Brevet FR2865236A1 — publié le 20050722

s Appareil de forage pour la réalisation de conduit devant être comblé par un matériau d'obturation et engin de levage équipé d'un tel appareil de forage La présente invention concerne un appareil de forage pour la réalisation de conduit devant être comblé par un matériau d'obturation, du type comportant au moins un outil de forage rotatif de type vis sans fin à âme creuse d'injection du matériau d'obturation ainsi qu'un engin de levage équipé d'un tel appareil de forage. Les terrains de qualité médiocre, tels que marécage, terrain en bordure de rivière, littoral, terrain remblayé, ancienne décharge, nécessitent la réalisation de fondations spéciales, profondes ou semi profondes, ou de renforcement du sol pour permettre la réalisation de constructions. Le renforcement du sol ou l'obtention de fondations spéciales sont obtenus 20 notamment par mise en oeuvre d'inclusions dans un tel sol. Jusqu'à présent, pour permettre le renforcement de tels sols, il existe essentiellement deux techniques. La première technique, dite de puits foré simple, consiste à forer des puits de diamètre de 800 à 1 200 mm à une profondeur entre 1,50 m et 5 m de profondeur. Pour ce faire, il est réalisé un forage avec une tarrière simple à âme pleine. Ce forage ainsi réalisé est ensuite rempli de béton à l'aide d'un tube plongeur. Le bétonnage s'effectue une fois le forage terminé et l'outil de forage retiré. Cette technique nécessite donc de retirer l'outil de forage avant de bétonner le puits réalisé. Il est donc nécessaire que le forage ne s'éboule pas une fois l'outil de forage remonté à la surface. Cette technique ne peut donc pas être retenue dans les terrains pulvérulents, tels que sable, graves, remblais. Une autre technique de forage met en oeuvre des outils de forage à âme creuse. Ces outils permettent de réaliser des puits de diamètre de 400 à 800 mm à une profondeur située entre 8 et 30 m. Pour la mise en oeuvre de cette s technique, il est nécessaire de disposer de porteurs sur chenilles spécialisés puissants et lourds de 30 à 70 tonnes. Dans ce cas, ces porteurs sur chenilles sont équipés de mât permettant un entraînement en monte et baisse de la tarrière à âme creuse. L'injection se fait dans l'axe de l'âme de la tarrière par une alimentation axiale, l'entraînement en rotation de la tarrière étant quant à io lui obtenu par un train épicycloïdal. La mise en oeuvre de cette dernière technique nécessite d'utiliser un convoi exceptionnel pour le transport du matériel. En outre, une fois sur site, l'installation du matériel est longue et complexe. Un but de la présente invention est donc de proposer un appareil de forage dont la conception permet un montage sur des engins de levage mobiles à la surface du sol et pouvant être transportés sur des véhicules au gabarit routier. Un autre but de la présente invention est de proposer un appareil de forage dont la conception permet d'incorporer un mortier ou un béton par l'âme centrale de l'outil de forage au moment de la remontée de cet outil de manière à pouvoir traiter tout type de sol, y compris les sols particulièrement instables. A cet effet, l'invention a pour objet un appareil de forage pour la réalisation de conduit devant être comblé par un matériau d'obturation, du type comportant au moins un outil de forage rotatif de type vis sans fin, tel qu'une tarrière de forage, à âme creuse d'injection du matériau d'obturation, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une part d'un coupleur destiné à l'entraînement en rotation de l'outil de forage, ce coupleur délimitant au moins une chambre axiale d'alimentation en matériau d'obturation communiquant avec l'âme creuse de l'outil de forage à l'état raccordé de ce dernier au coupleur, d'autre part d'une chambre annulaire disposée autour de l'axe du coupleur et raccordable par une ouverture radiale au coupleur et un conduit, à une source d'alimentation en matériau d'obturation, cette chambre annulaire, qui débouche par des ouvertures radiales dans la chambre axiale du coupleur, étant organisée de manière à autoriser un déplacement relatif du coupleur par rapport à cette dernière en vue de permettre, parallèlement au déplacement de l'outil de forage s du bas vers le haut, le comblement en matériau d'obturation de l'espace laissé libre par ledit outil de forage. Grâce à la conception de la chambre annulaire munie d'une ouverture radiale pour son alimentation en matériau d'obturation, il est possible de disposer io d'une chambre annulaire stationnaire, y compris lors de l'entraînement en rotation du coupleur. Il en résulte la possibilité de permettre, parallèlement au déplacement de l'outil de forage du bas vers le haut, le comblement par un matériau d'obturation de l'espace laissé libre par l'outil de forage. L'invention a également pour objet un engin de levage mobile à la surface du sol, tel qu'un engin de terrassement, ledit engin étant muni de moyens de levage et d'un moteur hydraulique accouplé de manière suspendue auxdits moyens de levage, caractérisé en ce que l'arbre dudit moteur hydraulique est couplable à un appareil de forage du type précité. