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PERFECTIONNEMENT AU BATTAGE ET A LA CONSTRUCTION DE PIEUX.
La présente invention a trait au battage de pieux et, spécialement, de pieux du type formé par une enveloppe, une gaine ou un tube de métal qui est laissé en permanence dans le sol et qui peut être subséquemment rempli de béton et qui possède certains avantages techniques et de construction par comparaison au battage et à l'installation de pieux d'autres types.
Pendant la formation effective de pieux gainés, battus, coulés sur place, ou de pieux pré-coulés battus ou d'autres types de pieux battus, le coup de battage du pieu est appliqué à la tête du pieu ou sur la gaine ou sur l'enveloppe ou sur un tube de battage temporaire, ou, dans une variante, sur la tête d'un mandrin qui communique indirectement la force de battage au pied du pieu.
Dans toutes ces méthodes, une quantité considérable de l'énergie de battage reste inefficace du fait des pertes occasionnées par la compression temporaire du pieu, de la gaine ou de l'enveloppe, du tube de battage ou du mandrin et par suite du fait qu'une si grande proportion de l'énergie de bat tage est dépensée dans la compression temporaire du matériau formant les composantes temporaires ou permanentes du pieu, on ne peut obtenir qu'une indication tout à fait -fausse de la charge .de sécurité.
La présente invention a été conçue par suite de l'examen de cet état des choses et, particulièrement, son but fondamental, est de réaliser une conservation maximum de l'énergie dépensée pendant le battage.
Selon l'invention, dans le battage de pieux du type décrit cidessous, le coup de battage de pieu est appliqué au-dessus de la base de l'enveloppe de pieu où la résistance au battage est concentrée dans une grande mesure, et, dans un tel pieu battu par la base, une enveloppe de métal ou de plastique est employée et l'extrémité de l'enveloppe est obturée par un sabot ou bouchon de battage qui ne s'étend pas au-delà de la surface extérieure de l'enveloppeo
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La présente invention se différencie de celle de la demande de brevet britannique N, 17581/50 en ce que cette dernière fait usage d'un sabot de plus grand diamètre que l'enveloppée Selon la présente invention,
la nécessité de donner un tel diamètre supérieur aux sabots est écartée en donnant à l'enveloppe une robustesse suffisante pour résister aux forces augmentées agissant sur l'enveloppée En outre, l'emploi d'enveloppes métalliques plus lourdes permet des charges plus grandes pour une section transversale donnée du pieu par suite des fatigues plus grandes admises dans le métal par comparaison avec le bourrage de béton.
Toutefois, dans les cas où il est désirable de réduire le frot- tement sur les côtés de l'enveloppe pendant le battage, sans qu'il soit né- cessaire d'avoir recours aux sabots qui saillent au-delà des surfaces extérieures de l'enveloppe, ainsi qu'il est décrit dans la Spécification N 17581/50 susmentionnée, des saillies périphérique peuvent être attachées sur la face extérieure de l'enveloppe, près de l'extrémité inférieure, et/ou en des endroits plus élevés, atteignant ainsi un autre but de l'invention en réduisant les pertes d'énergie cinétique associées au frottement des surfaces extérieures de l'enveloppe.
Essentiellement, un pieu battu par la base résultant de l'invention comprend une enveloppe de métal'ou de plastique, dont l'extrémité inférieure est fermée par un sabot adéquat ou une tête de battage ou un bouchon de battage (appelé ci-dessous "sabot") battu à la profondeur requise au moyen d'un mouton agissant à l'intérieur de l'enveloppe et transmettant l'énergie cinétique directement à l'extrémité inférieure du pieu par l'intermédiaire du sabot susmentionné, l'enveloppe, dans certaines formes de pieu terminé, étant remplie de béton.
