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.Perfectionnements aux caissons.
La présente invention concerne les caissons et plus particulièrement le procédé de fonçage et la détermination de la capacité portant du caisson.
Dans les système existants de fonçage de caissons, par exemple par des moyens pneumatiques ou par dragage à l'air libre, la capacité finale de support de la charge par le cais- son est déterminée par un chargement, d'essai qui donne la char- ge par pied carré qui peut être imposée au sol à la base du caisson, plus le frottement entre les cotés du caisson et la terre ou le sol environnant. un grand facteur de sécurité est naturellement accordé,dans la détermination de la charge sûre
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par pied carré, vu que le sol du fond et des c8tésn'est en aucune façon rendu plus solide mais plutôt affaible par l'o- pération de fonçage.
une diminution doit être faite également pour tenir compte de l'élément humain pour le placement du béton en vue de l'obturation à la base du caisson et pour te- nir compte du fait que parfois l'obturation doit être mise en position à travers l'eau.
Aucune méthode n'existe actuellement pour contrôler directement la capacité portante du caisson, sauf par des char- ges d'essai, ce qui est un procédé coûteux et long.
Conformément à la présente invention, un lest de fon- te approprié ou une charge, appliqué sur le caisson, est utilisé pour donner des coups comme au moyen d'un marteau directement sur le caisson, en vue de le refouler vers le bas, de surmonter le frottement de la périphérie et de consolider et de compri- mer le sol en-dessous et autour de la base du caisson, soit avant, soit après que l'obturation est placée en position dans le caisson, ceci augmente la force portante du sol supportant le caisson, et assure par conséquent au caisson une capacité portante beaucoup plus grande pour la charge. ceci rend égale- ment possible de déterminer scientifiquement, pratiquement et immédiatement, la capacité portante de sécurité de chaque cais- son.
On remarquera que d'après la considération de l'éner- gie du lest tombant et de la capacité du caisson à résister à l'application de l'énergie sans nouvelle pénétration dans le sol, la capacité portante du caisson peut être déterminée. Après avoir atteint des couches appropriées, le caisson peut, si on le dé- sire, être obture intérieurement soit avant, soit après l'appli- cation de coups au moyen du lest de fonte.
Le martelage peut être effectué par le fait qu'on sou- lève le lest de fonte par un ou plusieurs pistons actionnés par de l'air comprimé, de da vapeur ou un gaz ou une combustion in- terne,et qu'on laissa ensuite le lest tomber sur des surfaces appropriées du caisson.
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Le lest, qui consiste en un certain nombre d'éléments fixés ensemble, peut avoir n'importe quelle forme appropriée et être construit pour débiter les coups sur le caisson. il est de préférence de forme annulaire et disposé de façon que les opérations d'excavation et d'évacuation sont effectuées par la surface centrale délimitée par le lest.
Dans les cas où un caisson est foncé par le fait qu'on creuse à la partie inférieure de celui-ci par des jets d'air comprimé et qu'on évacue la matière par un tuyau de sortie con- duisant vers le haut hors du caisson, le lest peut être'dispose autour du tuyau de sortie et ce dernier peut être employé pour guider le lest.
L'air comprimé peut être fourni à la base du caisson en venant d'une cavité située autour de l'intérieur de la che- minée du caisson ou à l'intérieur du fond du tuyau de sortie de telle façon qu'après que de la terre a été refoulée vers le haut à l'intérieur du caisson ou vers le haut dans le tuyau de sortie par l'énergie du lest tombant ou, au début, par le poids du caisson, l'admission d'air comprimé dans la cavité annulaire détache le sol qui a pénétré au-dessus de la cavité et le refoule vers le haut dans le tuyau de sortie.
Le fond du caisson peut avoir un bord tranchant et les ouvertures de jets, d'air peuvent également être disposées à proximité de ce bord.
Dans les dessins explicatifs annexés :
La fig. 1 est une coupe verticale d'un caisson construit et disposé suivant une forme de réalisation appropriée, confor- mément à la présente invention. La coupe de la partie supérieure du caisson est faite approximativement par la ligne 1-1 de la fige 3.
La fig. 2 est une vue en élévation montrant la partie supérieure du caisson représenté à la fig. 1, la vue étant prise à angle droit par rapport à la fig. 1.