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un engin de levage équipé 25 d'un appareil de forage conforme à l'invention; la figure 2 représente une vue en coupe d'un appareil de forage conforme à l'invention; la figure 3 représente une vue partielle en coupe du coupleur et de la chambre annulaire de l'appareil de forage et la figure 4 représente une vue partielle en perspective du coupleur de l'appareil de forage conforme à l'invention. Comme mentionné ci-dessus, l'appareil 1 de forage, objet de l'invention, est destiné à permettre la réalisation de conduit 15 devant être comblé par un matériau 16 d'obturation de manière à constituer des pieux ou micro-pieux dans le sol, en particulier dans des sols instables. Cet appareil 1 de forage comporte au moins un outil 2 de forage rotatif à âme creuse en vue de permettre l'injection, par ladite âme, d'un matériau 16 d'obturation dans le sol. Cet outil 2 de forage rotatif est généralement constitué par une vis sans fin, telle qu'une tarrière de forage, qui permet, parallèlement au forage du conduit, io d'évacuer ou de refouler latéralement la matière résultant de ce forage. Cet appareil de forage est constitué, de manière caractéristique à l'invention, d'une part d'un coupleur 3 destiné à l'entraînement en rotation de l'outil 2 de forage, d'autre part d'une chambre 4 annulaire disposée autour de l'axe du is coupleur 3. Ce coupleur 3, qui se présente sous la forme d'un corps rotatif affectant, dans les exemples représentés, la forme générale d'un arbre creux, permet la transmission du mouvement de rotation d'un arbre 5 rotatif d'un moteur hydraulique à l'outil 2 de forage rotatif. Ce coupleur 3, qui se présente sous forme d'un arbre creux, délimite au moins une chambre 17 axiale d'alimentation en matériau 16 d'obturation, cette chambre 17 axiale communiquant avec l'âme creuse de l'outil 2 de forage à l'état raccordé de ce dernier au coupleur 3. Cette chambre 17 axiale est elle- même alimentée en matériau 16 d'obturation par l'intermédiaire d'une chambre 4 annulaire disposée autour de l'axe du coupleur 3. Cette chambre 4 annulaire est munie d'au moins une ouverture 4A radiale raccordable, par un conduit 18 s'étendant sensiblement radialement au coupleur 3, à une source 8 d'alimentation en matériau 16 d'obturation. Cette source 8 d'alimentation en matériau 16 d'obturation peut être constituée par une pompe injectant un matériau 16 d'obturation quelconque, tel que du béton, du mortier ou autre à travers le conduit 18 pour l'amener dans la chambre 4 annulaire qui elle-même communique avec la chambre 17 axiale pour alimenter cette dernière en matériau 16 d'obturation. Le matériau 16 d'obturation parvenu dans la chambre 17 axiale pénètre alors dans l'âme creuse de l'outil 2 de forage. La chambre 4 annulaire communique avec la chambre 17 axiale du coupleur par l'intermédiaire d'ouvertures radiales. Cette chambre 4 annulaire est organisée de manière à autoriser un déplacement relatif du coupleur 3 par rapport à cette dernière en vue de permettre l'alimentation en matériau 16 d'obturation de la chambre 4 annulaire, y compris lors d'une rotation du coupleur 3. Le coupleur 3 est entraîné en rotation par l'arbre 5 d'un moteur 6 hydraulique, lui-même accouplé de façon suspendue à un engin 7 de levage mobile à la surface du sol, tel qu'un engin de terrassement mobile. Ainsi, dans l'exemple io représenté, l'engin 7 de levage est constitué par une pelle mécanique munie d'un bras de levage dont l'extrémité est équipée d'un moteur 6 hydraulique. L'arbre 5 de ce moteur 6 hydraulique est couplé au coupleur 3 de l'appareil 1 de forage. La partie du coupleur 3 qui se raccorde à l'arbre 5 du moteur 6 hydraulique est constituée par un manchon 19 obturé côté chambre 17 axiale ls d'alimentation en matériau 16 d'obturation. Il suffit ainsi d'introduire l'arbre 5 du moteur 6 hydraulique à l'intérieur du manchon du coupleur 3 puis de goupiller l'ensemble par introduction d'une goupille dans deux perçages radiaux du manchon pour obtenir l'entraînement en rotation du coupleur 3 par l'intermédiaire du moteur 6 hydraulique. Le déplacement du coupleur en monte et baisse est donc quant à lui obtenu par déplacement du bras de levage et de manipulation de l'engin de levage. Dans les exemples représentés, la chambre 4 d'injection annulaire est délimitée à chacune de ses extrémités par un couvercle 9 amovible prenant appui sur une cage 10 annulaire délimitant un espace de réception pour l'insertion de paliers 11 à billes et de joints 12 disposés entre corps de coupleur 3 et paroi annulaire de ladite chambre 4 pour autoriser le déplacement relatif entre coupleur 3 et chambre 4 annulaire. Dans l'exemple représenté à la figure 3, les joints ou garnitures d'étanchéité sont réalisés essentiellement sous