Brevet FR2794149A1 — publié le 20001201

AMELIORATION CONCERNANT UN APPAREIL POUR UN SYSTEME DE BATTAGE A VERINS INCORPORES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIOUE La présente invention concerne l'amélioration d'un appareil utilisé pour enfoncer un pieu dans le sol en utilisant un système de vérin hydraulique dans des travaux de fondation. CONTEXTE L'installation d'un pieu dans le sol par divers procédés est connue depuis longtemps. L'installation d'un pieu en l'enfonçant dans le sol en utilisant un appareil commandé de manière hydraulique a été développée et améliorée. Un appareil connu précédemment emploie un seul ou plusieurs vérins hydrauliques selon diverses configurations pour enfoncer un pieu dans le sol par l'application directe d'une force exercée par une tige d'actionnement fixée à une tête de battage. Le corps du vérin hydraulique est toujours disposé au-dessus d'un pieu à installer, de sorte que la tige d'actionnement exerce une force pour pousser le pieu vers le bas. Cette configuration nécessite une structure de support verticale beaucoup plus haute 'que le pieu et présente les inconvénients d'une hauteur libre limitée et d'une instabilité du décalage. Un appareil connu comporte un vérin hydraulique unique positionné à l'arrière du pieu, la tête de battage et une plaque de poussée étant reliées par une plaque épaisse. celui-ci, comme dans toute configuration à vérin unique, est incapable d'enfoncer la longueur totale du pieu dans le sol sans utiliser de faux-pieu. Cette pratique consistant à utiliser un faux-pieu prend du temps et nécessite davantage de main-d'oeuvre. Plusieurs vérins hydrauliques sont alors utilisés, comme dans un autre appareil déjà connu, avec une configuration en quinconce qui permet d'enfoncer la totalité de la longueur du pieu sans faux-pieu. Cet appareil nécessite une structure de support verticale haute et assez grande pour contenir cette configuration à vérins multiples complexe. Un appareil déjà connu convient pour des pieux de longueurs plus courtes, c 1 est-à-dire de 3 m à 6 m, et de petites tailles de 150 à 200 mm. Les pieux courts doivent être joints, normalement par soudage, et, de là, leur installation est coûteuse et prend du temps. Les raccords des pieux sont également des points faibles inhérents. Des raccords trop nombreux ne sont pas particulièrement encouragés dans les fondations d'une nouvelle structure. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a pour objet de proposer une meilleure alternative à un appareil connu pour enfoncer un pieu ou similaire en parant aux inconvénients soulignés ci-dessus. L'invention propose une structure de support verticale solide montée soit sur une plate-forme, soit sur un chariot mobile, avec deux corps de vérin hydraulique positionnés verticalement côte à côte avec un espacement entre eux pour recevoir un pieu à installer. Les corps de vérin hydraulique sont disposés de sorte que l'extrémité de deux tiges d'actionnement soit fixée de manière rigide à un élément horizontal supérieur au-dessus des structures de support verticales. Un appareil déjà connu utilise des corps de vérin hydraulique d'une manière classique de sorte que le corps du vérin soit fixe et que la tige d'actionnement soit mobile avec un accessoire, afin d'exercer une force de poussée ou de traction. La présente invention est caractérisée en ce que les corps des vérins hydrauliques sont disposés selon une orientation inverse de l'orientation classique. La tige devient fixe tandis que le corps du vérin est autorisé à coulisser le long d'un guide. Une tête de battage est contiguë aux extrémités supérieures des deux corps de vérin. Une autre tête de battage est contiguë aux extrémités inférieures de s deux' corps de vérin. La structure de support verticale doit être solide, af in de résister à la f lexion ou au f lambage. - Elle est fabriquée, de préférence, en utilisant deux colonnes en H en acier lourd et jointes à intervalles réguliers par des éléments horizontaux. Un élément horizontal supérieur consiste en un profilé en H en acier résistant soudé de manière rigide