Brevet FR2939705A1 — publié le 20100618

La présente invention entre dans le domaine de la construction et pour des carottages verticaux au travers de différentes structures. L'invention concerne plus particulièrement la méthodologie et les moyens spécifiques mis en œuvre pour la réalisation de percements par carottage au travers d'ouvrage, notamment constitué en béton armé, tel une dalle, plancher ou analogue. Un tel percement s'effectue par forage au moyen d'outils adaptés, tel un outil dit � diamant � ou � carbure �, avec ou sans adjonction d'eau. L'invention trouvera une application toute particulière, mais aucunement limitative, dans la réalisation de percements verticaux de structures depuis sa surface supérieure et dont l'accès à la surface inférieure est impossible ou inaccessible, par exemple en raison d'un environnement sous-jacent dangereux, toxique ou radioactif, comme c'est le cas dans le domaine du nucléaire. Dans de telles conditions, l'intervention humaine n'est pas envisageable. De manière connue, un tel carottage s'effectue par forage depuis la surface de la structure d'un fourreau borgne, à savoir qu'il ne débouche pas en partie inférieure de ladite structure. La longueur de ce forage dépend naturellement de l'épaisseur de la structure à percer. Un tel fourreau présente un diamètre allant jusqu'à une centaine de millimètres et est destiné à recevoir sur toute sa longueur une tige, notamment filetée. Maçonnée à l'intérieur dudit fourreau, cette tige sert d'élément de maintien avec la carotte à percer. Ainsi maintenue, ladite carotte pourra être extraite par le dessus sans risque. En effet, les conditions de sécurité de ce type d'intervention en milieu non accessible et dangereux nécessitent l'extraction de la carotte et des résidus, limitant au maximum la quantité de déchets résultant du percement et susceptibles de tomber sous la structure. Une fois la tige maçonnée à l'intérieur dudit fourreau, le carottage est effectué de sorte que le percement soit centré selon l'axe formé par ladite tige, selon un diamètre plus élevé, variant suivant les besoins. Comme évoqué précédemment, le carottage peut s'effectuer par abrasion au moyen d'outil � diamant � ou au � carbure �. Dans ces deux cas, la laitance est aspirée afin d'éviter que ce mélange d'eau et de résidu ne s'infiltre en partie basse, sous la structure. Une telle technique de percement n'apporte toutefois pas entière satisfaction. Le principal inconvénient réside dans le maintien précaire de la carotte par le biais du maçonnage de la tige à l'intérieur du fourreau. De plus, ce dernier ne débouchant pas en surface inférieure de la structure, la partie basse de la carotte n'est pas maintenue correctement, augmentant le risque de chute de résidus en partie sous jacente de la structure. L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant un double maintient de la carotte, en particulier en partie basse sous la face inférieure de la structure à percer. Pour ce faire, l'invention concerne un procédé de 20 percement par carottage d'une structure depuis sa face supérieure. Un tel procédé consiste non limitativement à : - percer un fourreau de manière à déboucher une ouverture sous ladite structure ; 25 - insérer à l'intérieur dudit fourreau un élément débouchant sous ladite structure assurant un premier maintien par appui au niveau de la face inférieure de la structure en périphérie de ladite ouverture ; - maçonner ledit élément à l'intérieur dudit fourreau ; 30 - carotter ladite structure selon l'axe défini par ledit élément ; - extraire la carotte obtenue. L'invention concerne aussi un dispositif de percement par carottage pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. 35 Un tel dispositif comprend des moyens reposant sur la partie supérieure de ladite structure et servant de support à des moyens de carottage d'un fourreau débouchant sous ladite structure par une ouverture, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un élément de premier maintien de ladite carotte par appui au niveau de la face inférieure de la structure en périphérie de ladite ouverture, notamment de part et d'autre de ladite ouverture. En outre, le percement selon l'invention offre une sécurité optimale, autant concernant la quantité minime de résidus qu'elle génère en partie sous jacente de la structure, mais aussi concernant le maintien de l'intégralité de la carotte obtenue, en particulier de sa partie inférieure. En particulier, l'invention assure un double maintien de la carotte. L'invention offre aussi l'avantage de contrôler 15 l'intégrité de la structure au cours du forage, y compris de la surface inférieure de la structure. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des 20 modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - les figures 1 à 6 représentent schématiquement une coupe verticale des étapes successives d'un percement de structure selon l'invention ; et 25 - les figures 7, 8 et 9 représentent trois vues sous différents angles d'un détail du dispositif selon l'invention. La présente invention concerne le percement de structure 1 par carottage, en particulier le percement d'une structure 1 depuis sa face supérieure 2. 30 Ladite structure 1 peut se présenter sous toute forme, plus particulièrement constituant une dalle, plancher ou analogue constitué en béton, armé ou non. L'invention se veut à même d'effectuer un carottage traversant d'une telle structure 1, à savoir qu'un trou est 35 réalisé depuis le dessus, traversant l'intégralité de l'épaisseur de la structure et débouchant en face inférieure 3. Pour ce faire, le dispositif utilisé pour le carottage selon l'invention comprend des moyens reposant sur la partie supérieure 2 de ladite structure 1 et servant de support à des moyens de carottage. De tels moyens supports peuvent se présenter sous la forme d'un portique, notamment composé d'une structure articulée, amovible, télescopique, montable et/ démontable. Un tel portique est posé ou fixé sur la structure 1, notamment par chevillage ou analogue, de manière à assurer un carottage selon un axe vertical ou orthogonale au plan de à ladite structure 1. On notera qu'un batardeau est réalisé autour de la zone de percement afin d'éviter toute propagation des eaux de forage et laitances. Ce batardeau sera préférentiellement réalisé en plâtre ou mortier de manière à entourer de façon étanche un périmètre autour de la zone de travail. Avantageusement, la méthode de percement par carottage selon l'invention comprend au moins les étapes suivantes : - percer un fourreau de manière à déboucher une ouverture sous ladite structure ; - insérer à l'intérieur dudit fourreau un élément débouchant sous ladite structure assurant un maintien par appui au niveau de la face inférieure de la structure en périphérie de ladite ouverture ; - maçonner ledit élément à l'intérieur dudit fourreau ; 25 - carotter ladite structure selon l'axe défini par ledit élément ; - extraire la carotte obtenue. Chacune de ces étapes seront décrites plus précisément dans la suite, mais de manière aucunement limitative. 30 Préalablement à la première étape du procédé de carottage selon l'invention, un avant trou peut être réalisé (non représenté). Ce forage permet de valider l'épaisseur réelle de la structure 1 et de comparer cette épaisseur avec les données théoriques de l'ouvrage. Un tel avant trou est réalisé sur la 35 totalité de l'épaisseur de ladite structure 1, débouchant en face inférieure 3. Pour diminuer les résidus générés par ledit avant trou, le diamètre de l'outil de perçage est prévu faible, pour le passage d'un appareil de mesure tel un mètre, comparé à la section du carottage envisagée par la présente invention. A titre d'exemple, ledit avant trou est exécuté par carottage à l'outil diamant d'une section pouvant aller jusqu'à 32 millimètres. L'axe vertical dudit avant trou sera compris dans l'emprise du carottage définitif. Il est réalisé par perçage sur des portions successives avec extraction de la carotte d'avant trou ainsi formée sur chaque portion. A titre d'exemple, la première portion de l'avant trou pourra être réalisée sur une épaisseur de 200 mm, tandis que les portions suivantes seront percées sur 50 mm, jusqu'à débouchement en partie inférieure de la structure 1. Un tel avant trou permet donc de confirmer l'épaisseur réelle de la structure 1 ainsi que les couches la constituant, et par conséquent l'intégrité de la structure 1. Il permet aussi des investigations en face inférieure 3. Par exemple, au moyen d'une caméra, l'opérateur pourra inspecter ce qui se situe sous la structure 1, notamment des chemins de câbles susceptibles fixés en face inférieure 3 au niveau de la zone de carottage. Une fois ces contrôles terminés, l'avant trou est comblé. Pour ce faire, un bouchon expansif est réalisé en partie inférieure, servant de coffrage perdu, puis l'intégralité du trou est rempli d'un mortier, notamment d'un mortier sans retrait, afin de réaliser une obturation étanche de ce carottage préalable. La première étape du procédé de carottage selon l'invention consiste à percer un fourreau 4 de manière à déboucher une ouverture 5 sous ladite structure 1, au niveau de sa face inférieure 3. Selon un mode particulier de réalisation, ledit fourreau 4 est réalisé par au moins deux percements successifs. Le carottage de ce fourreau 4 peut être réalisé par un premier percement borgne 40 sur une partie de l'épaisseur de ladite structure 1 puis par un second percement 41 débouchant en face inférieure 3. Visible