EP4667662A1

EP4667662A1 - Dispositif pendulaire d'enfoncement d'un profilé, le dispositif comportant au moins une balise de géolocalisation permettant la mesure de l'enfoncement du profilé

Info

Publication number: EP4667662A1
Application number: EP25183826.4A
Authority: EP
Inventors: Hector INGERTO VIDAL; Patrice-Henri TOSCANO; Jean-Yves COLAS; Frédéric AURY
Original assignee: Ocelian
Current assignee: Ocelian
Priority date: 2024-06-20
Filing date: 2025-06-18
Publication date: 2025-12-24
Also published as: EP4726107A2; FR3163675A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif (100, 100', 100" et 100‴) pendulaire d'enfoncement d'un profilé (3) dans un sol, le dispositif comprenant un outil d'enfoncement (10) relié à un corps principal du dispositif par au moins un câble de retenue (2). L'outil d'enfoncement est destiné à être monté sur le profilé de sorte à enfoncer le profilé dans le sol. Le dispositif comporte au moins une première balise de géolocalisation (20) disposée de manière à être solidaire du profilé ou à garder une position moyenne fixe par rapport au profilé au cours de l'enfoncement du profilé, la première balise de géolocalisation étant notamment disposée sur l'outil ou destinée à être disposée sur le profilé.

Description

Domaine technique

La présente invention concerne le domaine du génie civil, plus particulièrement l'insertion de profilés dans le sol par battage au moyen d'un outil de battage, par exemple un marteau de battage, ou par vibrofonçage, par exemple au moyen d'un vibrateur.
L'invention concerne plus précisément un dispositif pendulaire d'enfoncement d'un profilé ainsi qu'un kit comportant un tel dispositif et un profilé.
L'invention concerne également un procédé d'enfoncement d'un profilé mettant en œuvre un tel dispositif pendulaire d'enfoncement et permettant la mesure de l'enfoncement et/ou de l'inclinaison du profilé.