aux deux plus grandes colonnes en H verticales. Un treuil et un crochet sont fixés à la partie supérieure de cet élément horizontal supérieur. Les extrémités des deux tiges d'actionnement hydraulique sont fixées à la partie inférieure de l'élément horizontal supérieur, de préférence par des boulons et des écrous. Deux têtes de battage sont utilisées dans la présente invention. Une tête de battage supérieure est contiguë, de manière rigide, aux deux corps de vérin au niveau de leurs ouvertures (haut). Cette tête de battage supérieure est suffisamment épaisse pour tenir compte de la différence de longueur entre le corps et la tige du vérin, permettant à une tête de battage inférieure d'être bloquée en position pendant une seconde course. Un casque de battage est incorporé sous la tête de battage supérieure pour positionner le pieu au centre entre les deux corps de vérin pendant le dressage. La tête de battage inférieure comporte un mécanisme d'ouverture et de blocage et est située à la base des corps de vérin. Les deux corps des vérins hydrauliques coulissent le long des deux colonnes en H verticales avec le prof ilé en u soudé au côté en tant que guides. Les corps des vérins hydrauliques rétractés auront une longueur supérieure à la moitié de la longueur d'un pieu à injecter. Ainsi, lorsqu'ils sont totalement étendus, leur longueur sera supérieure à celle d'un pieu, de sorte que la totalité du pieu puisse être injectée dans le sol. Une opération complète de battage dl un pieu implique deux courses. Une première course commence, utilisant la tête de battage supérieure pour injecter le pieu. Une seconde course suit alors, employant la tête de battage inférieure. Au commencement de la première course, les corps de vérin sont totalement rétractés et la tête du pieu à installer est disposée directement au-dessous de la tête de battage supérieure. La tête de battage inférieure est en position "ouverte", laissant passer le pieu, afin qu'il atteigne la tête de battage supérieure. Le pieu est positionné au centre et sa verticalité est contrôlée avant qu'un dispositif de fixation au niveau de la partie inférieure de la structure de support ne soit bloqué en position pour limiter tout mouvement latéral du pieu. Le mouvement simultané vers le bas des deux corps de vérin exerce une force sur la tête du pieu par l'intermédiaire de la tête de battage, poussant le pieu dans le sol. A la fin de la première course, la moitié du pieu sera injectée dans le soi lorsque les deux corps des vérins hydrauliques seront totalement étendus. La seconde course commence une fois que les deux corps des vérins ont été encore une fois - totalement rétractés et que la tête de battage inférieure est bloquée en position par un mécanisme. Le mouvement vers le bas des deux corps de vérin est ensuite répété, mais cette fois la force est exercée par l'intermédiaire de la tête de battage inférieure. La totalité de la longueur du pieu sera injectée dans le sol à la fin de la seconde course. L'opération entière peut être répétée lorsqu'un pieu d'extension est dressé et positionné au-dessous de la tête de battage supérieure à l'aide d'un treuil situé au sommet. Le raccordement des pieux pourrait être effectué par soudage ou par d'autres moyens en fonction du type de pieu utilisé. La présente invention a pour objet le battage de pieux de plus grande taille et plus longs. Celui-ci est réalisé en utilisant des corps de vérin hydraulique de plus grand diamètre et plus longs et, avec les tiges en compression, la force vers le bas est améliorée. Des pieux plus gros ou plus longs poseront un problème pendant le dressage, et un plus grand effort est nécessaire pour empêcher leur balancement, lequel peut endommager les vérins hydrauliques, particulièrement les tiges étendues. Dans cette présente invention, le pieu est positionné au-dessous de la tête de battage supérieure et dans une chambre formée par la tête de battage et les deux corps de vérin. La surface lisse de la tige est protégée et n'entre pas en contact avec le pieu. La présente invention peut, de plus, être modifiée pour injecter