BE398894A

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Publication number: BE398894A
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Description

.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

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.

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.

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-

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

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- @

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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Claims

1.- Un procédé de fonçage d'un caisson et d'obtention de la ca- pacité portante de charge requise, qui consiste à utiliser un lest <Desc/Clms Page number 8> porté sur le caisson pour appliquer des coups celui-ci.

2.- un procédé de fonçage d'un caisson et d'obtention de la ca- pacité portante de charge requise, qui consite à soulever un lest porté par le caisson et à le laisser tomber par la pesanteur pour donner un coup au caisson.

3.- un procédé de fonçage d'un caisson et d'obtention de la capacité portante de charge requise, consistant à soulever un lest porté par le caisson et à le laisser tomber par la pesanteur de façon qu'il applique un coup au caisson, ce qui refoule le terrain vers le haut à l'intérieur du caisson, ce terrain étant ensuite évacué vers le haut au moyen d'air comprimé introduit dans le caisson.

4. - un caisson comprenant une enveloppe, un mandrin coaxial à cette env eloppe et susceptible ce faire enfoncer cette dernière, un lest supporté sur le mandrin, un moyen capable de soulever ce lest et de le laisser retomber par la pesanteur pour donner un coup au mandrin et à l'enveloppe,, et des orifices d'admission d'- ait dans le mandrin pour couper et expulser vers le haut à tra- vers le mandrin la matière refoulée dans le mandrin par le fon- çage du caisson.

5. - Le fonçage d'un caisson par refoulement de celui-ci vers le bas au moyen d'un lest tombant, un tube-mandrin transmettant les coups du lest à un bord tranchant prévu sur le caisson, ce mandrin agissant également comme cheminée de creusement et d'é- vacuation , et un guide pour une --.enveloppe extérieure.

6. - Dans un caisson suivant la revendication 4, la caractéristique consistant à établir le mandrin de façon qu'il agisse comme dé- coupoir-pilote, pour creuser en avance du caisson et se retirer ensuite dans ce dernier.

7. - Dans un caisson suivant la revendication 3, un lest sous la forme d'anneaux de poids, chaque poids constituant un demi-anneau, les demi-anneaux et lea anneaux superposés étant fixés ensemble pour former un tout autour du tuyau d'évacuation du caisson.

8.- un procédé de fonçage de càissons, qui consiste à chasser <Desc/Clms Page number 9> le caisson vers le bas au moyen d'un lest tombant et à refouler @ ainsi un bouchon de terre vers le haut à l'intérieur de la che- minée pour que le creusement puisse se faire à l'intérieur de celle-ci sans déranger les couches à l'extérieur du caisson ni élargir le trou sous le bord coupant de ce dernier.