Technique antérieure

L'enfoncement d'un profilé dans le sol peut notamment être réalisé par battage, c'est-à-dire par application de coups au profilé, ou par vibrofonçage, c'est-à-dire par application de vibrations au profilé par l'intermédiaire d'un vibrateur.
Les opérations de battage et vibrofonçage de profilés peuvent être mises en œuvre de deux manières. Dans une première alternative, l'outil de vibrofonçage ou de battage peut être fixé sur un mât solidaire d'un engin porteur, qui est par exemple une grue mobile à flèche treillis. Dans une deuxième alternative, l'outil peut être monté de façon pendulaire, c'est-à-dire suspendu à un ou plusieurs câbles de retenue de l'engin porteur, qui peut notamment être une grue mobile à flèche treillis ou une pelle à câble.
Dans le cas de l'utilisation d'un mât, ce dernier forme un guide sur lequel glisse le marteau ou le vibrofonçeur avec le profilé, ce qui permet d'orienter le profilé lors de son enfoncement. Le mât est habituellement équipé de capteurs permettant de mesurer certains paramètres nécessaires au bon déroulement de l'opération, tels que l'inclinaison et l'enfoncement du profilé, l'énergie apportée, la force appliquée, le nombre de coups dans le cas du battage, les fréquences de vibration, etc. Pendant toute l'opération d'enfoncement, le profilé est guidé par le mât et sa position par rapport à l'engin porteur est connue.
Au cours de l'enfoncement, le mât et donc l'engin porteur doivent être immobiles par rapport à l'emplacement où est enfoncé le profilé. De plus, la distance entre l'engin et l'emplacement au sol du profilé ne peut pas excéder une certaine limite liée à la géométrie de l'engin. Cela peut rendre difficile voire impossible l'exécution de certaines tâches, notamment pour des travaux non terrestres comme les travaux maritimes ou fluviaux.
Le montage en pendulaire de l'outil de battage ou de vibrofonçage permet de réaliser les opérations d'enfoncement avec moins de contraintes sur la distance entre l'engin et l'emplacement du profilé. Le montage en pendulaire ne nécessite pas non plus de lien rigide entre l'engin et le profilé : le lien entre l'engin porteur et l'outil d'enfoncement est réalisé par un ou plusieurs câbles de retenue souples formant un système de retenue. Le système de retenue est tendu au début des opérations, notamment lors de la mise en place de l'outil d'enfoncement sur le profilé, afin d'assurer la verticalité et/ou l'orientation du profilé. Le système de retenue peut être détendu lorsque l'outil est posé sur le profilé ou lorsque l'outil-est suffisamment enfoncé ou maintenu de manière à éviter la transmission de chocs ou vibrations vers l'engin.
Au cours de l'enfoncement, l'outil d'enfoncement, qui n'est donc pas solidaire de l'engin porteur, est généralement contrôlé et alimenté par des conduits flexibles provenant par exemple d'une centrale hydraulique, à air comprimé ou d'un moteur diésel positionnée à proximité de l'engin porteur, par exemple à terre ou sur un ponton flottant dans le cas de travaux non terrestres.
Certains outils de battage (par exemple les marteaux) peuvent également fonctionner avec du diesel out tout autre carburant (type piston au sein d'un cylindre). Dans ce cas la puissance est directement générée au sein de l'outil et ne provient pas d'un groupe de puissance à proximité.
Différentes technologies d'outils d'enfoncement sont connues.
L'absence de mât de guidage rend la mesure de certaines données difficile voire impossible.
En effet, si certains capteurs peuvent être disposés sur l'engin porteur ou sur le groupe de puissance, certaines mesures doivent être réalisées sur le profilé et/ou sur l'outil d'enfoncement, où de très fortes contraintes mécaniques sont présentes. Les paramètres pertinents peuvent notamment comprendre l'inclinaison du profilé, sa localisation exacte, la profondeur d'enfoncement en continu, ainsi que, dans le cas du vibrofonçage, la fréquence de vibrofonçage, l'amplitude de vibration, le temps d'enfoncement du profilé et, dans le cas du battage, le nombre de coups ou encore l'énergie apportée par coup. A titre d'exemple, à ce jour, les mesures d'inclinaison et d'enfoncement sont typiquement réalisées par un opérateur à l'aide d'outils manuels tels que des niveaux à bulles ou des théodolites.
On a illustré à la figure 1 un dispositif pendulaire d'enfoncement 1 d'un profilé 3 selon l'art antérieur.
Le dispositif 1 comporte un corps principal, non représenté, configuré pour pouvoir supporter un outil d'enfoncement 10 par l'intermédiaire d'un câble de retenue 2. Le corps principal peut notamment être une grue à flèche à treillis ou une pelle à câble ou tout autre dispositif permettant la retenue de l'ensemble
Le dispositif pendulaire d'enfoncement 1 est représenté à la figure 1 dans une configuration de travail. Dans cette configuration, le profilé 3 est guidé par une zone de guidage 5 d'un guide d'enfoncement 4. Comme illustré, le profilé 3 peut comporter un marquage, comportant par exemple des lignes horizontales à intervalles réguliers, pour faciliter le suivi de l'enfoncement par un opérateur.
Le profilé 3 est enfoncé dans un sol 7. Une étendue d'eau 6 peut être présente au-dessus du sol 7 dans le cas de travaux non terrestres.
En configuration de travail, l'outil d'enfoncement 10 est monté sur une extrémité supérieure du profilé 3. Il peut être ou non solidaire du profilé 3.
Dans l'exemple représenté, l'outil d'enfoncement 10 est un outil de vibrofonçage, ou vibrateur, et permet l'enfoncement du profilé par vibrofonçage. Le vibrateur est fixé de manière solidaire au profilé afin de transmettre efficacement les vibrations. L'outil d'enfoncement 10 peut également être un outil de battage, comportant une partie fixe disposée sur une extrémité supérieure du profilé 3, la partie fixe pouvant notamment être un casque monté sur l'extrémité supérieure, et une masse frappante, mobile par rapport à la partie fixe et configurée pour battre l'extrémité supérieure du profilé 3. La partie fixe de l'outil de battage n'est pas nécessairement attachée de manière solidaire au profilé et peut être simplement agencée (par exemple, posée) sur une extrémité supérieure de ce dernier, sans y être fixée.
Avec un tel dispositif pendulaire d'enfoncement 1, le suivi de l'enfoncement du profilé, notamment son inclinaison et la hauteur d'enfoncement, est réalisé manuellement par un opérateur humain. Cela complique le suivi de l'enfoncement pendant l'opération.
La demande JP 2003 119784 A divulgue un système d'enfoncement de profilé dans lequel un marteau de battage est guidé par un mât.
Le brevet US 10 458 091 B2 décrit un système de mesure d'un ou plusieurs paramètres d'un profilé de grandes dimensions lors de son enfoncement.
Il existe donc un besoin pour améliorer le suivi et le contrôle des opérations d'enfoncement de profilés, notamment en facilitant la mesure de paramètres pertinents.
L'invention a pour but de répondre au moins en partie à ce besoin.