Le coup étant porté à la base de l'enveloppe, la force de battage est transmise presque instantanément au sol immédiatement sous-jacent au sabot et le coup atteint ainsi le but de l'invention qui est d'éviter de grandes pertes d'énergie qui se produisent lorsque la force du coup de battage du pieu doit être transmise par l'intermédiaire de composantes, d'une longueur considérable, du pieu ou du tube de battage temporaire ou du mandrin. Généralement, l'enveloppe est attachée au sabot et, de cette manière, l'action du mouton agissant directement sur le sabot ou indirectement, par l'intermédiaire d'un coussin de sable ou de béton relativement sec ou d'un avant-pieu, non seulement vainct la résistance du sol sous-jacent au sabot, mais tire aussi l'enveloppe vers le bas en même temps.
Il n'est pas essentiel que le sabot soit attaché en permanence à l'enveloppe, comme c'est le cas des pieux de certaines formes; un sabot non attaché ou maintenu par frottement, ou, dans une variante, un sabot de sable ou de béton relativement sec ou de matière granuleuse analogue, est requis en vue de former un pieu à base élargie ou de supprimer la dépense de l'acquisation de sabots des types normaux, consistant en béton ou en métal.
Si la longueur initiale de l'enveloppe s'avère trop courte pour atteindre une couche portante adéquate, des tronçons supplémentaires d'enveloppe peuvent être attachés par soudure sur le chantier si l'enveloppe est métallique ou par l'emploi d'adhésifs adéquats si l'enveloppe est de plastique; un excédent d'enveloppe peut être enlevé- au chalumeau si l'enveloppe est métallique, à la scie si l'enveloppe est de plastic. Après que le sabot et l'enveloppe ont été enfoncés au point où la résistance nécessaire est obtenue, et que la profondeur appropriée a été atteinte, le mouton agissant à l'intérieur de l'enveloppe est ôté. L'enveloppe peut alors, si on le désire, être remplie de béton. Avant d'introduire le bourrage de béton, une armature, ayant la forme de barres longitudinales, peut être disposée dans l'enveloppe.
Pour que l'invention puisse être clairement comprise et aisément mise en oeuvre, il est fait référence aux dessins annexés.
Les fig. 1 à 4 représentent schématiquement le battage et la for-
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mation d'un pieu gainé selon la présente invention, le mouton destiné à bat- tre le sabot et l'enveloppe du pieu étant actionné à partir d'un véhicule à chenilles ou par une autre méthode ordinaire de battage de pieux.
La fig. 2 représente une phase intermédiaire de l'opération du battage.
La fig. 3 représente Inachèvement du battage du sabot et de l'en- veloppe par le mouton.
La fige 4 représente l'enveloppe remplie de béton.
Dans l'agencement ci-dessus, le sabot constitue une pièce atta- chée en permanence à l'enveloppe.
Les fig. 5, 6, 7 et 8 représentent schématiquement une variante de l'invention dans laquelle le sabot de battage n'est pas attaché à l'enve- loppe ou y est maintenu par frottement.
La fig. 5 représente le commencement du battage de l'enveloppe et du sabot par un mouton actionné à l'intérieur de l'enveloppe.
Les fig. 6 et 7 représentent une phase subséquente, dans laquelle l'enveloppe et le sabot ont été battus à la profondeur désirée et une quantité prédéterminée de béton est introduite dans l'extrémité inférieure de l'enveloppe.
La fig. 8 représente la phase suivante, dans laquelle l'enveloppe est retirée d'une certaine distance, abandonnant le sabot non attaché et le béton antérieurement introduit est foulé par le mouton de manière à former une base élargie.
La fig. 9 représente une phase subséquente, dans laquelle, si on le désire,l'enveloppe est complètement remplie de béton.
La fig. 10 représente à une échelle agrandie l'extrémité inférieure de l'enveloppe et le sabot de battage associé, suivant les fig. 1 à 4.
Les fig. Il, 12, 13 et 14 représentent divers agencements de sabots qui sont employés avec le type de piou représenté fig. 5 à 9 car ils permettent la formation d'une base élargie dans le pieu. Toutefois, ces agencements peuvent aussi être employés avec une égale facilité pendant la formation du type de pieu représenté fig. 1 à 4, dans le cas où la base élargie n'est pas requise.