sur la figure 1, ledit premier percement 40 constitue une première phase et servira d'axe central autour duquel le carottage sera effectué. De plus, il servira à la mise en place de moyens de maintien de la carotte. Dans le mode préférentiel de réalisation, ce premier percement 40 peut être réalisé à l'outil diamant d'une section de 52 mm. Plusieurs couronnes diamantées peuvent être utilisées de longueurs différentes, allant de 450 à 1000 mm. Ce premier percement 40 s'arrête en partie basse de la structure 1 jusqu'à une cote définie, par exemple de -100 mm avant de déboucher en face inférieure 3. On notera que la carotte de ce premier percement 40 peut être extraite ou laissée à l'intérieur. Comme visible sur la figure 2, une deuxième phase facultative consiste à effectuer une amorce de carottage. En d'autres termes, entre le premier 40 et le second 41 percement est réalisée au moins une amorce de l'étape de carottage sur une partie 6 de l'épaisseur de ladite structure 1. A titre d'exemple, cette amorce peut être réalisée sur une profondeur de 450 mm pour un diamètre de 200 mm. Une troisième phase, représentée sur la figure 3, consiste à créer un épaulement 7 en partie supérieure de la structure 1, concentriquement au carottage. Un tel épaulement 7 présente un diamètre supérieur à la section de carottage. Par exemple, l'épaulement 7 peut être réalisé sur un diamètre de 300 mm sur 60 mm d'épaisseur. On notera que cet épaulement 7 peut être réalisé par plusieurs forages successifs, notamment de 250 puis 300 mm afin de faciliter la destruction mécanique de la partie de structure 1 le constituant. Les gravats et résidus sont alors extraits et stockés spécifiquement en vue de leur manutention ultérieure. La réalisation de l'épaulement 7 avant le percement total de la structure 1 évite tout risque de chute de résidu en partie sous jacente. Après percement, l'épaulement 7 est ragréé afin de réaliser une étanchéité parfaite en vue de la mise en place post carottage d'un bouchon fermant in fine de manière hermétique le percement effectué au travers de la structure 1. Un tel bouchon peut constituer une protection biologique contre les rayonnements dans le domaine nucléaire. La quatrième phase, visible sur la figure 4, consiste à poursuivre le carottage entamé par l'amorce de la deuxième phase. Pour ce faire, un second tronçon 8 est réalisé dans la continuité de la partie 6 de l'amorce. Le diamètre de ce tronçon 8 peut donc être identique, soit 200 mm On notera que l'amorce et le second tronçon 8 peuvent être réalisés en continu, d'une seule traite. Une cinquième phase, visible en figure 5, consiste au carottage du second percement 41 du fourreau 4. Ce percement débouchant 41 peut présenter un diamètre moindre par rapport au premier percement 40, notamment une section de 32 mm contre 52 mm pour le percement 40. Cette section inférieure permet de minimiser les résidus susceptibles de tomber en partie sous jacente lorsque les outils de carottage traversent la surface inférieure 3 de la structure 1. La sixième phase consiste à mettre en place les moyens de maintien de la carotte. Une caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait d'insérer à l'intérieur dudit fourreau 4, notamment au travers desdits premier 40 et second 41 percements, un élément 9 débouchant sous ladite structure 1. Un tel élément 9 assure un maintien par appui au niveau de la face inférieure 3 de la structure 1 en périphérie de ladite ouverture 5, notamment de part et d'autre de cette dernière. L'invention offre donc un maintien mécanique de la carotte par le dessous, évitant tout risque de chute, notamment de sa partie inférieure. Pour ce faire, le dispositif de percement selon l'invention comprend au moins un élément 9 de maintien de ladite carotte par appui au niveau de la face inférieure 3 de la structure 1 en périphérie de ladite ouverture 5, notamment de part et d'autre de ladite ouverture. Ledit élément 9 peut être articulé de manière à passer d'une position rectiligne autorisant son coulissement à l'intérieur dudit fourreau 4, à une position d'appui en face inférieur 3 de ladite structure 1. En d'autres termes, en position rectiligne, la forme de l'élément 9 lui permet de coulisser à l'intérieur du fourreau 4. En d'autres termes, ledit élément 9 peut avoir une section circulaire inférieure au diamètre du fourreau 4, notamment du second percement débouchant 41. Selon un mode préférentiel de réalisation, ledit élément 9 comprend au moins une première partie 10 sur laquelle est monté en rotation un organe de maintien 11. Ce dernier est articulé en pivotement de manière à passer d'une position alignée avec ladite première partie 10, à une position orthogonale à cette dernière. Ce mode de réalisation d'un tel