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BREVET D'INVENTION Machine pour l'établissement de pieux en béton comprimé, -------------------------------------------------------- dits pieux faits sur place.
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La présente invention se rapporte à une machine qui permet de fabriquer d'une manière connue des pieux en béton comprimé, dits pieux faits sur place, par le fait qu'on introduit dans le sol une tuyauterie de forage en transportant vers le haut le terrain foré à travers l'intérieur du tuyau de sondage et en faisant descendre celui-ci jusqu'à la profondeur nécessaire, après quoi on introduit la masse de béton et on la comprime dans le trou foré en la condensant pendant l'extraction de la tuyauterie de forage.
Il est très important dans ce cas que pendant la descente de la tuyauterie de forage il ne se produise pas d'ameublissement du sol environnant et que des cavités dans le sol et des bourrelets correspondants dans le pieu terminé ne soient produits qu'intentionnellement et cela seulement dans les couches du sol dans lesquelles ils ont pour conséquence une augmentation de la force portante du pieu. Il arrive, en effet dans les pieux à forage produits par les moyens usuels, dont les bourrelets se forment sans contrôle précisément dans les couches les plus tendres et dans les couches supérieures s'éboulant lors du forage, que par suite d'affaissements du sol entourant la tige du pieu, des pressions agissent de haut en bas sur les bourrelets, de sorte que la partie inférieure du pieu et sa pointe subissent une charge supplémentaire.
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Il est important également de pouvoir éviter la formation de bourrelets en pareils cas. En outre, le béton introduit doit être mis sous forte pression, par exemple par de l'air comprimé et être bien conduit hors du tuyau de forage par rotation, secouement ou battage de la tuyauterie et rendu ainsi aussi dense que possible.
Jusqu'à présent ces travaux étaient exécutés essentiellement à la main. Un travail à la main est lié a ae grandes dépenses de force corporelle, il en résulte également une dépense de temps considérable au poinz que l'établissement des pieux sur place nécessite des frais relativement élevés. En outre, les travaux effectués à la main sont imparfaits et demandent, par conséquent, un soin tout particulier et une surveillance ininterrompue.
Un autre inconvénient du mode de travail usuel consiste en ce que la charge de la tuyauterie de forage est effectuée au moyen d'un chargement immédiat. Le chargement immédiat est compliqué et prend du temps ; a observé, en outre, qu'une charge restant toujours constante n'est pas toujours avantageuse. Dans le cas des dispositifs de forage usuels, il arrive fréquemment que la tuyauterie de forage est projetée brusquement et de façon inattendue vers le haut si la pression d'air comprimé est forte, ce qui peut même provoquer des accidents. Si, en outre, on établit de la manière connue des pieux obliques, la. mise en mouvement du tuyau de forage pendant le bétonnage et son extraction sont liées a de grandes difficultés, notamment en cas d'inclinaison assez forte du pieu.
La présente invention concerne une machine d'établissement de fondations qui permet de faire tourner mécaniquement dans les deux directions la tuyauterie de forage dans toute position en hauteur et oblique, de la refouler versée bas et de l'attirer vers le haut, c'est à dire d'effectuer à volonté, individuellement ou simultanément, une rotation, une pression, une traction ou un secouement, ou un battage sur la tuyauterie de forage. Il est possible à l'aide de cette machine de retenir solidement la tuyauterie dans toute position quelconque en hauteur de façon à empêcher sa projection vers l'extérieur ou son extraction excessive. Lors d'une extrac-
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tion excessive de la tuyauterie de forage, il se produit, comme on le sait, dans le pieu à établir, des rétrécissements.
La présente invention apporte le progrès consistant en ce que les pieux verticaux et obliques se font mieux que précédemment, que lors de leur établissement on évite une dépense excessive de forces corporelles et que tous les travaux s'effectuent rapidement et avec un résultat prévu. Un ameublissement du sol et la formaLion de cavités dans celui-ci sont évités de façon sûre; la masse de béton peut être expulsée de la,tuyauterie de forage sans difficultés et dans un meilleur état, notamment de façon plus dense que jusqu'à présent.
La caractéristique de l'invention consiste en ce qu'une table tournante prévue sur le châssis antérieur d'une charpente de l'engage de façon mubile, munie de son propre moteur de commande et éventuellement aussi d'une commande à la main, et servant au serrage d'un tuyau de forage librement accessible par le haut peut être élevée et abaissée par un treuil à moufle et que le tuyau de forage à déplacer par damage, secouement ou battage peut être raccordé à un câble disposé dans la direction de l'axe du tuyau et appartenant à un treuil de transport ou de battage, présentant de préférence deux multiplications..