La fig, 3 est une coupe horizontale par la ligne 3-3 de la fige 2.
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La fig. 4 est une coupe horizontale par la ligne 4-4 de la fige 1.
La fig. @ montre une construction et une disposition modifiées de caisson.
Les fig. 6 et 7 sont respectivement une coupe verti- cale et un plan des poids constituant le lest employé pour chas- ser le caisson dans le sol.
Les mêmes lettres de référence sur les différentes vues indiquent les mêmes pièces ou des pièces semblables.
Le caisson consiste en une enveloppe extérieure a qui peut être faite en acier ou en béton et qui est destinée à constituer le revêtement du trou formé par le bord tranchant b prévu à l'extrémité inférieure de l'enveloppe.A l'intérieur de cette enveloppe se trouve un mandrin ± à double paroi qui est pourvue à son extrémité inférieure d'un anneau de base d qt qui est muni d'une bride pour reposer sur la partie inférieure e de l'enveloppe qui est façonnée de façon à fournir un bord tran- chant. L'extrémité supérieure du mandrin comporte une pièce de tête f reposant sur le mandrin et qui forme une conduite géné- rale d'admission d'air pour une série de cylindres ± qui s'élè- vent et tombent sur des pistons creux fixes h situés à l'inté- rieur des cylindres.
Avec ces pistons et ces cylindres à mouve- ment de va-et-vient alternent des blochets i qui supportent normalement des poids annulaires j formant le lest pour le cais- son comme on le décrira ci-après. Les blocets i sont portés par des consoles k sur l'anneau de base f, Dans le prolongement du mandrin ± se trouve un tube d'évacuation d1 pour le passage de la matière qui est écrasée ou refoulée à l'intérieur du man- drin pendant le refoulement de ce dernier et de l'enveloppe dans le sol. L'espace ce dans le mandrin à double paroi sert au passage d'air comprimé'du tuyau d'entrée n vers les orifices de jet à la base du mandrin, ces orifices étant situés dans une cavité comme on l'a représenté de façon à être écartés de la ma- tière refoulée vers le haut dans le mandrin.
Des pièces d'esapcement p à l'extérieur du mandrin ser-
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vent à maintenir le mandrin et l"enveloppe a dans une position coaxiale.
En fonctionnement,.le caisson peut être mis en position à, l'endroit où il doit être foncé et le sol ou la matière analo- gue peut être refoulé vers le haut dans le mandrin de façon qu'il dépasse la rangée d'orifices de jets o. De l'air comprimé est alors envoyé aux orifices et il découpe la matière par sa force de détente et refoule la partie située au-dessus desorifices vers le haut dans le mandrin et par le tuyau d'évaduation c1. ceci est indiqué à la fig. 1 où le bouchon séparé de terre, sur le point d'être évacué , est représenté en q.
Lorsque le mouvement de descente du caisson devient plus lent, de l'air comprimé est envoyé par intermittences aux cylindres ± qui se soulèvent et élèvent le lest 1 et retombent ensuite lorsque l'air est évacué des cylindres et permettent au lest de tomber par la pesanteur et appliquent un coup au mandrin ± ce qui chasse l'enveloppe a avec son bord coupant plus profondément dans la terre et refoule ainsi un nouveau bouchon de terre vers le haut dans le mandrin en vue de l'évacuation ar l'air comprimé sortant par les ori- fices de jet o comme précédemment. graduellement la vitesse de descente du caisson dimi- nue jusqu'à ce qu'une "prise" soit atteinte ; en considérant alors l'énergie représentée par le lest qui tombe, on peut calculer la capacité portante du caisson.
Le mandrin.2 peut ensuite être reti- ré et le caisson peut être remplide béton et obturé.
On voit que par l'emploi des coups imprimés par le lest, le sol en-dessous de la base du caisson et autour de celle- ci est comprimé et rendu plus solide et non pas affaibli comme avec les méthodes actuelles de fonçage de caissons. La vitesse de des- cente ou de fonçage du caisson sous les coups procure des données quant à la capacité portante du sol et au frottement périphérique du caisson, à mesure que le fonçage s'avance, de sorte que le fonçage peut être a.rrêté lorsqu'une "prise" appropriée est attein- te ce-qui correspond à une économie.