Résumé de l'invention

Pour ce faire, l'invention concerne, selon un premier aspect, un dispositif pendulaire d'enfoncement d'un profilé dans un sol, le dispositif comprenant un outil d'enfoncement relié à un corps principal du dispositif par au moins un câble de retenue, l'outil d'enfoncement étant destiné à être monté sur le profilé de sorte à enfoncer le profilé dans le sol,
le dispositif comportant au moins une première balise de géolocalisation disposée de manière à être solidaire du profilé ou à garder une position moyenne fixe par rapport au profilé au cours de l'enfoncement du profilé, la première balise de géolocalisation étant notamment disposée sur l'outil d'enfoncement ou destinée à être disposée sur le profilé ou tout autre partie solidaire du profilé.
Ainsi, selon l'invention, une ou plusieurs balises de géolocalisation sont disposées de manière à être solidaires du profilé ou à garder une position fixe par rapport au profilé au cours de l'enfoncement du profilé. Puisque la position des balises de géolocalisation par rapport au profilé est connue, il est possible de mesurer la position exacte de ce dernier par mesure de la position des balises de géolocalisation. La ou les balises de géolocalisation sont donc disposées de manière à permettre la mesure de l'enfoncement du profilé.
Avantageusement, l'utilisation des balises de géolocalisation pour mesurer le positionnement du profilé pallie les inconvénients des dispositifs pendulaires d'enfoncement de l'art antérieur : en effet, cela permet une mesure précise (avec une précision typique de l'ordre du centimètre mais pouvant être plus précise), automatique (c'est-à-dire sans intervention d'un opérateur), indépendante de la position du corps principal du dispositif, en temps réel et en continu. L'invention s'affranchit en particulier des interventions par un opérateur qui nécessitent de stopper momentanément l'enfoncement pour permettre les mesures et qui peuvent comporter des risques d'erreurs de mesure ou de sécurité pour les opérateurs.
Grâce à l'invention, les opérations d'enfoncement peuvent être suivies en temps réel et l'outil d'enfoncement peut être utilisé de manière optimale.
Par « dispositif d'enfoncement pendulaire », on entend un dispositif d'enfoncement dont l'outil d'enfoncement est relié au corps principal du dispositif par un ou plusieurs câbles de retenue. Le câble de retenue est souple. Il est sous tension lorsque l'outil d'enfoncement est en suspension. Lorsque l'outil d'enfoncement est fixé au profilé, le câble de retenue peut ne pas être sous tension, par exemple quand le profilé est guidé ou capable de garder son inclinaison pendant la phase d'enfoncement.
Dans le cadre de l'invention, une balise de géolocalisation peut notamment être une antenne ou balise de géolocalisation par satellite (balise GNSS), utilisant un ou plusieurs réseaux satellitaires, par exemple le réseau satellitaire GPS. Une balise de géolocalisation est typiquement reliée, notamment par un moyen de communication filaire ou sans fil, à un récepteur qui permet la localisation de la balise à partir des données recueillies par la balise. Plusieurs balises de géolocalisation peuvent être reliées, notamment par un moyen de communication filaire ou sans fil, à un unique récepteur ou à une pluralité de récepteurs.
Par « une balise disposée de manière à être solidaire avec un profilé », on entend que la balise est fixée au profilé, soit par contact direct, soit par l'intermédiaire d'un autre élément tel que l'outil d'enfoncement, de sorte que la position de la balise varie avec la position du profilé. La liaison entre la balise et le profilé peut être rigide, auquel cas la position de la balise est fixe par rapport au profilé. La position de la balise peut également ne pas être strictement fixe par rapport au profilé : c'est par exemple le cas lorsque la balise est disposée sur l'étrier de suspension d'un outil de vibrofonçage, le profilé étant relié au carter vibrant de l'outil de vibrofonçage. La liaison entre l'étrier de suspension et le carter vibrant peut en effet ne pas être complètement rigide afin de limiter la transmission de vibrations du carter vibrant vers l'étrier de suspension. Cependant, la variation de la position de la balise par rapport au profilé reste faible (typiquement inférieure à 5 cm quelle que soit la direction) et nulle en moyenne.