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, on a raccordé également à volonté à la table tournante le tringlage d'outils de forage par rotation (sonde en hélice, sonde à cuillère), et l'on peut raccorder au câble du treuil de transport ou de battage des outils de forage par refoulement (pompe à graviers, boîte tombante) ou des outils de forage à trépan ; ce der- nier cas, on dispose avantageusement sur le châssis antérieur: de la charpente de forage, au-dessus de la tuyauterie de forage, un dispo'sitif de basculement de pompe à graviers ou un dispositif de basculement de boîte tombante, de façon qu'ils puissent se soulever et s'abaisser sur le guidage de la table tournante.
D'autres perfectionnements ont pour but d'accélérer encore davantage l'établissement du pieu et de le rendre plus économique
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en facilitant la manoeuvre de la machine, et ce résultat est obtenu par le fait que la pression ou la tra,ction exercée sur la tuyauterie de forage ainsi que la vitesse de transport peuvent être réglées dans de larges limites. On s'efforce en outre de faire pénétrer la tuyauterie automatiquement dans le sol avec une vitesse qui est inversement proportionnelle à la résistance de pénétration, de manière donc qu'en cas de minime résistance la tuyauterie pénètre plus rapidement qu'en cas de résistance plus grande L'extrémité du tuyau est alors en quelque sorte en avance sur les outils d'enlèvement par le fait qu'elle estampe pour ainsi dire le sol.
Grâce à cette mesure, il est facilement possible de choisir la. pression maximum à exercer sur le tuyau lors du fonçage de telle manière qu'elle ne dépasse pas le poids de la, machine servant de contre-pression, que la machine n'est donc pas refoulée vers le haut.
La table tournante ou sa commande reçoit une constitution telle que le moment de rotation exercé et la vitesse de rotation peuvent être réglés dans de larges limites et être adaptés aux circonstances de chaque ces, de telle manière que par exemple un tuyau à,dévisser peut d'abord être dégagé avec un grand moment de rotation et être dévissé ensuite complètement à gra,nde vitesse.
La table tournante n'est plus, comme da,ns la forme de réalisation tra.itée en premier lieu, reliée au tuyau au moyen d'une bride serrée à la main, mais est saisie automatiqueme nt. Dans le cas du mode de fixation de la forme de réalisation mentionnée, il pouvait se faire qu'en cas de serrage d'un tuyau ne se tenant pas droit exactement, l'a.xe de la bride formait un petit angle avec l'axe du tuyau, de sorte que lors de la rotation, il se produisait des forces qui avaient une action défavorable sur les organes de la table tournante. En outre, lors du vissage des tuyaux, la table tournante devait exécuter un mouvement vertical correspondant au pas de vis, ce qui ne pouvait être réalisé avec le treuil à moufle employé que par une marche spéciale du mécanisme.
Les perfectionnements se rapportent, en outre, au dispositif de basculement pour la pompe à graviers ou la boîte tombante,
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pour accélérer l'opération de basculement et simplifier la manoeuvre du dispositif.
L'invention est représentée à titre d'exemple au dessin.
La fig. 1 montre un exemple de réalisation de la machine d'établissement de fondations en vue .-de côté.
La fig. 2 est une coupe par la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 montre une autre forme de réalisation de la machine en vue de côté.
La fig. 4 montre la table tournante conjuguée en vue en.plan.
La fig. 5 montre le dispositif conjugué de basculement en vue de face.
La fig. 6 montre ce dispositif en vue en plan.
Dans la forme de réalisation représentée aux fig. 1 et 2, on a disposé sur le châssis antérieur d d'une charpente de forage d1, pour le serrage d'un tuyau de forage ou d'une tuyauterie de forage f accessible librement par le haut, une table tournante a qui présente une commande à moteur et éventuellement aussi une commande à la main pour la rotation du tuyau de forage f dans les deux sens.
La commande à la main ne sera employée toutefois que dans des cas exceptionnels, par exemple dans le cas d'un dérangement du moteur, à titre d'expédient. La table tournante & est reliée par un câble g, passant le long du châssis d, à un treuil à moufle b monté sur la plateforme h de la charpente et pouvant soulever et abaisser la table a qui peut coulisser sur le châssis antérieur, avec la tuyauterie de forage f, Le treuil b possède une commande à moteur propre. g1 est le moufle.
