Procédé de forage dans le sol et machine pour la mise en #uvre dudit procédé La présente invention a pour objets, d'une part, un procédé de forage du sol et, d'autre part, une machine de forage pour la mise en #uvre dudit procédé.
Le procédé de forage selon l'invention est caractérisé en ce qu'on utilise, d'une part, une benne de forage servant à la fois comme outil trépan pour désagréger le sol et comme organe d'enlèvement des déblais, et, d'autre part, un tube de forage dans lequel on descend cette benne, destinée à extraire les déblais contenus dans le tube, et à pratiquer un avant-trou faci litant la pénétration du tube de forage, en ce qu'on enfonce le tube de forage en lui im primant des mouvements de rotation partielle de sens alternés et en exerçant sur lui une pression verticale, ce tube étant constamment guidé, d'une part, près du sol et, d'autre part, à son extrémité supérieure.
La machine de forage pour la mise en #uvre dudit procédé est caractérisée en ce qu'elle comporte, d'une part, une benne de forage, utilisable à la fois comme outil trépan destiné à désagréger le sol et comme appareil d'enlèvement des déblais, et un dispositif des tiné à l'enfoncement d'un tube de forage, agencé de manière à imprimer à ce tube de forage des mouvements de rotation partielle de sens alternés, coopérant avec un dispositif de vérins d'enfoncement destiné à reporter une partie du poids de la machine sur le tube, pour accentuer la vitesse d'enfoncement de ce dernier et à soulever le tubage pour aléser le forage et dégager la partie coupante du'tube,
ledit dispositif de forage comprenant, en outre, des organes de guidage, agencés pour guider constamment le tube, d'une part, près du sol et, d'autre part, à son extrémité supérieure, l'organe de guidage supérieur accompagnant constamment l'extrémité supérieure du tube au cours du mouvement descendant de celui-ci.
Le dessin annexé illustre le procédé et représente, à titre d'exemple, une forme d'exé cution de la machine pour la mise en #uvre du procédé.
La fig. 1 est une vue schématique de cer tains éléments principaux de la machine met tant en évidence le principe du procédé de forage ; la fig. 2 est une vue latérale en élévation de la machine, représentant des parties prin cipales de celle-ci ; les fig. 3 et 4 sont deux vues schématiques, montrant en coupe une partie de la machine, au cours de deux phases de fonctionnement ; la fig. 5 est une vue en plan d'un dispositif d'entraînement du tube;
la fig. 6 est une vue, en coupe verticale, montrant un dispositif de support et de guidage de la benne ; la fig. 7 est une vue analogue à la fig. 6, montrant ce dispositif dans une autre position ; les fig. 8 et 9 représentent schématique ment, respectivement en élévation et en plan, une machine, pourvue d'organes de stockage et de mise en place d'éléments supplémentaires de -tubage ; les fig. 10 à 15 sont des vues schématiques, montrant le tube et certaines parties princi pales de la machine, au cours des diverses phases de l'opération de forage.
Ainsi que cela est représenté schématique ment à la fi-. 1, pour mettre en oeuvre le pro cédé on utilise un tube de forage 1, muni à sa base d'une trousse coupante 2, et on im prime à ce tube un mouvement de rotation partielle de sens alterné, comme indiqué par des flèches f1 et f.,, tout en exerçant sur ce tube une pression axiale dirigée vers le bas suivant le sens des flèches f3, cette pression, exercée sur un collier d'entramement 3 enser rant le tube 1, étant obtenue au moyen de vérins 4, 4, fixés sur un bâti 5 de la machine et ce bâti reposant sur le sol par l'intermé diaire de vérins 6.
On voit donc que le tube est, suivant ce procédé, soumis, d'une part, à des mouvements conjugués de rotation partielle de sens alterné et de translation axiale, dits mouvements louvoyants et, d'autre part, à une pression appliquée au tube, laquelle est fonction du poids de la machine.
En outre, suivant ce procédé, on utilise une benne 7, d'un type spécial, cette benne étant, à la fois, un outil trépan destiné à désagréger le sol S à l'extrémité ou à l'inté rieur du tube, et un appareil d'enlèvement des déblais à l'intérieur du tube. Cette benne est, de préférence, du type décrit dans le brevet suisse No 319483.
Au cours de ce forage, le tube 1 qui peut avoir une longueur relativement grande, .est maintenu fermement, comme décrit plus loin, d'une part, en un point voisin du sol par un collier fixe 8 et, d'autre part, à son extrémité supérieure (non représentée) au moyen d'un dispositif spécial.
Suivant la forme d'exécution représentée au dessin (fig. 2), la machine comporte prin cipalement un bâti 5 reposant sur le sol au moyen de vérins 6 et d'autres vérins 9, tous ces vérins pouvant être actionnés individuel lement pour permettre l'équilibrage de la ma chine. Ce bâti 5 comporte une flèche 10 formée par deux montants 11 pouvant pivoter sur le bâti en un point 12, pour être susceptible de prendre toutes les positions comprises entre la position verticale représentée à la fig. 2 et une position approximativement horizontale de transport, représentée en traits mixtes dans cette même fig. 2.