un pieu en le saisissant dans le bas. Dans ce cas, un dispositif de préhension est fixé fermement aux corps de vérin, de préférence au sommet ou à la base. Les deux têtes de battage sont enlevées et remises en place par le dispositif de préhension ; le pieu est dressé comme précédemment, mais placé par l'intermédiaire du dispositif de préhension. Le pieu étant étroitement serré, le mouvement vers le bas des corps de vérin entraînera l'injection du pieu dans le sol. La prise est ensuite relâchée et les corps de vérin sont rétractés à leur position d'origine, et l'opération entière est répétée. La présente invention, si elle est montée sur un bâti, nécessitera une charge de réaction supérieure à la force de levage. Les charges de réaction connues comprennent des blocs de béton et d'épaisses plaques en acier qui sont placés symétriquement, leur centre de gravité étant aligné avec la force de levage. Le bâti est équipé d'au moins quatre vérins de stabilisation pour l'ajustement de niveau, et de rouleaux ou de tubes en acier pour permettre un mouvement latéral, afin de centrer les pieux. Egalement, la présente invention peut être montée sur un chariot mobile tel qu'une grue sur chenilles ou une excavatrice hydraulique. Dans cet agencement , une partie de la # charge de réaction est apportée par le propre poids de la machine. Il est possible de transférer une partie de cette charge de réaction à l'arrière de la machine, si un câble ou une- chaîne en acier, fixé fermement et parallèlement à la structure de support verticale et passant sur une poulie, est tiré par le tambour de chargement de la grue ou un corps de vérin hydraulique fixé sur le châssis principal d'une excavatrice. BREVE DESCRIPTION Afin que l'invention puisse être facilement comprise et mise en pratique, l'appareil va maintenant être décrit avec référence aux dessins joints, sur lesquels : La figure 1 illustre l'appareil selon l'invention monté sur un bâti supportant la charge de réaction. Les figures 2a et 2b illustrent, respectivement, la vue avant et la vue latérale de la configuration à deux vérins hydrauliques utilisée dans l'appareil de la figure 1. La figure 2c illustre la vue selon X du profilé C indiqué sur la figure 2b. Les figures 3a et 3b illustrent, respectivement, les première et seconde positions de la configuration à deux vérins hydrauliques de la figure 1, pendant une première course de l'action de battage d'un pieu. Les figures 3c et 3d illustrent, respectivement, les première et seconde positions de la configuration à 1 deux vérins hydrauliques de la figure 1, pendant une seconde course de l'action de battage d'un pieu. Les figures 4a et 4b illustrent, respectivement, les positions ouverte et bloquée de la tête de battage inférieure fixée à la configuration à deux vérins hydrauliques de la figure 1. La figure 5 illustre l'appareil selon l'invention monté sur un chariot mobile, tel qu'une grue sur chenilles ou une excavatrice hydraulique. Les figures 6a et 6b illustrent, respectivement, les vues avant et latérale d'un dispositif de préhension remettant en place les deux têtes de battage de la f igure 1, et la manière de positionner un pieu à installer. DESCRIPTION DETAILLEE L'appareil 1 selon l'invention tel qu'illustré sur la figure 1 consiste essentiellement en deux structures de support verticales 13, formées de deux colonnes en H en acier résistant, et renforcées, de plus, par des éléments horizontaux à intervalles réguliers le long de leur longueur. L'élément horizontal supérieur 7 est un profilé en H en acier lourd. Un treuil 5 et un crochet 3 sont disposés au sommet de l'élément horizontal supérieur 7. Les extrémités des tiges d'actionnement 25 sont fixées au rebord inférieur de l'élément horizontal supérieur 7. Les extrémités supérieures des deux jambes de force de liaison 9 sont fixées aux éléments horizontaux supérieurs 7, tandis que leurs extrémités inférieures sont fixées à un bâti 10. Deux corps de- vérin hydraulique 12 sont positionnés verticalement côte à côte à côté des structures de support verticales 13. Les extrémités des tiges d'actionnement 25 