Par la réunion de la table tournante a au treuil à moufle b et par l'équipement des pièces au moyen de leur propre commande, on obtient la possibilité de faire seulement tourner la tuyauterie de forage suivant les besoins dans l'un ou l'autre sens ou de l'attirer vers le haut ou vers le bas, ou bien, lors de la descente, de la faire tourner et en même temps la presser vers le bas ou, lors de l'extraction, de la faire tourner et en même temps de l'attirer vers le haut. Dans ce mouvement, à cause du câble revenant pratiquement sur lui-même, le tuyau de forage
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se trouvant sous la pression de l'air comprima donnant de la densité au béton, ne peut pas être arraché brusquement verdiehaut.
La table tournante a, permet également d'exécuter l'opération de l'orage rotative au moyen de foreurs en hélice ou de foreurs a cuillère. On désaccouple alors la tuyauterie de forage et on serre la tige de forage, avec le foreur vissé a la partie inférieure, dans- la table tournante a.
Outre le treuil a moufle b, on a monté sur la plateforme h de la charpente un treuil de transport ou de battage c pourvu d'un moteur propre de commande et présentant avantageusement deux multiplications (marche lente et marche rapiae). A l'aide de celuici et au moyen d'un câble i guidé sur des poulies de l'extrémité supérieure du châssis d dans la direction de l'axe du tuyau de forage, la tuyauterie de forage f à raccorder peut être damée vers le bas, battue vers le haut ou déplacée par secouement.
Le damage peut s'obtenir par le fait qu'immédiatement au câble i ou a un organe fixé a ce câble, par exemple la pompe à graviers, on dispose une oarre transversale et qu'on place sur l'extrémité supérieure du tuyau f un chapeau et qu'on frappe alors avec la, barre transversale mise en mouvement par le treuil c sur le tuyau qui peut dans ce cas être détaché de la. table tournante.
On peut, en outre, effectuer au moyen du treuil c de transport ou de battage le procédé de forage par refoulement au moyen d'une boîte tombante ou d'une pompe a graviers, ou bien le procédé de forage au trépan , par le fait qu'on fixe la boîte tombante, la pompe à graviers ou le trépan à l'extrémité inférieure du câble i. Il est également possible, pendant le forage par refoulement ou au trépan, de mettre en même temps en mouvement de rotation et en mouvement axial la tuyauterie de forage f au moyen de la table tournante a et du treuil à moufle b.
On peut finalement raccorder à latable tournante le tringlage d'un appareil de forage à refoulement (pompe à graviers ou boîte tombante) qui est fixé normalement au câble du treuil de battage. Ceci se fait par exemple en cas de coincement de l'ap-
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pareil de forage, que l'on dégage plus facilement à l'aide du treuil à moufle permettant d'exercer de plus grandes forces de traction et de pression et par suite du mouvement de rotation, que par la traction du câble i. e désigne un dispositif de basculement de la pompe à graviers ou de la boîte tombante, disposé au-dessus de la table tournante a sur le châssis antérieur d de la charpente de forage dl et pouvant .s'élever et s'abaisser dans le guidage de la table tournante.
e1 sont les moyens employés pour le déplacement, e2 sont les moyens de basculement.
Le châssis antérieur d de la charpente de forage d1 est monté de façon à pouvoir pivoter à l'extrémité inférieure ou près de celle-ci et est pourvu, du côté postérieur, d'un poussard réglable en longueur ou déplaçable a l'extrémité inférieure. La fig. 1 montre en traits pleins la position verticale du châssis antérieur d et en pointillés une de ses positions inclinées destinées à la fabrication de pieux obliques, le poussard étant raccourci alors. La machine d'établissement de fondations est constituée sous la forme d'une unité pouvant être amenée sans difficulté commodément d'un pieu a l'autre par la disposition de roues et d'un timon.
A la place du treuil à moufle, on peut employer également un autre dispositif de levage à commande propre par moteur.
Suivant l'exemple de réalisation représenté aux fig. 3 à 6, on a fixé du côté postérieur du châssis antérieur d, guidant la table tournante u et le dispositif de basulement x de la pompe à graviers ou de la boîte tombante, et appartenant à la charpente de forage inclinable d1, un cylindre k à piston.kl , double effet, à la tige duquel on a raccordé une chaîne 1 reliée à la table tournante u capable de s'élever et de s'abaisser, et conduite sur des poulies aux extrémités du châssis antérieur. La chambre inférieure du cylindre k est en communication par une conduite à avec un réservoir a1 de fluide sous pression, la chambre supérieure du cylindre est en communication par une autre conduite B avec un réservoir b1 à fluide sous pression.