La fig. 15 représente schématiquement un agencement à saillies périphériques attachées à l'extérieur de 1-'enveloppe.. près de l'extrémité inférieure ou à des endroits plus élevés, avec le but de réduire les frottements agissant sur les surfaces extérieures de l'enveloppe pendant le battage, ce qui permet d'employer des enveloppes légèrement plus minces et ce qui réduit les pertes d'énergie cinétique associées aux grandes forces de frottement sur la face extérieure de l'enveloppe.
La fige 16 représente un sabot fait de béton, coulé à l'inté- rieur de l'enveloppe, des sections métalliques étant attachées intérieurement à l'enveloppe pour assurer le transfert des forces de battage du sabot de béton à l'enveloppe. Généralement,un court avant=pieu, qui est généralement recouvert, est placé sur la surface supérieure du sabot pour protéger ce dernier pendant le processus du battage.
La fig. 17 représente quelques unes des f ormes diverses des sections transversales d'enveloppes qui peuvent être utilisées pour former le pieu complet.
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Les fig. 18 et 19 représentent deux agencements dans lesquels le sabot est disposé complètement à l'intérieur de l'enveloppe; dans le pre- mier le sabot est fait de béton de ciment à caractéristiques foisonnantes et qui a été introduit et a fait prise dans l'extrémité inférieure de l'en- veloppe et, dans le second, un tronçon séparé de l'enveloppe reçoit un bou- chon et est ensuite soudé à l'extrémité du tronçon principal.
Les fig. 20, 21 et 22 représentent une enveloppe de pieu sur laquelle un couvercle a été monté à l'extrémité inférieure.
La fig. 23 représente un sabot pré-coulé de béton à embase, ap- te à être ajusté à l'extrémité inférieure d'une enveloppe et réalisant un j oint étanche.
Généralement, la méthode de formation du pieu consiste à bat- tre une enveloppe A, pourvue d'un sabot approprié B à la profondeur à la- quelle la résistance portante requise peut être obtenue. Le mouton C, action- né à l'intérieur de l'enveloppe, peut être ôté et l'enveloppe de pieu peut être remplie, si on le désire, de béton D, mais lorsqu'on fait usage d'enve- loppes de robustesse notable, il n'est pas toujours nécessaire de remplir l'enveloppè de béton.
Dans le cas où une base élargie E est requise, comme le montrent les fig. 8 et 9, l'enveloppe A est battue à la profondeur requise et le mou- ton C, actionné à l'intérieur de l'enveloppe A, est alors ôté et une charge initiale de béton D1 d'une consistance adéquate est introduite dans le fond de l'enveloppe; l'enveloppe est alors levée de plusieurs pieds par une trac- tion directe ou par le moyen d'un extracteur de pieu ou à l'aide d'un vérin pour abandonner le sabot B et la charge initiale de béton est alors expulsée au moyen d'un mouton C de manière à former une base élargie E. Si on le dé- sire, l'enveloppe de pieu peut être alors remplie de béton D.
Dans l'agencement selon les fig. 1 à 9, des sabots amovibles B peuvent être employés en conjonction avec l'enveloppe de pieu A ou, dans une variante,l'emploi de sabots peut être entièrement évité en bloquant l'extré- mité inférieure de l'enveloppe A par un bourrage de sable ou de béton sec ou d'une matière granuleuse analogue B1 (voir fig. 14) et par l'emploi d'une barre métallique plate F soudée diamétralement à l'enveloppe métallique et passant à travers la masse du bourrage Bl, cette barre métallique étant dis- posée de manière que sa largeur se trouve dans le même plan que l'axe longi- tudinal de l'enveloppe A et, donc, ne présente qu'un bord mince dans la di- rection verticale.
Un avantage essentiel de cette caractéristique est que la barre métallique F constitue un dispositif efficace pour la traction de l'enveloppe A vers le bas sous les coups du mouton C tout en n'offrant qu'une obstruction négligeable au passage subséquent du béton pendant la formation d'une base élargie si cette dernière phase de la formation du pieu est re- quise. Le bourrage Bl acquiert inévitablement un état compact sous les coups du mouton et empêche ainsi le fléchissement latéral de la barre métallique F et, en conséquence, atteint le but de l'invention en permettant de tirer l'enveloppe A vers le bas, sous les coups du mouton C et, en même temps, permet d'éviter la nécessité de l'emploi de sabots de béton ou de métal nor- maux ; c'est ce que représente la fig. 14.