En outre, il peut être possi- ble grâce à ce perfectionnement de foncer des caissons de plus
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petite section transversale que la section usuelle pour supporter de façon sûre une charge déterminée parce que des données précises sont procurées concernant la capacité portante du caisson pendnat toute l'opération de fonçage jusqu'à ce que la "prise" désirée soit atteinte.
Comme le montre la fig. 5, le tube de mandrin ± est établi de façon à former à son extrémité inférieure un découpoir- pilote qui est chassé dans la terre en avant de l'enveloppe du caisson, comme on l'a preprésenté, et est ensuite retiré vers le haut de sorte que le bord tranchant de l'enveloppe brise et com- prime vers l'intérieur la paroi de terrain laissée autour de l'es- pace central rendu libre par le mandrin-pilote.'Le contenu du tu- be-pilote est évacué par de l'air comprimé provenant des orifices de jets d'air comme à la fige 2. Le tube-pilote et l'enveloppe peuvent finalement être fixés ensemble pour,-,le fonçage simultané ou bien l'enveloppe seule peut être chassée jusqu'à la prise fi- nale.
Les poids constituant le lest sont représentés aux fige 6 et 7. Chaque poids est un demi-anneau et les faces join- tives sont fixées 'ensemble par des boulons t. Les anneaux super- posés sont fixés ensemble par des griffes u maintenues @@@ en place par des boulons à tête v avec des goupilles w engagées au travers de ceux-ci. Les poids situés dans les rangées adjacentes forment un joint brisé l'un par rapport à l'autre pour des rai- sons faciles à comprendre.
En général, lorsqu'on fonce un caisson, le sol au- tour du caisson et au fond de celui-ci est dérangé et considéra- blement affaibli par les opérations de creusement et de fançage.
Conformément à la présente invention, lorsque pendant le fonçage du caisson on remarque qu'une couche portante appropriée est at- teinte, cette couche est mécaniquement comprimée et consolidée au- dessus de son état naturel et en vue d'augmenter sa valeur portante pour la charge, cette consolidation ou cette augmentation de compa- cité peut se faire avant-'ou. après que la base du caisson est ob- @
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turée.
il va de soi que bien que 1'Invention ait été représentée dans son application à un caisson dans lequel ]'excavation est @ effectuée par de l'air comprimé aidé par l'action des coups du lest tombant, qui fa,it s'élever la matière à extraire à l'inté- rieur du caisson, elle peut être appliquée à des caissons dans lesquels 1!excavation est effectuée à la main ou par des grap- pins mécaniques ou d'autres appareils. En outre les coups du lest peuvent être appliqués au caisson lui-même lorsque ce der- nier est fait en béton armé et l'air comprimé, lorsqu'on en em- ploie, peut être envoyé à travers des passages et des lumières dans le caisson lui-même.
Dans les méthodes existantes de fonçage, un poids mort est employé pour surmonter le fiottement périphérique du caisson.
Le caisson est construit aussi lourdement que possible. Dans certains cas un lest statique ou une charge s'élévant parfois à plusieurs milliers de tonnes est ajouté pour augmenter le poids des caissons. Dans le présent procédé, le caisson peut être fait très légèrement et la force dynamique d'un lest tombant, d'un poids beaucoup plus petit, est suffisante pour faire descendre le caisson et obtenir la prise. L'emploi de lest pour donner des coups sur le caisson facilite le refoulement de la matière sous la forme d'un bouchon de bas en haut à l'intérieur du caisson et cette matière peut alors être facilement tranchée et évacuée.
On réalise ainsi une grande économie de l'air requis pour creuser.
Lorsque le bouchon a été cisaillé transversalement par la pres- sion de l'air, la détente d'une petite quantité d'air est suffi- sante pour refouler le bouchon vers le haut et hors du caisson .
Dans ce dernier cas, ce n'est pas l'énergie cinétique de l'air qui est employée pour creuser et évacuer mais bien la pression et la force de détente de l'air.
Revendications.
EMI7.1
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. Improvements to the caissons.
The present invention relates to caissons and more particularly to the driving process and the determination of the bearing capacity of the caisson.