Les conduites présentent chacune un robinet de réglage et s'étendent à peu près jusqu'au fond
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des réservoirs montés sur la. plateforme c de la machine et qui sont remplis à la partie inférieure de liquide et à la. partie supérieure a'air comprimé. Le remplissage de liquide s'étend également aux conauites a, b et aux chambres du cylindre k.
Par une commande appropriée de l'amenée ou du départ de l'air comprimé dans les réservoirs al, b1, on est en état de déplacer lentement ou rapidement le piston kl dans le cylindre et par conséquent de soulever ou d'abaisser la table tournante u avec une vitesse correspondante. On peut régler, par des soupapes de réduction de pression, la pression de l'air dans les réservoirs et par les robinets prévus dan les conduites a,b la vitesse de l'écoulement du liquide.
L'emploi d'air comprimé et d'un liquide de pression pour la mise en mouvement de la table tournante a encore l'avantage spécial que des mouvements trop brusques et trop rapides ne se produisent pas, comme ils pourraient prendre naissance autrement par exemple lors de l'extraction de la tuyauterie au moment où la résistance est fortement diminuée, lors du passage du frottement de repos ou frottement de glissement . Rien n'est changé a l'essence ae l'invention lorsqu'on emploie directement comme fluide moteur un liquide refoulé par une pompe ou ae l'air comprimé.
En cas/d;emploi d'air comprimé, la pression de transport peut être réglée aussi par d'autres moyens qu'un liquide intercalé; il est seulement essentiel qu'au moyen d'un ou de plusieurs cylindres/moteurs, une traction réglable vers le haut ou vers le bas puisse être exercée directement ou indirectement sur la table tourna.nte et que la vitesse de transport de la table tournante soit également réglable.
La pompe à fluide sous pression est disposée sur la plateforme c de la machine. L'emploi'd'une chaîne à la, place d'un câble, pour le soulèvement et l'abaissement de la ta.ble tournante, a l'avantage qu'on évite des allongements et qu'on obtient une plus grande sûreté contre la rupture.
La table tournante u présente deux plaques u1, u2 disposées a distance l'une de l'autre et qui peuvent être déplacées au moyen des galets u3 guidés dans le châssis antérieur d. Entre les pla-
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ques u1 et u2 est montée une sorte de pince à tube qui comprend un levier o pourvu d'une poignée o1, deux branches de pince rl, r2, articulées à une pièce arquée médiane s, et deux biellettes dentées' q1, q2 qui sont raccordées chacune au levier Q et aux branches de pince r1, r2. Au levier Q s'attache la tige de piston d'un cylindre moteur n à double course, monté de façon à pivoter entre des/prolongements.en porte-à-faux des plaques u1, u2.
Dans la position représentée, la pince à tuyau est mise en position pour la rotation à droite, une broche étant insérée dans un trou p1 du levier o et une boutonnière v1 prévue dans l'extrémité libre de la branche de pince r1, boutonnière qui est excentrique par rapport au point d'articulation o2 du levier Q et de la biellette dentée q1.
Sous l'action de la broche et de la boutonnière v1, lors d'une traction exercée dans le sens de laflèche par la tige de piston, la biellette dentée q1 est pressée contre le tuyau e et la biellette dentée q2 est écartée du tuyau g. tandis que les deux branches de pince r1, r2 sont également pressées contre le tuyau. De cette manière, la biellette dentée q1 saisit le tuyau d'une manière particulièrement solide. Par la traction de la tige de piston n1, le tuyau g est tourné d'un angle déterminé. Pendant la course de retour de la tige de piston, le levier Q écarte la biellette q1 du tuyau e lors du passage de la broche dans sa position extrême de droite de la boutonnière excentrique v1, tandis que les branches de pince r1, r2 ainsi que la pièce arquée desserrent leur prise.
La pince glisse alors, lors de la suite du mouvement de la tige de piston, sur le tuyau e. Si le tuyau e doit être tourné vers la gauche, la broche est enfoncée dans le trou p2 du levier.et dans la boutonnière v2 excentrique par rapport au point d'articulation o3 des pièces o, q2, pratiquées dans la pince r2.