L'emploi d'une barre métallique plate soudée diamétralement dans l'enveloppe n'est pas limité au cas où il est fait usage d'un bourrage Bl de la manière décrite dans l'alinéa précédent, mais une telle barre mé- tallique plate est également applicable à une enveloppe de pieu dans la- quelle un sabot pré-coulé B est employé et les fig. 11, 12 et 13 consti- tuent des exemples d'une telle application.
Dans certains cas,la barre métallique F peut s'étendre à tra- vers une fente J (fig. 11) dans l'extrémité emboîtée du sabot B et l'extré- mité intérieure de l'emboîtement peut être protégée par un avant-pieu K qui
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reçoit les coups du mouton. Dans le cas où il est fait usage d'une telle construction dans un terrain perméable aquifère, un joint étanche L peut être interposé dans l'éspace annulaire compris entre l'enveloppe A et le sabot B.
Lorsqu'il est fait usage de sabots B au lieu d'un bourrage, il est généralement préférable de faire usage de béton pour leur fabrication, mais cela n'est pas essentiel, car l'emploi de sabots de métal, par exemple, peut être envisagé.
Dans le cas où il est désirable de faire usage d'un sabot qui doit être fixé à l'extrémité inférieure de l'enveloppe, une embase G (fig.
10) peut être formée sur le sabot pour lui donner une extrémité emboitée d'un diamètre moindre que le diamètre intérieur de l'enveloppe; l'espace annulaire ainsi constitué est rempli d'un ciment foisonnant H pour fixer le sabot à l'enveloppe.
La face extérieure de l'enveloppe A peut être pourvue de saillies extérieures telles que M, qui peuvent être attachées à l'enveloppe ! ou en faire partie et servir à réduire le frottement sur les surfaces extérieures de l'enveloppe pendant l'opération du battage de celle-ci.
Des saillies métalliques telles que N peuvent être attachées à la face intérieure de l'enveloppe, dans le voisinage de la base de celle-ci sur la profondeur qui est normalement occupée par un sabot de béton durci ou un bourrage de sable ou de béton. Ces saillies assurent que les forces de battage du mouton C soient efficacement transmises du sabot B à l'enveloppe et, dans un tel agencement, on peut disposer un avant-pieu K au sommet du sabot ou du bourrage pour recevoir les coups du mouton à pieux,.
Les figo 18 et 19 représentent deux formes d'enveloppes de pieux dans lesquelles le sabot de barrage B est entièrement contenu dans l'enveloppe A, au pied de celle-ci. Dans le cas de la fig. 18, un coussin de sable Bl de béton sec est placé au sommet du sabot B pour servir d'amor- tisseur au mouton C ; toutefois,fig. 19, le coussin de sable èst remplacé par un avant-pieu K, mais le sable ou l'avant-pieu peuvent être employés au choix ou ensembleo En outre, fig. 19, des boudins circonférentiels 0 de métal soudé sont disposés intérieurement à l'enveloppe pour assurer l'existence d'un lien entre le sabot de béton durci B et l'enveloppe métallique A.
Dans une variante, l'extrémité inférieure de l'enveloppe A peut comprendre un tronçon séparé de l'enveloppe Al complètement rempli de béton durci et soudé subséquemment à l'extrémité inférieure d'une enveloppe de pieu, par exemple en A2 et, dans une telle construction, le tronçon court d'enveloppe de pieu Al peut soit être rempli de béton à l'usine, avant l'expédition au chantier à l'état prêt pour la fixation, soit être rempli de béton sur le chantier avant sa fixation à l'enveloppe.