In existing caisson jacking systems, for example by pneumatic means or by dredging in the open air, the final load bearing capacity by the caisson is determined by a test load which gives the tank. - age per square foot which can be imposed on the ground at the base of the box, plus the friction between the sides of the box and the surrounding earth or soil. a large safety factor is naturally granted in determining the safe load
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per square foot, since the ground of the back and sides is not in any way made more solid but rather weakened by the operation of sinking.
a reduction must be made also to take into account the human element for the placement of the concrete for the obturation at the base of the caisson and to take into account the fact that sometimes the obturation must be put in position through the water.
No method currently exists to directly control the load-bearing capacity of the caisson, except by test loads, which is an expensive and time-consuming process.
In accordance with the present invention, a suitable casting ballast or load applied to the caisson is used to strike such as by means of a hammer directly on the caisson, with a view to knocking it downward. overcome the friction of the periphery and consolidate and compress the soil below and around the base of the box, either before or after the plug is placed in position in the box, this increases the load-bearing force of the box. ground supporting the box, and consequently provides the box with a much greater load-bearing capacity. this also makes it possible to scientifically determine, practically and immediately, the safety bearing capacity of each box.
It will be appreciated that from consideration of the energy of the falling ballast and the ability of the box to withstand the application of energy without further penetration into the ground, the load-bearing capacity of the box can be determined. After having reached suitable layers, the box can, if desired, be sealed internally either before or after the application of blows by means of the cast iron ballast.
Hammering can be effected by lifting the cast iron ballast by one or more pistons actuated by compressed air, steam or gas or internal combustion, and then left the ballast falls onto suitable surfaces of the cabinet.
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The ballast, which consists of a number of parts fastened together, can be any suitable shape and be constructed to take hits on the caisson. it is preferably annular in shape and arranged so that the excavation and evacuation operations are carried out by the central surface delimited by the ballast.
In cases where a casing is darkened by the fact that the lower part of it is hollowed out by jets of compressed air and that the material is discharged through an outlet pipe leading upwards out of the casing. box, the ballast can be disposed around the outlet pipe and the latter can be used to guide the ballast.
Compressed air can be supplied to the base of the casing from a cavity around the inside of the casing chimney or inside the bottom of the outlet pipe so that after the earth was forced upwards inside the box or upwards in the outlet pipe by the energy of the falling ballast or, at the beginning, by the weight of the box, the admission of compressed air into the Annular cavity loosens soil that has penetrated above the cavity and pushes it upward into the outlet pipe.
The bottom of the box may have a sharp edge and the air jets openings may also be arranged near this edge.
In the accompanying explanatory drawings:
Fig. 1 is a vertical sectional view of a caisson constructed and disposed in accordance with a suitable embodiment in accordance with the present invention. The cut of the upper part of the box is made approximately by line 1-1 of pin 3.
Fig. 2 is an elevational view showing the upper part of the box shown in FIG. 1, the view being taken at right angles to FIG. 1.
Fig, 3 is a horizontal section through line 3-3 of fig 2.
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Fig. 4 is a horizontal section through line 4-4 of fig 1.
Fig. @ shows a modified cabinet construction and arrangement.
Figs. 6 and 7 are respectively a vertical section and a plane of the weights constituting the ballast used to drive the box into the ground.
The same reference letters on different views indicate the same or similar parts.
The box consists of an outer casing a which may be made of steel or concrete and which is intended to constitute the lining of the hole formed by the cutting edge b provided at the lower end of the casing. casing is a double-walled ± mandrel which is provided at its lower end with a base ring d qt which is provided with a flange to rest on the lower part e of the casing which is shaped so as to provide a sharp edge. The upper end of the mandrel has a head piece f resting on the mandrel and which forms a general air intake duct for a series of ± cylinders which rise and fall on fixed hollow pistons h located inside the cylinders.
With these reciprocating pistons and cylinders alternate blocks i which normally support annular weights j forming ballast for the casing as will be described below. The blocks i are carried by brackets k on the base ring f, In the extension of the mandrel ± there is an evacuation tube d1 for the passage of the material which is crushed or forced inside the mandrel during the repression of the latter and the envelope in the ground. The space ce in the double-walled mandrel is used for the passage of compressed air from the inlet pipe n to the jet orifices at the base of the mandrel, these orifices being located in a cavity as shown in a manner. to be removed from the material forced upwards into the mandrel.