élément 9 de maintien est visible sur les figures 7 à 9 dans lesquelles les figures 7 et 8 montrent ledit élément 9 dans sa position alignée lui permettant d'être guidé le long du fourreau 4, tandis que la figure 9 est vue de l'élément 9 après pivotement, en position orthogonale. Dans cette configuration, la remontée de l'élément 9 lui permet de venir en appui au niveau de la face inférieur 3, notamment de part et d'autre de l'ouverture 5. On notera que le pivotement de l'organe 11 par rapport à la partie 10 selon un axe de pivotement 12, peut s'effectuer de manière commandée par un opérateur ou simplement par rotation sous l'effet du poids de l'organe 11. Dès lors, tout au long de son coulissement à l'intérieur du fourreau 4, la partie 10 et l'organe de maintient 11 sont alignés, puis lorsqu'ils débouchent par l'ouverture 5, le poids excentré de l'organe de maintien 11 permet sa rotation en position de blocage. La simple remontée dudit organe de maintien 11 permet de mettre ce dernier en appui au niveau de la face inférieure 3. Dans ce dernier cas, l'organe 11 peut être pourvu d'une butée 14 arrêtant sa rotation en position orthogonale par rapport à ladite première partie 10. Une telle butée 14 peut être ménagée sous la forme d'un ergot coopérant avec un logement 15 de forme complémentaire, comme visible sur la figure 9. A ce titre, l'organe 11 peut présenter les caractéristiques nécessaires de sorte qu'il vienne en appui de chaque côté de l'ouverture 5. En particulier, sa longueur par rapport à son axe de pivotement 12 permet que les extrémités de l'organe 11, en position orthogonale, soient saillantes par rapport aux bords latéraux de la première partie 10. De plus, ledit élément 9 peut être relié auxdits moyens supports, notamment le portique, au travers de moyens de liaison permettant sa descente contrôlée à l'intérieure dudit fourreau 4 puis sa remontée en position d'appui. Ces moyens de liaison peuvent avantageusement se présenter sous la forme d'un câble 13, tige ou tout autre élément assurant la tension nécessaire. Un tel câble 13 est solidaire de l'extrémité de la première partie 10. De plus, les moyens de liaison assurent continuellement une retenue de l'élément 9, puis sa tension nécessaire au maintien de la carotte. Une fois la face inférieure au niveau de la zone de carottage maintenue par l'élément 9, il est alors possible de percer les derniers centimètres. Ce carottage est effectué de manière colinéaire par rapport au(x) carottage(s) précédent(s), en deuxième et/ou quatrième phases. La carotte obtenue peut alors être extraite par le dessus, grâce au maintien de l'élément 9, simplement en exerçant une traction. On notera qu'une telle traction s'effectue par tout type de moyen, à partir desdits moyens supports, notamment dudit portique, notamment par le biais de palans. En particulier, l'extraction de la carotte peut s'effectue d'une seule pièce. Une fois sortie de son trou, la carotte est déplacée pour être désassemblée. Peut ensuite être disposé ledit bouchon, pour colmater et rendre étanche le trou ainsi réalisé. Selon une phase préalable ledit élément 9 est maçonné à l'intérieur du fourreau 4. En particulier, les moyens de maintien comprennent une gaine 16 conformée de manière à permettre intérieurement le coulissement dudit élément 9. L'extérieur de cette gaine 16 permet de recevoir des moyens de maçonnerie, notamment un mortier ou analogue, de type mortier sans retrait. Une fois maçonnée, notamment après une période de séchage dépendant du type de mortier utilisé, la gaine 16 assure un second maintien de la carotte. Cette gaine 16 peut présenter une surface extérieure conformée de manière à améliorer le maçonnage, par exemple au travers de picots saillants en périphérie, disposés autour et le long de ladite gaine 16, augmentant l'adhérence avec le mortier. On notera que le maçonnage de la gaine 16 constitue un scellement formant un second maintien intérieur à ladite carotte. La gaine 16 peut alors être reliée audit moyens supports ou à d'autres moyens complémentaires de traction, distincts des moyens supports tel le portique. Ce maçonnage peut être réalisé après percement dudit fourreau 4, notamment du premier percement 40 et/ou du second percement 41. Il peut être réalisé avant ou après la réalisation de la portion 6 de l'amorce de carottage, voire avant ou après la réalisation du carottage du tronçon 8. Selon un mode particulier de réalisation, l'extrémité inférieure de la gaine 16 peut présenter un ourlet 17 s'étendant au niveau du fond du premier percement 40. Plus particulièrement, comme visible sur la figure 7, un tel ourlet 17 forme une collerette s'étendant orthogonalement par rapport à l'axe de ladite gaine 16, parallèlement aux parois constituant le fond