Par « une balise disposée de manière à garder une position moyenne fixe par rapport au profilé au cours de l'enfoncement du profilé », on entend que la position moyenne de la balise reste constante par rapport au profilé au cours de l'enfoncement de ce dernier. La position exacte de la balise peut varier faiblement au cours du temps, par exemple en raison de vibrations ou d'une élasticité de la liaison entre la balise et l'élément qui la supporte. Ces variations restent faibles, typiquement inférieures à 5 cm, et sont nulles en moyenne, de sorte que la position moyenne de la balise reste constante par rapport au profilé. Cela est notamment le cas lorsque la balise de géolocalisation est disposée sur une partie d'un outil de battage qui est agencée sur le profilé au cours de l'enfoncement sans être attachée au profilé : bien que l'outil de battage ne soit pas lié solidairement au profilé, sa position par rapport au profilé reste constante au cours du procédé d'enfoncement.
Selon une variante, l'outil d'enfoncement est un vibrateur configuré pour enfoncer le profilé par vibrofonçage.
Par « vibrofonçage », on entend le sens technique usuel, c'est-à-dire l'utilisation de vibrations par un outil de vibrofonçage, ou vibrateur, pour enfoncer un élément dans le sol. Un vibrateur peut notamment comporter un étrier de suspension et un carter vibrant, ces deux éléments étant reliés de manière à atténuer la transmission de vibrations du carter vibrant vers l'étrier de suspension. La liaison peut ainsi être réalisée par des isolants vibratoires tels que des isolateurs en élastomère ou des boîtes à ressorts.
Ainsi, l'outil d'enfoncement peut notamment comporter un étrier de suspension relié au câble de retenue et un carter vibrant configuré pour générer des vibrations, la balise de géolocalisation étant de préférence disposée sur l'étrier de suspension.
Selon une autre variante, l'outil d'enfoncement est un outil de battage configuré pour enfoncer le profilé par battage.
Par « battage », on entend le sens technique usuel, c'est-à-dire l'utilisation d'un élément massif pour battre une extrémité supérieure d'un élément afin d'enfoncer ce dernier dans le sol. L'outil de battage peut comporter une partie, appelée par exemple casque, qui est agencée, par exemple posée sur une extrémité supérieure du profilé, optionnellement en étant attachée de manière fixe au profilé, et une partie mobile généralement coulissante, ou marteau, qui peut être soulevée et peut s'abattre sur une extrémité supérieure du profilé (les parties mobiles du marteau, par exemple le piston, peuvent être insérées au sein d'un carter, par exemple un cylindre, de manière à ne pas avoir d'éléments mobiles visibles).
Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif est configuré pour enfoncer un profilé dont le diamètre est inférieur à 5 m, 4 m, 3 m, 2 m, à 1,5 m ou à 1 m, notamment supérieur à 10 cm ou à 50 cm et/ou inférieur à 90 cm ou à 50 cm.
Ainsi, le dispositif est dimensionné de sorte à enfoncer des profilés de diamètre moyen, généralement compris entre 100 et 5000 mm, voire entre 200 et 4000 mm, voire entre 300 et 3000 mm, voire entre 500 et 1500 mm. De tels profilés sont adaptés par exemple pour la réalisation de murs de quai fermés, de fondations profondes pour tabliers de quais ouverts ou de ducs-d'Albe pour postes d'accostage et d'amarrage.
Selon un mode de réalisation, la première balise de géolocalisation est fixée à l'outil d'enfoncement, par l'intermédiaire d'un premier organe d'isolation vibratoire.
Par exemple, la première balise de géolocalisation est à l'extérieur de l'outil d'enfoncement. En variante, elle peut être située à l'intérieur de l'outil d'enfoncement.
Par organe d'isolation vibratoire on entend un dispositif mécanique conçu pour réduire la transmission des vibrations entre une source vibrante (comme un moteur, une machine, une route, etc.) et une structure ou un élément à protéger.
Il remplit cette fonction par la combinaison de deux propriétés fondamentales (autrement dit par la mise en œuvre des deux fonctions suivantes) :

