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"Machine pour réaliser des murs noyée dans le sol et procédé
Lors de l'exécution de travaux publics ou privés, il est souvent avantageux, quand on désire réaliser une fouille per- manente ou une route située au-dessous du niveau du sol, de fabri- quer les parois latérales de cette fouille ou de cette route, à partir du niveau du sol, sans être obligé, au préalable, de procé- der à des travaux d'excavation importants. Ceci est particulière- ment le cas lorsqu'on désire réaliser une nouvelle route située
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sous une autre route bordée d'immeubles car dans ce cas on risque de miner ces derniers par les travaux d'excavation ou de fouille,
On a déjà proposé différente modes de construction et de procédés pour réaliser de tels murs noyés.
Le procédé le plus simple est celui qui consiste à réa- liser un mur en palplanche constitué avec des poutres d'acier ou des poutres de béton armé, munies de moyens d'ancrage entre elles, chaque poutre étant pourvue d'un ressort et d'une gorge profonde, ou de deux gorges profondes afin de pouvoir rendre étanches les joints du mur avec des "cordons de ciment". On a également proposé d'exécuter une fouille avec une pelle mécanique. Afin qu'une telle fouille ou excavation qui atteint souvent une profondeur de plusieurs mètres, ne risque pas de s'écrouler, on a proposé de la remplir avec un produit thixotropique et d'y couler ensuite du béton amené dans le fond de l'excavation et soulevant le produit thixotropique.
On a également proposé de remplir l'exqavation avec des pierres ou de la pierraille et de couler dessus un mortier de ciment et de sable activé; ce procédé est appelé "Procédé Prepack".
Les procédés ci-dessus permettent d'obtenir un mur qui remplit son office quand il est terminé, mais qui peut présenter plusieurs inconvénients auxquels il faut remédier avant que le tra- vail soit achevé, L'alignement du mur en palplanche laisse à désirer sur l'une ou l'autre de ses faces, et le béton coulé dans une exca- vation présente, dans tous les cas, une surface qui doit être apprê- tée au moins aux endroits où elle est visible. De tels murs coulés sous le produit thixotropique peuvent avoir une qualité et une épaisseur variables. En outre, des complications apparaissent si une palplanche ou même la pelle mécanique rencontre une grande pierre qui peut même se situer à grande profondeur. Il faut alors la localiser, la dégager et même la morceler, avant de pouvoir l'éliminer.
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La présente invention concerne une machine pour réaliser un mur noyé dans le sol par excavation d'une fouille dont la section transversale correspond à celle du mur et par remplissage de celle- ci avec le matériau servant à fabriquer le mur, tel que le béton, et elle a pour but une machine de ce genre permettant, sans excava- tion préalable, de construire, par sections, un mur de béton armé ou non, noyé verticalement dans le sol et qui ne nécessite aucun travail de finition, même dans le cas où le mur pénètre en dessous du niveau de la couche aquifère du sol.
La machine suivant l'invention est essentiellement carac- térisée par le fait qu'elle comporte un caisson muni d'un fond et de parois latérales entretoisées par des parois transversales qui s'étendent du fond du caisson jusqu'au bord supérieur de celui-ci et qui subdivisent le caisson en une enceinte antérieure ouverte vers l'avant, en une enceinte postérieure ouverte vers l'arrière et, sui- vant le nombre de parois transversales, en une ou plusieurs encein- tes intermédiaires, l'enceinte antérieure comportant la machine à fouiller le sol, les enceintes intermédiaires comportant des presses et des emplacements pour les ouvriers, alors que l'enceinte posté- rieure est dégagée pour permettre d'y verser le matériau avec lequel le mur doit être fabriqué,
A l'aide d'une telle machine, on peut construire, dans l'enceinte postérieure,
une section de mur et utiliser celle-ci com- me appui pour commander l'avancement de la machine et de son disposi- tif d'excavation d'un pas, en utilisant des presses, en sorte que l'on construit progressivement le mur sans que la fouille devant recevoir le mur ne soit jamais libre et exposée à l'écroulement, car la fouille entoure étroitement la machine ou est progressivement comblée par le mur.
Si le mur est construit en coulant le matériau dans l'en- ceinte postérieure de la machine, un certain temps s'éooule avant la prise de la dernière section réalisée, donc avant que celle-ci puisse supporter la poussée nécessaire pour commander le mouvement
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d'avancement de la machine, Afin de pouvoir réaliser simultanément la fouille à l'avant et couler à l'arrière de la machine une section du mur, la machine servant à fouiller le sol est disposée dans un caisson spécial qui peut être refoulé d'une longueur égale à une section du mur, à l'avant de l'enceinte antérieure, à l'aide des presses montées dans les enceintes intermédiaires,
Si le mur est construit à partir d'éléments préfabriqués, la machine peut être avancée d'un pas dès après la mise en place d'une section.