sont fixées fermement à l'élément horizontal supérieur 7. Le bâti 10 est réalisé par deux plates-formes constituées, de préférence, de poutrelles en H en acier. Le mouvement dans le plan horizontal est réalisé par une plate-forme supérieure roulant sur une plate- forme inférieure, et la stabilité est assurée par quatre stabilisateurs hydrauliques situés aux quatre coins du bâti 10. Deux vérins hydrauliques identiques tels qu'utilisés sont illustrés sur les figures 2a, 2b et 2c. Il y a deux têtes de battage. Une tête de battage supérieure 15 est soudée de manière permanente, contiguë aux parties supérieures des corps de vérin 12. Un casque de battage 17 est incorporé dans la tête de battage supérieure 15 pour maintenir le pieu à installer 14. Une tête de battage inférieure 16 est f ixée, contiguë à la base des corps de vérin 12, à un mécanisme d'ouverture et de blocage. Les corps de vérin 12 sont, de plus, f ixés près de la tête de battage inférieure 16 en utilisant un profilé en C en acier 23 pour les renforcer lorsqu'ils sont utilisés. De là, les vérins sont fixés de manière rigide en haut et en bas, leur permettant de coulisser le long des structures de support verticales 13 à l'unisson. La tête de battage inférieure 16 dans la position "ouverte", ainsi que le profilé de liaison en C 23, servent également à- supporter le pieu au niveau de sa partie centrale. Le pieu à installer 14 est dressé et son mouvement latéral est empêché pendant le battage ou l'enfoncement par un casque de battage 17 prévu au niveau de la tête de battage supérieure 15, et par un dispositif de serrage 18 près de la base des corps de vérin 12. Une opération de battage de pieu complète de la configuration à deux vérins hydrauliques est illustrée sur les figures 3a, 3b, 3c et 3d. Une première course, illustrée sur les figures 3a et 3b, emploie la tête de battage supérieure 15 pour injecter un pieu dans le sol. La tête de battage inférieure 16 est dans la position "ouverte" et contribue à supporter la partie centrale du pieu cà installer 14. Le mouvement du vérin sur les figures 3a et 3b est répété sur les figures 3c et 3d tel que dans une seconde course. La tête de battage inférieure 16 est dans la position de "blocage", exerçant de ce fait une force sur la tête du pieu. Comme illustré, la totalité de la longueur du pieu 14 est injectée dans le sol à la fin de la seconde course. Les figures 4a et 4b illustrent plus en détail la tête de battage inférieure 16. Les positions "ouverte" et "bloquée" sont orientées perpendiculaires l'une à l'autre. Le changement de position est assisté par un autre vérin hydraulique plus petit fixé à l'arrière des deux corps de vérin principaux 12. Un bloc en acier épais 41 est soudé à la base de chaque corps de vérin 12, et un axe en acier 47 de grand diamètre est fixé à- travers celui-ci à une autre pièce supportant la tête de battage inférieure 16. L'appareil 1 peut également être monté sur un chariot mobile 55, tel qu'une grue sur chenilles ou une excavatrice hydraulique, comme illustré sur la figure 5. Il est possible de placer une partie de la charge de réaction 51 à l'arrière du chariot 55 en fixant fermement un câble ou une chaîne en acier 57 aux structures de support verticales 13 et en le faisant passer sur une autre poulie et en le reliant à un corps de vérin hydraulique ou à un tambour de chargement de grue 52 fixé au châssis principal du chariot. Un stabilisateur 53 à l'arrière assurera la stabilité nécessaire, afin d'éviter le basculement du chariot ou de la machine. Une charge de réaction réduite 8 placée autour des structures de support verticales 13 permettra au chariot 55 ou à la machine de se déplacer. Un dispositif de préhension 61 fixé fermement aux corps de vérin 12 illustré sur les figures 6a et 6b permet l'enfoncement de pieux de diverses longueurs. Les deux têtes de battage 15, 16 sont enlevées pour permettre le positionnement du pieu au centre par l'intermédiaire du dispositif de préhension 61. REVENDICATIONS 1. Appareil de battage de pieu (1) pour un procédé d'enfoncement de pieu (14) dans le sol comprenant : deux