Une fonction élastique, qui permet de stocker et restituer de l'énergie mécanique sous forme de déformations.
Une fonction d'amortissement, qui dissipe une partie de cette énergie, réduisant ainsi les amplitudes vibratoires transmises.

Selon la disposition du premier organe d'isolation vibratoire, en configuration de travail du dispositif pendulaire d'enfoncement (autrement dit : en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement), les mouvements verticaux de l'outil d'enfoncement peuvent provoquer un écrasement (autrement dit une compression) et/ou un cisaillement du premier organe d'isolation vibratoire.
On a un écrasement par exemple lorsque le premier organe d'isolation vibratoire est sous la première balise de géolocalisation en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement.
On a un cisaillement par exemple lorsque le premier organe d'isolation vibratoire est positionné latéralement à la première balise de géolocalisation en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement.
Par exemple, le dispositif pendulaire d'enfoncement comprend un support, la première balise de géolocalisation étant fixé à l'outil d'enfoncement par l'intermédiaire de ce support.
Le premier organe d'isolation vibratoire peut comprendre un amortisseur à piston, un ressort, ou une pièce pleine (par exemple un pavé) ou une pièce ajourée (par exemple un anneau) en élastomère. Idéalement il peut combiner un élément ayant une fonction élastique et un élément ayant la fonction d'amortissement.
Selon mode de réalisation, le dispositif pendulaire d'enfoncement comprend un organe de protection de la première balise de géolocalisation entourant la première balise de géolocalisation, comprenant par exemple une ou des barres de protection, une cage de protection ou un dôme de protection.
Cet organe de protection protège la première balise de géolocalisation de chocs, par exemple lorsque l'outil d'enfoncement est stockée couché sur le sol.
Cet organe de protection peut être en tout matériau pouvant résister aux sollicitations mécaniques et vibratoires.
Selon un mode de réalisation, en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement, la première balise de géolocalisation surmonte ou affleure l'outil d'enfoncement.
Selon un mode de réalisation, la première balise de géolocalisation est fixée à l'outil d'enfoncement par l'intermédiaire d'un ou plusieurs aimants.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte en outre une deuxième balise de géolocalisation disposée de manière à être solidaire du profilé ou à garder une position moyenne fixe par rapport au profilé au cours de l'enfoncement du profilé. Le dispositif peut notamment comporter une troisième balise de géolocalisation disposée de manière à être solidaire du profilé ou à garder une position moyenne fixe par rapport au profilé au cours de l'enfoncement du profilé.
L'utilisation d'une unique balise de géolocalisation permet de mesurer l'enfoncement vertical du profilé, mais peut ne pas permettre le suivi de l'inclinaison ou de la rotation du profilé.
Bien qu'un guide d'enfoncement puisse être mis en œuvre pour maintenir l'inclinaison du profilé au cours du procédé d'enfoncement, le bon maintien de l'inclinaison du profilé peut être compromis. Il est ainsi possible que le guide d'enfoncement ne soit pas suffisamment rigide ou se déforme, entraînant un mauvais guidage. Il est aussi possible que le guide d'enfoncement ne puisse pas guider le profilé sur une longueur suffisante.
L'inclinaison du profilé peut être mesurée par un opérateur, utilisant des appareils de mesure manuels tels que des niveaux à bulles ou autre matériel de visée, avec ou sans intervention d'un géomètre. Cela présente toutefois tous les inconvénients liés à une intervention humaine.
L'utilisation de deux balises de géolocalisation, ou de préférence trois ou plus, permet avantageusement de suivre de manière continue et précise non seulement l'enfoncement du profilé mais également son inclinaison selon tout axe.
Selon un mode de réalisation, la deuxième balise de géolocalisation est fixée à l'outil d'enfoncement, par l'intermédiaire d'un deuxième organe d'isolation vibratoire.
Par exemple, la deuxième balise de géolocalisation est à l'extérieur de l'outil d'enfoncement. En variante, elle peut être située à l'intérieur de l'outil d'enfoncement.
Selon la disposition du deuxième organe d'isolation vibratoire, en configuration de travail du dispositif pendulaire d'enfoncement (autrement dit : en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement), des mouvements verticaux de l'outil d'enfoncement peuvent provoquer un écrasement et/ou un cisaillement du deuxième organe d'isolation vibratoire.
On a un écrasement par exemple lorsque le deuxième organe d'isolation vibratoire est sous la deuxième balise de géolocalisation en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement.