Esapcement pieces p on the outside of the mandrel
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wind to keep the mandrel and the casing a in a coaxial position.
In operation, the casing can be put in position where it should be dark and the soil or the like can be forced upwards into the mandrel so that it protrudes from the row of holes. of jets o. Compressed air is then sent to the orifices and it cuts the material by its expansion force and forces the part located above the orifices upwards into the mandrel and through the exhaust pipe c1. this is shown in fig. 1 where the separate earth plug, about to be drained, is shown at q.
As the downward movement of the box becomes slower, compressed air is intermittently sent to the cylinders ± which rise and raise the ballast 1 and then fall as the air is released from the cylinders and allow the ballast to fall through the cylinder. gravity and apply a blow to the mandrel ± which drives the casing a with its cutting edge deeper into the earth and thus pushes a new earth plug upwards into the mandrel for evacuation by the outgoing compressed air through the jet orifices o as before. gradually the lowering speed of the casing decreases until a "grip" is reached; by then considering the energy represented by the falling ballast, the load-bearing capacity of the box can be calculated.
The mandrel. 2 can then be removed and the box can be filled with concrete and sealed.
It can be seen that by the use of the blows imparted by the ballast, the soil below and around the base of the caisson is compressed and made more solid and not weakened as with current methods of sinking caissons. The rate of lowering or sinking of the caisson under the blows provides data on the bearing capacity of the soil and the peripheral friction of the caisson as the sinking proceeds, so that the sinking can be stopped. when an appropriate "catch" is achieved which corresponds to a saving.
In addition, it may be possible, thanks to this improvement, to sink boxes of more
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small cross-section than the usual section to safely support a determined load because precise data is provided regarding the load-bearing capacity of the box during the entire driving operation until the desired "grip" is reached.
As shown in fig. 5, the mandrel tube ± is established so as to form at its lower end a pilot cutter which is driven into the earth in front of the casing of the casing, as shown, and is then withdrawn upwards so that the sharp edge of the casing breaks and inwards compresses the wall of land left around the central space made free by the pilot chuck. The contents of the pilot pipe are evacuated by compressed air coming from the air jet orifices as in Fig 2. The pilot tube and the casing can finally be fixed together for, -, simultaneous jacking or the casing alone can be driven out until the final grip.
The weights constituting the ballast are shown in Figs 6 and 7. Each weight is a half-ring and the adjoining faces are secured together by bolts t. The superimposed rings are secured together by claws u held in place by v-headed bolts with pins w engaged therethrough. The weights in adjacent rows form a broken seal to each other for easy to understand reasons.
In general, when sinking a caisson, the soil around the caisson and at the bottom thereof is disturbed and considerably weakened by the digging and fanning operations.
In accordance with the present invention, when during the sinking of the caisson it is noticed that a suitable load-bearing layer is reached, this layer is mechanically compressed and consolidated above its natural state and with a view to increasing its load-bearing value for the load. load, this consolidation or this increase in compactness can be done before or. after the base of the cabinet is ob- @
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turée.
it goes without saying that although the invention has been shown in its application to a box in which the excavation is carried out by compressed air aided by the action of the blows of the falling ballast, which does. raising the material to be extracted inside the caisson, it can be applied to caissons in which the excavation is carried out by hand or by mechanical grapples or other apparatus. In addition the ballast blows can be applied to the box itself when the latter is made of reinforced concrete and the compressed air, when used, can be sent through passages and lights in the box. caisson itself.
In existing jacking methods, a dead weight is used to overcome the peripheral friction of the caisson.
The caisson is built as heavily as possible. In some cases a static ballast or a load sometimes amounting to several thousand tons is added to increase the weight of the caissons. In the present method, the caisson can be made very lightly, and the dynamic force of a falling ballast, of much less weight, is sufficient to lower the caisson and obtain the grip. The use of ballast to strike the box facilitates the discharge of the material in the form of a plug from the bottom up inside the box and this material can then be easily cut and discharged.
This saves a lot of air required for digging.
When the plug has been sheared transversely by the air pressure, releasing a small amount of air is enough to force the plug up and out of the casing.
In the latter case, it is not the kinetic energy of the air which is used to dig and evacuate but rather the pressure and the force of relaxation of the air.
Claims.
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