Les fig. 20,21 et 22 représentent des exemples d'enveloppes de pieu A à l'extrémité inférieure desquelles se trouve soudé un couvercle terminal métallique P rempli de béton durci pour enfermer le sabot B et ce béton peut s'étendre dans l'enveloppe de pieu comme le montrent les fig.21 et 22. Au lieu du béton durci, dans le cas de la fig. 21, le remblai peut être de sable ou de béton sec.
La fig. 22 représente également une construction dans laquelle le sabot est logé dans un tronçon séparé de l'enveloppe de pieu A1, relié à un tronçon standard d'enveloppe de pieu A par un joint soudé A2 et, pour faciliter l'assemblage du sabot enveloppé et de l'enveloppe et pour assurer l'existence d'un joint soudé de haute résistance, une bague d'adossement Q est montée et fixée à l'intérieur du sabot enve- loppé à cet effet. Les couvercles terminaux P, qui sont appliqués à la construction représentée fig. 20, 21 et 22, sont de préférence des pièces d'acier embouti, mais ils peuvent être faits d'acier coulé.
La fig. 23 représente une forme de sabot B2, destiné à une enveloppe de pieu A, de forme généralement cylindrique, comportant un bec co-
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nique B3 et une partie intérieure effilée B4, le sabot s'ajustant à l'intérieur de l'extrémité de l'enveloppe de pieu A dont le bord périphérique repose sur une embase conique B5 située entre les extrémités du sabot. L'enveloppe de pieu A est façonnée'-,avec un rebord intérieur circonférentiel R ou une série de butées disposées suivant la périphérie, ou bien est munie de tels éléments. Le rebord ou les butées contribuent à rendre compact le matériau d'étanchéité L, disposé entre la face intérieure de l'enveloppe A et la paroi cylindrique du sabot, le joint étant de nature à empêcher l'entrée d'eau.
Dans ce cas de même, le sable ou le béton sec Bl forme un coussin pour recevoir le coup de mouton.
L'avantage principal des pieux battus par la base selon la présente invention est la conservation de l'énergie ainsi obtenue. Un autre avantage est que de tels pieux peuvent être battus inclinés à travers un terrain éventuellement recouvert d'eau, comme c'est le cas de jetées s'avançant dans des rivières ou dans la mer et formées d'une superstructure portée par des pieux, sans qu'il soit nécessaire de faire usage de châssis de pente pour pieux de construction ordinaire, et, dans ce cas, le mouton est guidé dans des guides fixés au châssis de pieu ou par des faux-guides ou guides pendants, portés par des haubans et par une grue, respectivement.
Dans le système décrit, du fait que mouton fonctionne à l'intérieur de l'enveloppe, il est inévitablement guidé dans la direction correcte par l'enveloppe; il s'ensuit que l'enveloppe se comporte à la manière des guides qui forment une partie obligatoire de tout appareillage ordinaire de battage de pieux.
Lorsqu'on bat des pieux verticaux, et spécialement des pieux inclinés à travers une certaine profondeur d'eau, comme par exemple lors de la construction d'une jetée s'avançant dans une rivière ou dans la mer, un appareillage ordinaire de battage de pieu requiert que les guides soient étendus jusqu'au voisinage du lit de la rivière ou du fond de la mer et cela implique généralement des difficultés considérables et l'emploi d'une installation lourde de battage de pieux, tandis qu'avec le système précédemment décrit, le mouton est guidé sur toute sa longueur à l'intérieur de l'enveloppe qui peut avoir une robustesse suffisante pour guider adéquatement le mouton qui y fonctionne; il s'ensuit que le système décrit ci-dessus écarte la nécessité de tout prolongement des guides ordinaires jusqu'au voisinage du lit de la rivière ou du fond de la mer.
REVENDICATIONS.
1. - Méthode de battage de pieux consistant à employer une enveloppe de métal ou de plastique, à fermer l'extrémkté de l'enveloppe par un sabot ou un bouchon de battage qui ne s'étend pas au-delà de la surface extérieure de l'enveloppe et à appliquer le coup de battage au-dessus de la base de l'enveloppe de pieu où la résistance au battage est concentrée dans une grande mesure.