On a un cisaillement par exemple lorsque le deuxième organe d'isolation vibratoire est positionné latéralement à la deuxième balise de géolocalisation en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement.
Par exemple, le dispositif pendulaire d'enfoncement comprend un support, la deuxième balise de géolocalisation étant fixé à l'outil d'enfoncement par l'intermédiaire de ce support.
Le deuxième organe d'isolation vibratoire peut comprendre un amortisseur à piston, un ressort, ou une pièce pleine (par exemple un pavé) ou une pièce ajourée (par exemple un anneau) en élastomère. Idéalement il peut combiner un élément ayant une fonction élastique et un élément ayant la fonction d'amortissement.
Selon un mode de réalisation, le dispositif pendulaire d'enfoncement comprend un organe de protection de la deuxième balise de géolocalisation entourant la deuxième balise de géolocalisation, comprenant par exemple une ou des barres de protection, une cage de protection ou un dôme de protection.
Cet organe de protection protège la deuxième balise de géolocalisation de chocs, par exemple lorsque l'outil d'enfoncement est stockée couché sur le sol.
Cet organe de protection peut être en tout matériau pouvant résister aux sollicitations mécaniques et vibratoires.
Selon un mode de réalisation, en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement, la deuxième balise de géolocalisation surmonte ou affleure l'outil d'enfoncement.
Selon un mode de réalisation, la deuxième balise de géolocalisation est fixée à l'outil d'enfoncement par l'intermédiaire d'un ou plusieurs aimants.
Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif comporte en outre au moins un accéléromètre disposé sur l'outil d'enfoncement.
Lorsque l'outil d'enfoncement est un outil de vibrofonçage, l'accéléromètre peut notamment être disposé sur le carter vibrant de l'outil de vibrofonçage.
Par exemple, en variante, il est posé sur l'étrier. Les vibrations sont alors moins fortes et la mesure des inclinaisons est plus aisée. Lorsqu'il est fixé sur le carter vibrant, la mesure des inclinaisons est plus compliquée (en raison des plus fortes vibrations) mais on peut également extraire des données utiles pour caractériser l'enfoncement, comme par exemple, les fréquences, l'amplitude.
Lorsque l'outil d'enfoncement est un outil de battage, l'accéléromètre peut être notamment installé sur le casque, sur le marteau, ou sur le profilé.
Dans le cas du vibrofonçage, l'accéléromètre permet notamment de mesurer la fréquence et l'amplitude des vibrations produites par l'outil de vibrofonçage. Dans le cas du battage, il permet de mesurer notamment les caractéristiques des coups, notamment le nombre de coups et leur énergie.
De façon avantageuse, l'accéléromètre permet de mesurer l'inclinaison du profilé selon deux axes horizontaux par la mesure de la projection de l'accélération de la gravité sur les trois axes.
L'utilisation combinée d'une ou plusieurs balises de géolocalisation et d'un accéléromètre permet avantageusement de mesurer de manière précise l'ensemble des caractéristiques d'un procédé d'enfoncement. A partir de ces caractéristiques, il est notamment possible de calculer la portance des profils insérés dans le sol.
L'invention concerne également un kit comportant un dispositif pendulaire d'enfoncement tel que décrit ci-dessus et un profilé. La première balise de géolocalisation, la deuxième balise de géolocalisation et/ou la troisième balise de géolocalisation sont de préférence disposées sur l'outil d'enfoncement ou sur le profilé.
L'invention concerne encore un procédé d'enfoncement d'un profilé dans un sol mettant en œuvre un dispositif pendulaire d'enfoncement tel que décrit ci-dessus pour enfoncer le profilé, le procédé comportant la mesure de l'enfoncement du profilé par localisation d'au moins la première balise de géolocalisation.
L'invention concerne encore un procédé d'enfoncement d'une pluralité de profilés, comportant l'enfoncement de chacun de la pluralité de profilés selon le procédé décrit ci-dessus. La pluralité de profilés sont par exemple enfoncés de sorte à être alignés en une rangée.
L'invention concerne encore un procédé d'enfoncement d'un profilé dans un sol mettant en œuvre un dispositif pendulaire d'enfoncement tel que décrit ci-dessus, le procédé comportant la mesure de l'inclinaison du profilé par localisation d'au moins les première et deuxième balises de géolocalisation.
L'invention concerne encore un procédé d'enfoncement d'un profilé dans un sol mettant en œuvre un dispositif pendulaire d'enfoncement tel que décrit ci-dessus, le procédé comportant la mesure de l'inclinaison du profilé par mesure de la projection de l'accélération de la gravité au moyen de l'accéléromètre et/ou le procédé comportant la mesure des vibrations de l'outil d'enfoncement au moyen de l'accéléromètre.
L'invention concerne également, selon un deuxième aspect, un dispositif d'enfoncement d'un profilé dans un sol, le dispositif comprenant un outil d'enfoncement relié à un corps principal du dispositif,

