provenant du front de taille vers la surface du sol via l'intérieur des tubes balanciers (5). 2) Outil excavateur pour la réalisation de fondations spéciales dans des terrains très durs. Selon la revendication 1 caractérisée par le fait que deux balanciers (5), constitués par deux tubes profilés rectangulaires sont fixés, d'un côté par un axe (6) et les paliers (32) au sommet de la tour (4) formant le châssis, se déplacent latéralement et alternativement à l'intérieur de la tour (4). 3) Outil excavateur pour la réalisation de fondations spéciales dans des terrains très durs. Selon les revendications 1 et 2 caractérisées par le fait que chaque balancier (5) est équipé à sa base d'un raccord (16) soudé d'un côté sur ledit balancier (5). L'autre côté dudit raccord (16) porte un filetage dans lequel vient se visser un marteau fond de trou (2). Un perçage latéral (37) dans ledit raccord (16) reçoit l'arrivée du fluide comprimé (29). 4) Outil excavateur pour la réalisation de fondations spéciales dans des terrains très durs. Selon la revendication 3 caractérisée par le fait qu'une cloche (3) formée par un tube carré enveloppe chaque marteau (2) et canalise les déblais provenant du front de taille à l'intérieur des tubes rectangulaires formant les balanciers (5) par les ouvertures (17). ) Outil excavateur pour la réalisation de fondations spéciales dans des terrains très durs. Selon la revendication 4 caractérisée par le fait que les tubes rectangulaires formant les balanciers (5) sont pourvus d'un changement de profil, comportant une diminution de section rectangulaire (40) à la hauteur des plateaux (10) et selon toute la hauteur des plateaux (10). 6) Outil excavateur pour la réalisation de fondations spéciales dans des terrains très durs. Selon la revendication 5 caractérisée par le fait qu'une roue dentée (12) et deux plateaux (10) solidaires de l'arbre (15) transmettent un mouvement alternatif aux balanciers (5) à l'aide des chapes (9) montées amovibles sur les plateaux (10) sur lesquels lesdites chapes (9) sont fixées dans les orifices (38) excentrés. 7) Outil excavateur pour la réalisation de fondations spéciales dans des terrains très durs. Selon la revendication 6 caractérisée par le fait que l'ensemble roue dentée (12) et le plateau (10) solidaire de l'arbre (15) animé par la chaîne (13) tourne librement sur les paliers (23) fixés sur les traverses (24) formant un des éléments de la tour (4). 8) Outil excavateur pour la réalisation de fondations spéciales dans des terrains très durs. Selon la revendication 7 caractérisée par le fait que deux marteaux fond de trou (20) vissés à la base de la tour (4) dans les goussets (21) selon les deux petits côtés de ladite tour (4) exercent leur action de frappe sur des trousses coupantes (18) montées amovibles à l'intérieur des glissières (19). 9) Outil excavateur pour la réalisation de fondations spéciales dans des terrains très durs. Selon la revendication 8 caractérisée par le fait que les taillants (1) ont leur base en contact avec le front de taille formé par quatre angles droits. Des trous (33) évasés à la base, usinés verticalement à la périphérie desdits taillants (1) débouchent dans une gorge circulaire (39).