Dans ce cas, le dispositif servant à fouiller le sol est agencé dans l'enceinte antérieure en forme de caisson, de façon à pouvoir être démonté.
Afin de pouvoir réaliser un mur courbe avec la machine de l'invention, les parois latérales et le fond de celle-ci sont subdivisés et articulés entre eux, à hauteur d'une des enceintes intermédiaires, à l'aide d'un axe vertical.
Le dispositif servant à fouiller le sol comporte d'une part des plateaux en gradins disposés les uns au-dessus des autres, transversalement par rapport aux parois latérales qu'elles entre- toisent, et dont les arêtes antérieures de même que celles du caisson forment des couteaux, et d'autre part un dispositif de le- vage disposé derrière les plateaux et constitué soit par un éléva- teur à augets ou par une pompe système Mamouth pour recevoir la terre dégagée. Cette réalisation améliore la rigidité de la partie antérieure de la machine. Un tel dispositif pour fouiller le sol est en outre apte à travailler dans les couches de terre chargées d'eau.
Pour le guider et le supporter pendant le travail, il com- porte, dans le haut, et de part et d'autre des parois latérales du caisson, des galets mobiles sur des rails posés sur le sol, ou sur "des murs ménagés dans les parois de l'excavation, en sorte que la machine est guidée, dans le haut, entre les rails, dans la direction du mur.
L'invention ooncerne également un procédé pour commander la machine, procédé qui est essentiellement caractérisé par le fait
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que l'on réalise dans la trace du mur, à l'avant de la machine, une excavation dont la largeur est légèrement supérieure à celle de la machine et dont la hauteur est telle que les parois de l'excavation qui peuvent être renforcées par des murs en béton, se situent un peu en dessous du bord supérieur des parois latérales de la machine, lorsque les galets de celle-ci reposent sur des rails placés sur les faces supérieures des murs latéraux de la fouille en sorte que ces derniers agissent comme un guidage quand la machine est avancée.'.
Ce procédé assure que l'extrémité antérieure de la machine, repoussée vers l'avant à partir de sa partie arrière contre laquelle elle repose, est obligée de suivre dans le sol la trace exacte du mur,
Si l'emplacement du sol où doit être construit le mur est tel que la machine a tendance à travailler obliquement, particuliè- rement avec sa partie antérieure, et cela malgré les moyens de gui- dage sus-mentionnés, ce guidage peut être amélioré en prévoyant dans le fond de la fouille des trous disposés avec un certain écartement entre eux, dans le plan vertical médian de celle-ci, et ayant une hauteur à peu près égale à celle du mur à construire. On réduit ainsi la résistance opposée par la terre à l'avancement de la machine dans la direction du prochain trou, en aorte que la machine tend à s'orienter dans l'alignement des trous.
La machine conforme à l'invention travaille avec facilité dans des couches de terre chargées d'eau. Si elle doit travailler dans un sol sec ou difficile à travailler, on peut faciliter ce tra- vail en remplissant les trous avec un produit thixotropique qui em- pêche les parois des trous de s'écrouler sous la poussée du sol, avant que la machine les attaque.
A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé différentes formes d'exécution d'une machine conforme à l'invention.
La figure 1 est une coupe verticale d'une première forme d'exécution de la machine conforme à l'invention, représentée en
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position de travail dans le sol, ' 'La figure 2 est une coupe horizontale de la machine suivant la figure 1.
La figure 3 est une coupe horizontale de cette même ma- chine, avec une position réciproque différente entre les différents . éléments constitutifs.
La figure 4 est une coupe de la figure 1 suivant la droite' IV-IV.
La figure 5 est une coupe de la figure 1 suivant la droite V-V.
La figure 6 est une coupe de la figure 1 suivant la droite VI-VI.
La figure 7 est une coupe horizontale d'une autre forme d'exécution de la machine selon l'invention,
La figure 8 est une coupe horizontale d'un troisième mode d'exécution de la machine suivant l'invention.