l'outil d'enfoncement étant destiné à être monté sur le profilé de sorte à enfoncer le profilé dans le sol,
le dispositif comportant au moins un accéléromètre disposé sur l'outil d'enfoncement.

Le dispositif d'enfoncement peut notamment être un dispositif pendulaire d'enfoncement, l'outil d'enfoncement étant relié au corps principal par au moins un câble de retenue.
L'outil d'enfoncement peut être un vibrateur configuré pour enfoncer le profilé par vibrofonçage ou un outil de battage configuré pour enfoncer le profilé par battage.
Le dispositif peut être configuré pour enfoncer un profilé dont le diamètre est inférieur à 5m, 4m, 3m, 2 m, 1,5 m ou à 1 m, notamment supérieur à 10 cm ou à 50 cm et/ou inférieur à 90 cm ou à 50 cm.
L'invention concerne également un kit comportant un dispositif pendulaire d'enfoncement tel que décrit ci-dessus et un profilé.
L'invention concerne encore un procédé d'enfoncement d'un profilé dans un sol mettant en œuvre un dispositif d'enfoncement tel que décrit ci-dessus pour enfoncer le profilé, le procédé comportant la mesure de l'inclinaison du profilé par mesure de l'accélération de la gravité au moyen de l'accéléromètre et/ou le procédé comportant la mesure des vibrations de l'outil d'enfoncement au moyen de l'accéléromètre.
L'invention concerne encore un procédé d'enfoncement d'une pluralité de profilés, comportant l'enfoncement de chacun de la pluralité de profilés selon le procédé décrit ci-dessus. La pluralité de profilés sont par exemple enfoncés de sorte à être alignés en une rangée.