du percement 40, au niveau de l'épaulement avec le percement 41. Selon le mode de réalisation visible sur la figure 8, ledit ourlet vient au droit de manière à obturer l'ouverture 5 35 du second percement 41. Cette collerette assure une meilleure résistance à l'extraction après maçonnage, lors de la traction exercé verticalement du bas vers le haut pour sortir la carotte. Ladite collerette offre aussi une étanchéité lors du maçonnage du fourreau 4, plus particulièrement du percement 40, afin d'éviter l'écoulement du mortier en partie sous jacente de la structure 1 par l'intermédiaire du second percement 41, étant donné que ladite collerette recouvre la section de ce dernier. On notera que les percements, forages et carottages précédemment évoqués peuvent être réalisés à l'aide d'outils diamantés, avec apport d'un fluide tel de l'eau, dont la quantité peut être dosée en fonction des besoins. Dès lors, il est nécessaire de pomper la laitance obtenue lors des différentes phases de percement. De plus, les étapes de percement débouchant en face inférieure 3 de la structure 1 pourront être réalisées � à sec �, sans apport de fluide, afin d'éviter tout risque d'écoulement en partie sous jacente. Bien que ces percements à sec peuvent être préjudiciables pour les outils utilisés, l'invention limite cette technique à de faibles épaisseurs au travers des percements et carottages préalables envisagés. La présente invention, au travers de sa méthode particulière de réalisation, de ses phases supplémentaires de percement et de son dispositif spécifique, offre un maintien optimal de la carotte, limitant tout risque de chute de débris et résidus en partie sous jacente. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés et décrits précédemment qui peuvent présenter des variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de percement par carottage d'une structure (1) depuis sa face supérieure (2), caractérisé par le fait qu'il 5 consiste à : - percer un fourreau (4) de manière à déboucher une ouverture (5) sous ladite structure (1); - insérer à l'intérieur dudit fourreau (4) un élément (9) débouchant sous ladite structure (1) assurant un premier 10 maintien par appui au niveau de la face inférieure (3) de la structure (1) en périphérie de ladite ouverture (5) ; - maçonner ledit élément (9) à l'intérieur dudit fourreau (4) ; - carotter ladite structure (1) selon l'axe défini par 15 ledit élément (9) ; - extraire la carotte obtenue. 2. Procédé de percement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit fourreau (4) est réalisé par au moins deux percements, un premier (40) borgne sur une partie 20 de l'épaisseur de ladite structure (1) et un second débouchant de diamètre moindre (41). 3. Procédé de percement selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'entre le premier (40) et le second (41) percement est réalisée au moins une amorce (6) de 25 l'étape de carottage sur une partie de l'épaisseur de ladite structure (1). 4. Procédé de percement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit élément (9) consiste en un câble (13) inséré au sein d'une 30 gaine (16), ladite gaine (16) étant maçonnée à l'intérieure dudit fourreau (4) pour constituer un second maintien de ladite carotte. 5. Dispositif de percement par carottage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 35 précédentes, comprenant des moyens reposant sur la partie supérieure de ladite structure (1) et servant de support à des 12moyens de carottage d'un fourreau (4) débouchant sous ladite structure (1) par une ouverture (5), caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un élément (9) de premier maintien de ladite carotte par appui au niveau de la face inférieure (3) de la structure (1) en périphérie de ladite ouverture (5), notamment de part et d'autre de ladite ouverture (5). 6. Dispositif de percement selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit élément (9) est articulé de manière à passer d'une position rectiligne autorisant son coulissement à l'intérieur dudit fourreau (4), à une position d'appui en face inférieur (3) de ladite structure (1). 7. Dispositif de percement selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit élément (9) comprend au moins une première partie (10) sur laquelle est monté en rotation un organe de maintien (11) articulé en pivotement de manière à passer d'une position alignée avec ladite première partie (10), à une position orthogonale à cette dernière. 8. Dispositif de percement selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que ledit élément (9) est constitué d'au moins une gaine (16) à l'intérieur de laquelle est inséré un câble (13), ladite gaine (16) constituant un second maintien par maçonnage à l'intérieur dudit fourreau (4).