Si l'on veut retenir simplement le tuyau e. sans le faire tourner, on introduit une broche dans un trou t se trouvant dans les plaques ul, u2 et l'on fait venir buter contre cette broche le talon s1 de la pièce médiane de pince s.. Aussi longtemps que la tige de piston n1 exerce une traction, la pince reste serrée et la tuyauterie peut être soulevée ou abaissée au moyen de la table u. La
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tuyauterie peut également être attirée vers le haut ou vers le bas pendant son mouvement de rotation.
On peut employer comme fluide moteur pour le cylindre n de l'air comprimé, de la, vapeur ou un liquide. La pression et la quantité du fluide moteur, et, par conséquent, le moment de rota- tion et la vitesse de rotation sont régla.bles dans une forte mesu- re par des moyens connus. Lors du vissage, le cylindre moteur k est réglé de telle façon qu'il cède au mouvement vertical ccrres- pondant au pas de vis du tuyau. Les eflorts nuisibles tels qu'ils se présentent lorsque la table tournante u et le tuyau e ne se trouvent pas dans le même axe, sont évités par le fait qu'après chaque rotation partielle, le tuyau est lâché par la pince.
Le dispositif de basculement x pour la, pompe a gravierset la boîte tombante consiste en un châssis guidé le long du chas- sis antérieur d de la charpente de t'orage d1 et pouvant circuler éventuellement au moyen d'une chaîne 1; ce châssis est pourvu a'u- ne butée latérale pour la boîte .:1. a graviers ou a boue, suspen- due au câble i; le dispositif comprend également le tube de bascu- lement m recevant la. boite pouvant tourner dans le châssis W et sur lequel est disposé latéralement un cylindre y à fluide sous pression destiné à mettre en mouvement un levier de serrage z pouvant tourner, prévu aussi latéralement sur le tuyau de basculement m.
Le diamètre intérieur du tuyau de basculement m est beaucoup plus grand que le diamètre extérieur de la, boîte i.
Le dispositif de basculement fonctionne comme suit : La boîte i à graviers ou a boue remplie est soulevée au moyen du câble i et du treuil il et arrêtée dans le tuyau m lorsqu'elle dépasse le tuyau vers le haut par la plus grande partie de sa longueur. Par l'introduction du fluide moteur (air comprimé, vapeur, liquide) dans le cylindre de travail pourvu d'un piston a double eflet, le levier est actionné et presse la boîte contre la, paroi opposée du tuyau et la. coince en cet endroit.
Par suite de la différence de diamètre, l'axe de la boîte se trouve sur le côté de l'axe du tuyau de basculement, ce qui a pour conséquence un basculement automatique des deux tuyaux du côté déterminé par l'excentricité,
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lorsqu'on lâche le Câble i, Le mouvement de basculement est limité par le choc de la boîte se vidant sur une butée w1. La boîte vidée est redressée au moyen du câble i avec le tuyau m, et après libération par le levier de serrage z, elle est réintroduite dans la tuyauterie e. Le basculeme nt et la vidange de la boîte se font donc de la manière la plus simple et la plus rapide. A la place du levier, on peut choisir également un autre dispositif de serrage.
Le tuyau m du dispositif de basculement peut servir en outre au guidage lors du vissage et du dévissage de tronçons de tuyau, ce qui est utile dans le cas de pieux obliques particulièrement.
La corbeille d'armature du pieu peut, en outre, être guidée également par le tuyau m lors de son introduction dans la tuyauterie.
La présente invention cherche, en outre, à améliorer le dispositif de roulement qui présente deux roues d'avant f et une roue arrière g avec axe pivotant g1. Pendant la fabrication du pieu, la machine de fondation repose sur quatre vérins disposés àux angles de la plateforme c. Contrairement aux dispositifs de roulement généralement connus, la'roue d'arrière g est disposée de telle manière que lorsque,la machine se trouve dans la position de travail, son arête inférieure est plus éloignée du sol d'environ 10-15 cm que l'arête inférieure des roues d'avant. .Ceci a l'avantage que lorsque la machine repose sur ses roues, la charpente dl prend une position inclinée dans laquelle le centre de gravité tombe plus près du milieu de la machine, ce qui écarte le danger de basculement vers l'avant.
Le fluide sous pression peut également être emprunté à une source extérieure. On peut employer par exemple, en cas d'utilisation de plusieurs machines de fondation sur un chantier,-une pompe commune à partir de laquelle le fluide sous pression est envoyé par une conduite aux différentes machines.