La figure 9 est une coupe horizontale d'une variante,
La machine conforme à l'invention est constituée par un caisson formé à l'aide des parois latérales 1, du fond 2 et des parois transversales 3, 4, 5 et 6 ; lecaisson est ouvert à l'avant, à l'arrière et dans le haut. Les parois transversales s'étendent du fond 2 jusqu'au bord supérieur des parois transversales et elles ' subdivisent le caisson en une enceinte antérieure ouverte vers l'avons, en une enceinte arrière ouverte vers l'arrière et en un certain nombre d'enceintes intermédiaires en fonction du nombre des parois transversales. Dans la forme d'exécution représentée dans les figures 1 à 6, la machine comporte quatre parois transversales 3 à 6, en sorte que le caisson présente trois enceintes intermédiaires ?, 8 et 9.
Dans la forme d'exécution représentée dans la figure 7, les parois latérales et le fond de l'enceinte intermédiaire 7 sont sub- divisés en deux parties articulées entre elles à l'aide d'un axe vertical 10 en sorte que la partie antérieure de la machine peut être déplacée angulairement par rapport à la partie arrière de la
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machine. Dans la forme d'exécution représentée dans la figure 8, la machine ne comporte que trois parois transversales et elle com- porte par conséquent seulement deux enceintes intermédiaires 7 et 9.
Dans l'enceinte antérieure ouverte vers l'avant est dis- posée la machine à creuser ou à fouiller le sol. Dans les formes d'exécution représentées dans les figures 1 à 7, la machine à creuser' le sol est logée dans un caisson particulier 11 qui est susceptible ; d'être déplacé vers l'avant à l'aide d'un mécanisme de refoulement 12 prévu dans l'enceinte intermédiaire 9, derrière la paroi transver- sale 6. Le caisson 11 ne peut pas être avancé par le mécanisme de refoulement 10 sur une longueur qui est supérieure à la section cou- lée, et il doit attendre dans sa position avancée que soit terminée la coulée de la dernière section du mur, après quotités caissons de la machine sont avancés et entourent le caisson 11.
Dans la forme d'exécution représentée dans la figure 8, la machine à creuser le sol est disposée dans l'enceinte antérieure, ouverte vers l'avant, du caisson de la machine, en sorte qu'elle doit être refoulée vers l'avant avec le caisson, comme cela sera explicité en détail ci- dessous.
Dans les formes d'exécution représentées, la machine à creuser le sol comporte des couteaux pour creuser la terre qui se trouvent à l'avant de la machine, ainsi que des dispositifs de leva- ge et de transport pour évacuer vers la surface du sol le matériau qui a été dégagé par les couteaux.
Les couteaux sont ménagés en partie aux bords antérieure d'un certain nombre de plateaux en gradins horizontaux 13 disposés, dans les formes d'exécution des figures 1 à 7, les uns au-dessus des autres, en partie du coté de l'ouverture antérieure du caisson 11 et,, dans la forme d'exécution représentée dans la figure 8, dans l'ouver- ture antérieure de l'enceinte antérieure 9, et en partie aux bords antérieurs des parois latérales et du fond du caisson ou de l'en- ceinte antérieure 9.
Les couteaux prévus aux bords des parois laté- rales sont réalisés de telle manière qu'ils forment un épaississe-
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ment sur la côté extérieur, en sorte que l'on forme de chaque coté du caisson de la machine ou du caisson 11, un dégagement dans lequel on peut verser, lors du déplacement vers l'avant du caisson, une bentonite ou un autre produit thixotropique provoquant une lubri- fication de la paroi du caisson et de la terre, en sorte que la ré- sistance à l'avancement entre les faces se trouve considérablement réduite. Les plateaux en gradins servent également à améliorer la rigidité des parois du caisson entre lesquelles ils sont disposés et à maintenir l'écartement entre ces parois.
Le dispositif de levage est constitué, dans les modes d'exécution représentés, par un élévateur à augets 14 bien qu'il soit possible d'utiliser d'autres dispositifs capables de soulever le long des parois latérales la terre mélangée à de l'eau et déga- gée par les couteaux 13 et d'amener cette terre vers la goulotte d'évacuation 15 d'où elle est ensuite enlevée. Il est à noter que dans de nombreux cas des pompes du système Mamouth sont appro- priées à cet effet, particulièrement lorsqu'il s'agit de matériaux à forte teneur d'eau ou lorsque l'on travaille dans des zones dans lesquelles le niveau des eaux souterraines est élevé.
La machine est prévue pour être suspendue dans la fouille ou dans l'excavation réalisée plus particulièrement à l'aida de galets 16 tourillonnés sur des axes perpendiculaires aux parois la- térales 1, en sorte que ces galets se situent à l'extérieur de ces paroia' du coté du bord supérieur de celles-ci. Les galets 16 sont agencés de manière à se déplacer sur des rails 17 ou sur une autre voie faite par exemple avec du béton ou avec des madriers comme cela sera explicité plus loin.