Ce mouvement de relevage ou d'abaissement de la flèche 10 peut être effectué au moyen des vérins 4, articulés en 4a sur une pièce du bâti fixe, et en 4b en un point du montant 11 correspondant. Après mise en position, la flèche est verrouillée dans cette position. Des tirants 13 permettent de soutenir la flèche 10 dans cette position qui peut être, soit " la position verticale, soit une position oblique intermédiaire, notamment dans le cas où l'on désire effectuer un forage in cliné ; cette inclinaison peut être de l'ordre de 0 à 150 par rapport à la verticale.
Cette machine comporte, en outre, les organes suivants - le collier 3 d'entrainement du tube, et un dispositif d'entraînement de ce collier, dé crit plus loin ; - un chariot 14 de support et de guidage de la benne (fig. 2), agencé de manière à pouvoir coulisser le long des montants de la flèche ; - une goulotte ou trémie de déchargement 15, solidaire de ce chariot, de manière à se mouvoir avec lui ; - le tube de forage 1, muni de sa trousse coupante 2, qui est guidé et supporté par des demi-colliers, tels que 16, et qui tra- verse à la partie inférieure du bâti, près du sol, un collier de guidage 8.
Enfin, la machine comprend la benne 7, qui est du type susmentionné, et qui est sus pendue par un câble 17 à une poulie 18 montée rotativement au sommet de la flèche, ledit câble s'enroulant sur un treuil 19.
On va maintenant décrire avec plus de détails les différentes parties de cette machine. On voit notamment aux fig. 3 et 4, que le tube 1 est susceptible de coulisser dans le collier 8 solidaire du bâti fixe 5 et que le collier 3 enserre le tube mais qu'il est agencé de manière à pouvoir être à volonté serré ou desserré (fig. 5) ; ce collier est suspendu aux vérins 4 qui, lorsque la flèche est mise en position, sont détachés du point 4a (fig. 2) pour être reliés en 4c (fig. 3) au collier 3 ;
ces vérins étant, par ailleurs, articulés en 4b (fig. 2) à la flèche 10, on voit que, lorsque le tube est desserré, une action de ces vérins permet de faire descendre ou monter le collier le long de ce tube, ou, si le collier est serré sur le tube, de faire monter ou descendre le tube par rapport au bâti fixe. Les vérins d'en foncement 4, fixés en 4b à la flèche 10 de la machine, en pressant en 4c sur le collier 3 serré sur le tube, tendent alors à soulever l'extrémité de la machine voisine du tube ; ainsi, une importante partie du poids de la machine, qui était supportée principalement par les vérins 6 reposant sur le sol, va être reportée sur le collier 3 et, par conséquent, va tendre à enfoncer le tube 1 dans le sol.
Le collier de serrage 3 (fig. 5) comporte un support 21 solidaire d'un levier d'entraîne ment 22, ce support, en forme d'arc de cercle formant une partie dudit collier, le reste du collier étant constitué par des éléments arqués 23, articulés entre eux, les deux éléments extrêmes étant, l'un, monté de manière à pou voir pivoter en 24 sur le support 21, l'autre étant rendu solidaire en 25 par l'intermédiaire d'un levier coudé 26, d'un vérin 27 qui, agis sant sur le levier coudé 26, permet de serrer ou desserrer instantanément le colllier autour du tube.
Le bras d'entraînement 22 est articulé au collier par des charnières horizontales (non visibles au dessin) laissant le bras libre de prendre par rapport au plan vertical une incli naison permettant au bras 22 de suivre le mouvement de descente du tube.
L'extrémité 28 du bras 22 opposée au collier est terminée par deux doigts parallèles 29, 29, pouvant être entraînée vers la droite ou vers la gauche par une butée 30, actionnée elle-même vers la droite ou vers la gauche par des vérins 31, 31, solidaires de la partie fixe du bâti.
Sur les montants 11 peut coulisser le cha riot guide-benne 14 sur lequel est fixé en 32 un vérin 33, dont la tige est articulée en 34 à un levier coudé 35 pivotant en 36 sur le bâti fixe, et supportant un manchon 37 qui comporte une partie supérieure cylindrique 38 et une partie inférieure évasée 39.
Ce vérin 33, lorsqu'il prend la position rétractée peut amener la benne dans la position inclinée représentée à la fig. 7 qui permet à cette benne d'être déchargée dans la gou- lotte 13. Le chariot 14 comporte une cou ronne 40 qui coiffe la tranche supérieure du tube 1, et qui reste constamment en contact avec le tube lorsque celui-ci descend, le chariot suivant le mouvement de descente du tube.