structures de support verticales (13), stabilisées par des jambes de force de liaison (9) et un élément horizontal supérieur (7) ; et un système de vérin hydraulique, disposé entre les structures de support verticales (13) et l'élément horizontal supérieur (7), caractérisé en ce que deux corps de vérin hydraulique (12) sont employés, et disposés verticalement côte à côte à côté des structures de support verticales (13) ; tandis que les tiges d'actionnement (25) sont fixées de manière permanente à l'élément horizontal supérieur (7), et les corps de vérin (12) sont libres de se déplacer vers le bas. 2. Appareil (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une tête de battage supérieure (15) est contiguë, de façon permanente, aux ouvertures (haut) des deux corps de vérin hydraulique mobiles (12) et en ce qu'une tête de battage inférieure (16) est contiguë aux bases des deux corps de vérin (12). 3. Appareil (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tête de battage inférieure (16) est, de plus, pourvue d'un mécanisme d'ouverture et de blocage, de telle manière que la tête de battage inférieure (16) soit déplacée hors du trajet du pieu à installer (14) dans la position ouverte, et que la tête de battage inférieure (16) interrompe le trajet du pieu- à installer (14) dans la position de blocage. 4. Appareil (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la force de battage fournie par le mouvement vers le bas des corps de vérin (12) est transférée à la tête de battage supérieure (15) ou à la tête de battage inférieure (16) pendant l'action de battage. 5. Appareil (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme d'ouverture et de blocage est assisté par des moyens hydrauliques. 6. Appareil (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de préhension (61) peut être fixé aux corps de vérin (12), permettant l'injection du pieu (14) dans le sol par les moyens de préhension. 7. Appareil (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les structures de support verticales (13) sont montées sur un chariot mobile (55) permettant qu'une partie de la charge de réaction (51) soit située à l'arrière du chariot (55) en induisant une force de traction vers le bas par l'intermédiaire d'un câble ou d'une chaîne en acier (57) fixé fermement et parallèlement aux structures de support verticales (13), et passant sur une poulie pour être relié au tambour de chargement de grue (52) ou à un corps de vérin hydraulique fixé fermement au châssis principal du chariot mobile (55). 8. Procédé de battage de pieu caractérisé en ce qu'il emploie l'assistance de deux structures de support verticales (13) stabilisées par des jambes de force de liaison (9) et un élément horizontal supérieur (7) ; d'un système de vérin hydraulique comprenant deux vérins, disposés entre les structures de support verticales (13) et l'élément horizontal supérieur (7) et d'une tête de battage supérieure (15) contiguë, de manière permanente, aux ouvertures (haut) des deux corps de vérin mobiles (12) et d'une tête de battage inférieure (16) contiguë aux bases de deux corps de vérin (12), comprenant les étapes consistant à rétracter les tiges d'actionnement (25) du système hydraulique, amenant la tête de battage supérieure (15) près de l'élément horizontal supérieur (7) libérer la tête de battage inférieure (16) dans une position ouverte ; placer un pieu (14) à installer entre les structures de support verticales (13) et sous la tête de battage supérieure (15) ; tout d'abord, enfoncer une partie du pieu à installer (14) en utilisant la tête de battage supérieure (15) dans une première course d'action de battage ; puis ensuite, rétracter les tiges d'actionnement (25) du système hydraulique, amenant la tête de battage supérieure (15) près de l'élément horizontal supérieur (7) ; engager la tête de battage inférieure (16) dans la position de blocage et amener la tête de battage inférieure (16) au-dessus du pieu de travail (14) ; et, ensuite, enfoncer le reste du pieu (14) en utilisant la tête de battage inférieure (16) dans une seconde course d'action de battage.