forme de joints toriques. Les paliers 11 sont quant à eux des paliers à billes réalisés sous forme de deux couronnes de roulement à billes décalées axialement le long du coupleur 3 pour se loger au voisinage des zones d'extrémité de la chambre 4 annulaire. Le couvercle 9 est quant à lui vissé à la fois sur la paroi servant à la délimitation de la chambre annulaire et sur la cage 10 annulaire. Le corps creux du coupleur 3 est quant à lui muni de deux épaulements 13 circonférentiels externes réunis entre eux par des colonnes 14 délimitant entre lesdits épaulements 13 des ouvertures radiales à travers lesquelles le matériau 16 d'obturation, issu de la chambre 4 annulaire d'injection, pénètre dans la chambre 17 axiale du coupleur 3. Ces ouvertures radiales constituent donc ainsi les ouvertures à travers lesquelles la chambre 4 annulaire d'injection lo communique avec la chambre 17 axiale du coupleur 3. Cette chambre 17 axiale débouche directement dans l'âme creuse de l'outil 2 de forage lors du raccordement du coupleur 3 à l'outil 2 de forage. Ce raccordement est à nouveau obtenu par manchonnage de l'extrémité du coupleur, opposée à celle raccordée à l'arbre 5 du moteur 6 hydraulique, à l'outil 2 de forage. L'engin 7 de levage équipé d'un tel appareil 1 de forage peut être un engin 7 de levage traditionnel, tel qu'une pelle mécanique. Il suffit de positionner l'appareil 1 de forage à la place du godet équipant par exemple une telle pelle mécanique. La mise en oeuvre de forage au moyen d'un tel appareil de forage devient ainsi extrêmement aisée. II est, dans un premier temps, procédé au forage d'un conduit à l'aide de l'outil de forage. Une fois la profondeur souhaitée atteinte, il peut être alors procédé à l'injection de matériau 16 d'obturation au fur et à mesure de la remontée de l'outil 2 de forage. REVENDICATIONS 1. Appareil (1) de forage pour la réalisation de conduit (15) devant être comblé par un matériau (16) d'obturation, du type comportant au moins un outil (2) de forage rotatif de type vis sans fin, tel qu'une tarrière de forage, à âme creuse d'injection du matériau (16) d'obturation, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une part d'un coupleur (3) destiné à l'entraînement en rotation de l'outil (2) de forage, ce coupleur (3) délimitant au moins une chambre (17) axiale d'alimentation en matériau (16) d'obturation communiquant avec l'âme creuse de l'outil (2) de forage à l'état raccordé de ce dernier au coupleur (3), d'autre part d'une chambre (4) annulaire disposée autour de l'axe du coupleur (3) et raccordable par une ouverture (4A) radiale au coupleur (3) et un conduit (18), à une source (8) d'alimentation en matériau (16) d'obturation, cette chambre (4) annulaire, qui débouche par des ouvertures radiales dans la chambre (17) axiale du coupleur (3), étant organisée de manière à autoriser un déplacement relatif du coupleur (3) par rapport à cette dernière en vue de permettre, parallèlement au déplacement de l'outil (2) de forage du bas vers le haut, le comblement en matériau (16) d'obturation de l'espace laissé libre par ledit outil (2) de forage. 2. Appareil (1) de forage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coupleur (3) est entraîné en rotation par l'arbre (5) d'un moteur (6) hydraulique, lui-même accouplé de façon suspendue à un engin (7) de levage mobile à la surface du sol, tel qu'un véhicule de terrassement mobile. 3. Appareil (1) de forage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie du coupleur (3) qui se raccorde à l'arbre (5) du moteur (6) hydraulique est constituée par un manchon (19) obturé côté chambre (17) axiale d'alimentation en matériau (16) d'obturation. 4. Appareil (1) de forage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chambre (4) d'injection annulaire est délimitée à chacune de ses extrémités par un couvercle (9) amovible prenant appui sur une cage (10) annulaire délimitant un espace de réception pour l'insertion de paliers (11) et de joints (12) disposés entre corps de coupleur (3) et paroi annulaire de ladite chambre (4) pour autoriser le déplacement relatif entre coupleur (3) et chambre (4) annulaire. s 5. Appareil (1) de forage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu, sur le corps creux du coupleur (3), qui affecte la forme générale d'un arbre, deux épaulements (13) circonférentiels externes réunis entre eux par des colonnes (14) délimitant entre lesdits épaulements (13) des ouvertures radiales à travers lesquelles le matériau (16) d'obturation io issu de la chambre (4) annulaire d'injection pénètre dans la chambre (17) axiale du coupleur (3) . 6. Engin (7) de levage mobile à la surface du sol, tel qu'un engin de terrassement, ledit engin (7) étant muni de moyens de levage et d'un moteur 1s (6) hydraulique accouplé de manière suspendue auxdits moyens de levage, caractérisé en ce que l'arbre (5) dudit moteur (6) hydraulique est couplable à un appareil de forage conforme à l'une des revendications 1 à 5.