Enfin, de préférence, la machine comporte des dispositifs représentés aux fig. 8 et 9 qui comprennent notamment : une console 41 des tinée à supporter des tubes supplémentaires tels que la, lb, 1c, ces tubes étant disposés en position horizontale, et une console 42, sus ceptible de porter un tube vertical tel que 1d, ladite console étant supportée par des bras articulés 43 et 44, pivotant sur le bâti, en 45 (fig. 9), de façon à permettre d'amener les éléments de tube 1d, suivant le trajet marqué par les flèches F (fig. 9), à l'intérieur du bâti, au-dessus de l'élément 1 enfoncé dans le sol, afin d'effectuer la fonction de ces deux tubes 1 et 1d,
et de poursuivre le forage.
La machine peut être munie d'un mât de charge tel que 46 et d'un câble 47 moufle en 48, actionné par un treuil 19, et permettant de lever successivement chaque élément de tube pour le disposer sur la console 42, ce mât de charge pouvant d'ailleurs être également utilisé à divers autres usages de manutention.
Les fig. 10 à 15 représentent les diverses phases d'un forage exécuté par le procédé au moyen de la machine décrite ci-dessus.
A la fig. 10, le tube 1 est partiellement enfoncé dans le sol, la benne 7 le suivant dans sa descente ; au fur et à mesure de l'enfonce ment du tube, le collier 3 est desserré par le vérin 27, remonté par les deux vérins 4, res serré sur le tube par le vérin 27, puis les deux vérins 4 agissent à nouveau pour provoquer l'enfoncement du tube pendant que le tube est animé d'un mouvement de rotation de sens alterné, au moyen du bras de levier 22 com mandé par les vérins 31. Grâce à son arti culation à charnières horizontales en 51 (fig. 10), le bras 22 peut s'incliner au fur et à mesure du mouvement de descente du col lier 3. Le tube effectue ainsi un mouvement louvoyant.
Au cours de ce mouvement, le tube est guidé au niveau du sol par le col lier 8 et à sa partie supérieure par une cou ronne 40 du chariot guide-benne 14. Au cours de ce mouvement, la benne est descendue (fig. 10) et remontée (fig. 11) autant de fois qu'il est nécessaire pour effectuer le forage, l'action de la benne étant destinée,-. suivant les terrains, soit à extraire les déblais contenus dans le tube après son enfoncement dans le sol, soit (en terrains durs) à pratiquer un avant-trou qui facilite l'avancement du tube de forage. En remontant, la benne pénètre dans son guide, prend une inclinaison (fi-. 12) commandée par le vérin 33, s'ouvre automa tiquement et se décharge dans la trémie 15.
A la fig. 13, on voit que le tube s'est enfoncé, le collier 3 ayant été, entre temps, remonté autant de fois qu'il est nécessaire.
En comparant les fig. 12 et 13, on voit que le tube, qui s'est sensiblement enfoncé, a été accompagné dans sà descente par le chariot 14, la couronne 40 et la trémie 15. Pour effectuer le déchargement de la benne (fig. 14 et 15), il suffit de remonter celle-ci au sommet du tube, c'est-à-dire à une hau teur moins élevée qu'aux fig. 10 à 12.
Lorsque le tube est complètement enfoncé, le dispositif auxiliaire de mise en place des tubes, qui est pourvu d'un tube 1d placé verticale ment sur la console 42 (fig. 8), est actionné pour amener le tube de réserve au-dessus du tube enfoncé ; on effectue la jonction des deux éléments de tubes, et l'opération se poursuit ; un nouvel élément peut alors être en même temps prélevé sur la réserve du berceau 41 pour être amené en position verticale sur la console 42.
La machine ainsi munie de tous les élé ments susdécrits est donc agencée de manière à permettre une succession d'opérations de forage particulièrement précises et rapides. L'emploi de la benne de forage spéciale per met d'utiliser cette machine pratiquement dans les terrains de toute nature.
La précision du forage résulte - de l'emploi du dispositif de support par vérins qui permet de maintenir la machine dans une position fixe ; - du double dispositif de guidage de tube qui permet un enfoncement régulier du tube suivant une direction également cons tante ; - de l'équilibrage des forces qui agissent sur le collier enserrant le tube. La commande séparée des deux vérins 4 appuyant sur le collier 3 permet une correction de l'aplomb du forage, le cas échéant.
La rapidité des opérations résulte - de l'emploi d'un dispositif d'ouverture au tomatique et de déplacement angulaire automatique de la benne, en vue de son vidage ; - du fait que le chariot qui supporte le dis positif de suspension de la benne accom pagne le tube pendant sa descente, ce qui évite de faire remonter la benne chargée au-delà de la hauteur nécessaire ; - de l'emploi d'un procédé d'enfoncement du tube par mouvement louvoyant ; - du fait que le tube, grâce à l'action des vérins, supporte une forte partie, par exemple de l'ordre des deux tiers du poids de la machine, poids très supérieur à celui d'un tube ; - de l'emploi d'un dispositif de serrage ra pide du collier ; - de l'emploi d'un dispositif auxiliaire de levage et dé mise en place axiale des élé ments de tube supplémentaires.
La machine ainsi décrite constitue donc une réalisation permettant d'assurer en tous terrains un forage particulièrement rapide et précis.