Pour refouler la machine vers l'avant, on utilise une machine de poussée 18 montée dans l'enceinte médiane 7, et qui est constituée comme la machine de poussée 12 mentionnée ci-dessus, par des cylindres hydrauliques agencés de telle façon que les tiges de leurs pistons passent de l'enceinte médiane 7 ou 9 dans laquelle sont disposés les cylindres dans l'enceinte antérieure de machine
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ouverte vers l'avant, en traversant la paroi transversale 3 ou 6.
Les tiges de piston de la machine de poussée 18 comportent, à leurs extrémités situées du côté de l'enceinte postérieure, une plaque d'appui commune 19 qui s'étend verticalement dans le sens de la hauteur de la paroi. La poussée vers l'avant se fait comme suit, Dans l'enceinte postérieure ouverte vers l'arrière, on réalise, soit par coulée soit en y insérant des éléments préfabriqués, une section de la paroi qui doit remplir la fouille ou l'excavation.
Lorsque la prise de cette section est suffisante, condition qui est déjà remplie dans le cas d'éléments préfabriqués lors de l'insertion de ceux-ci, mais demande un certain temps lors de la coulée sur place, les presses 18 sont mises sous pression ; la plaque d'appui porte alors contre le bord antérieur de la section dure 20 en sorte que tout le caisson de la machine est déplacé vers l'avant, par exemple d'une quantité qui correspond à la largeur de la paroi.
Après le retrait des tiges de piston des presses 18, l'enceinte pos- térieure se trouve dégagée pour y réaliser ou y insérer une nouvelle section.
Le déplacement vers l'avant se fait ainsi pas à pas.
Dans la forme de réalisation de la machine représentée dans la figure 8, la machine à fouiller le sol, montée dans l'en- ceinte antérieure ouverte vers l'avant, est refoulée vers l'avant avec l'autre partie du caisson de machine, et les couteaux sont enfoncés, à l'avant de la machine, dans la terre qui est ainsi désagrégée, en sorte que la terre qui contient habituellement de l'eau ou qui a été rendue aqueuse par addition d'eau, se trouve re- foulée à l'arrière des couteaux d'où elle est saisie par le dispo- sitif élévateur 14 pour être soulevée.
Cette forme de réalisation est de ce fait appropriée pour être utilisée dans les cas dans les- quels le mur qui est à réaliser est constitué à partir d'éléments préfabriqués qui peuvent être utilisés immédiatement, après leur mise en place, comme appui pour la plaque d'appui ou plaque de pres- sion 19, en sorte que le déplacement vers l'avant de la machine à
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fouiller le sol peut se poursuivra, avec le restant du caisson? immédiatement après la mise en place d'une section.
Les formes de réalisation représentées dans les figures 1 à 7, dans lesquelles la machine à fouiller le sol est disposée dans le caisson particulier 11 avec les presses associées 13, sont particulièrement appropriées pour être utilisées dans le cas où la paroi est réalisée par des coulées successives.
Dans ces formes de réalisation, le caisson de la machine peut être maintenu dans la position qu'il occupait lors de la coulée de la dernière section 20 jusqu'à ce que celle-ci se soit solidifiée, alors qu'en même temps le caisson 11, avec la machine à fouiller le sol, est refoulé vers l'avant par les presses 12, en sorte que pour pour- suivre les travaux de fouille, on n'a pas besoin d'attendre jusqu'à ce que la dernière section coulée se soit solidifiée, Les travaux sont de ce fait exécutés de la manière qui est indiquée dans les figures 2 et 3, et cela de telle manière en maintenant immobile la partie arrière du caisson de machine lors de la coulée et de la solidification, comme cela est montré dans la figure 2, alors qu'en même temps les presses 12 refoulent vers l'avant le caisson 11 pour poursuivre l'exécution de la fouille.
Lorsque la section 20 est so- lidifiée, la pression dans les presses 12 est supprimée et les pres- ses 18 sont mises sous pression ; ce fait l'enveloppe de la ma- chine se trouve refoulée vers l'avant pour entourer le caisson 11, après quoi l'opération est renouvelée.
Dans le cas cù le mur qui est à réaliser présente une cer- taine courbure, le caisson de la machine peut être constitué par plusieurs éléments ou parties assemblées entre elles, ainsi que cela est représenté dans la figure 7. Pour surveiller la machine pendant le travail, il est avantageux de dégager au moins l'une des encein- tes médianes afin que les ouvriers qui contrôlent la machine puissent pénétrer dans cette enceinte afin de contrôler le fonctionnement du dispositif.
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Etant donné que des obstacles peuvent se présenter pen- dent le travail, par exemple sous la forme de blocs de pierre impor- tants qui ne peuvent pas être écartés sans difficultés, le dispos!- tif de levage doit être monté de façon à pouvoir être dégagé de la machine afin que l'on puisse supprimer l'obstacle, éventuellement par morcellement.
Dans le procédé pour commander la machine, tel que repré- senté dans les figures 1 à 6, les galets 16 de ladite machine se déplacent sur des rails 17 posés sur des murs en béton 21 préparés à l'avance. Ces murs 21 constituent les murs latéraux d'une fouille 22 rectilignes ou courbes réalisés à la surface du sol ou à l'endroit où le mur à fabriquer doit être noyé dans le sol. L'écartement entre les'deux murs de béton 21 est légèrement supérieur à la lar- gour du caisson de la machine. Si cela s'avère nécessaire, les murs peuvent être soutenus par des entretoises 23 ainsi que cela ressort de la figure 6, afin d'empêcher qu'ils se déplacent sous la pression de la terre, à l'avant de la machine.
Lors du fonctionnement de la machine, la partie supérieu- re de celle-ci est guidée par les'murs en béton. En même temps, la partie arrière est guidée par appui contre la dernière section de mur 20 qui a été réalisée. Dans la majeure partie des cas, ce gui- dage est suffisant pour empêcher une déviation latérale de la partie inférieure, antérieure de la machine, déviation qui pourrait condui- re à une position oblique de la machine.
Afin d'être assuré que la machine est déplacée exacte- ment suivant la trajectoire souhaitée, même pour des conditions défavorables du sol, on peut, suivant l'invention, percer, comme cela est représenté dans les figures 1 à 6, dans le fond de la fouil- le 22, une série de trous 24 qui se situent dans le plan médian ver- tical du mur enfoui.
La résistance au déplacement de la machine à fouiller le sol en direction des trous est plus faible que celle qui se présente suivant les autres directions, en sorte que la ma- chine à elle-même tendance à se déplacer en direction de ces trous
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et peut, sous l'influence des moyens de guidage supérieurs, avancer dans la direction souhaitée,
Lors de l'exécution de fouilles, la terre est souvent très aqueuse, et c'est un avantage de 1a machine conforme à l'in- vention que d'être capable de réaliser une fouille même dans le cas où le niveau de la nappe aquifère est élevé. Etant donné qu'il est plus facile de procéder à une fouille dans un sol comportant une certaine teneur en eau, il peut être avantageux d'amener du liquide au point de fouille.
Quand on utilise des trous 24, on peut, sui- vant l'invention, remplir ces trous-avec de l'eau ou avec un pro- duit thixotropique, avant que la machine attaque ledit trou. Le remplissage des trous a en outre pour avantage d'empêcher que ces derniers soient enfoncés sous la poussée du sol, avant que la machine ne les atteigne.
Au lieu de percer dans la fouille des trous, à l'avant de la machine, on peut, comme cela est représenté dans la figure 7, ameublir ou désagréger la terre à l'avant des couteaux et enfoncer un piquet en acier 25 de section transversale en U juste avant les oouteaux, Le piquet 25 désagrégera le sol et le refoulera dans le caisson.
Si la machine travaille dans un sol à forte teneur d'eau, en dessous du niveau de la nappe aquifère, elle est soumise à une poussée dirigée vers le haut et contre laquelle on peut agir en rem- plissant avec de l'eau une ou plusieurs enceintes intermédiaires.
A l'aide de la machine conforme à l'invention on peut réaliser un'mur à faces lisses qui ne nécessite aucun traitement ultérieur, soit que le mur est réalisé par des coulées effectuées dans l'enceinte postérieure ouverte vers l'arrière et dont les parois latérales servent de coffrage, ou par l'assemblage d'éléments pré- fabriqués,
Dans le cas de la coulée, la plaque de pression 19 sert d'élément de moule pour une gorgé réalisée le long du bord de la dernière section qui a été réalisée.
On réalise ainsi un joint entre les différentes sections, En procédant à la coulée, on peut
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en outre amener à la face intérieure des parois latérales de l'en- ceinte postérieure, un produit d'étanchéité liquide ce qui empêche la pénétration, dans l'enceinte postérieure, entre la dernière sec- tion et les parois latérales de cette enceinte, de l'eau contenue dans les couches de terre voisines et qui pourrait remplir ladite enceinte, et qui par ailleurs réduit la friction entre le caisson de machine et ladite section, pendant le travail.