Brève description des dessins

[Fig 1] La figure 1 représente un dispositif pendulaire d'enfoncement selon l'art antérieur.
[Fig 2] La figure 2 est une vue de détail d'un premier mode de réalisation d'un dispositif pendulaire d'enfoncement selon l'invention comportant un vibrateur.
[Fig 3] La figure 3 est une vue de profil du dispositif représenté à la figure 2.
[Fig 4] La figure 4 est une vue de détail d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif pendulaire d'enfoncement selon l'invention comportant un vibrateur.
[Fig 5] La figure 5 est une vue de profil du dispositif représenté à la figure 4.
[Fig 6] La figure 6 est une vue de détail d'un troisième (mode de réalisation d'un dispositif pendulaire d'enfoncement selon l'invention comportant un marteau de battage.
[Fig 7] La figure 7 est une vue de détail d'un quatrième mode de réalisation d'un dispositif pendulaire d'enfoncement selon l'invention comportant un outil de battage.
[Fig 8] La figure 8 est une vue de détail d'une première variante du troisième mode de réalisation.
[Fig 9] La figure 9 est une vue de détail de la première variante du troisième mode de réalisation en fonctionnement du marteau de battage.
[Fig 10] La figure 10 est une vue de détail d'une deuxième variante du troisième mode de réalisation.
[Fig 11] La figure 11 est une vue de détail de la deuxième variante du troisième mode de réalisation en fonctionnement du marteau de battage.
[Fig 12] La figure 12 est une vue de détail d'une troisième variante du troisième mode de réalisation.
[Fig 13] La figure 13 est une vue de détail d'une troisième variante du troisième mode de réalisation.
[Fig 14] La figure 14 est une vue de détail montrant plusieurs variantes d'organe de protection.

Description détaillée

Dans l'ensemble de la présente demande, les termes « horizontal » et « vertical » sont à comprendre par référence à l'orientation d'un dispositif pendulaire d'enfoncement en configuration de travail. Par exemple, lorsque l'outil d'enfoncement est suspendu par le câble de retenue du dispositif qui est sous tension, le câble de retenu s'étend selon un axe vertical, noté Z. On note X, Y deux axes horizontaux perpendiculaires entre eux, comme représentés à la figure 2.
La figure 1 a déjà été décrite en préambule et ne sera pas commentée ci-après.
Les mêmes références numériques ont été conservées dans la suite pour désigner des éléments identiques ou similaires.
On a illustré aux figures 2 et 3 un premier mode de réalisation d'un dispositif d'enfoncement pendulaire 100 selon l'invention.
Le corps principal du dispositif d'enfoncement pendulaire 100 peut être identique à celui du dispositif d'enfoncement pendulaire 1 selon l'art antérieur.
Le dispositif d'enfoncement pendulaire 100 comporte un ou plusieurs câbles de retenue 2 reliés à un outil d'enfoncement 10 par un dispositif d'accrochage 19 tel qu'un anneau. L'outil d'enfoncement 10 est un vibrateur dans l'exemple illustré.
Le câble de retenue 2 est tendu au début de l'opération d'enfoncement, notamment lors de la mise en place de l'outil d'enfoncement 10 sur le profilé 3, afin d'assurer la verticalité et/ou l'orientation du profilé. Le câble de retenue peut être détendu lorsque le profilé est suffisamment enfoncé dans le sol ou correctement guidé.
Le vibrateur 10 peut notamment comporter un étrier de suspension 11 sur lequel le câble de retenue 2 est fixé. Le vibrateur 10 peut notamment comporter encore un carter vibrant 12 relié à l'étrier de suspension 11 par l'intermédiaire, notamment, d'isolateurs vibratoires 13, notamment réalisés en élastomère, qui sont configurés pour atténuer les vibrations transmises du carter vibrant 12 vers l'étrier de suspension 11. D'autres modes de réalisation de vibrateurs peuvent également être mis en œuvre dans le cadre de l'invention.
Le carter vibrant 12 comporte deux pinces 14 (il peut y en avoir une au minimum ou plus de deux) configurées pour maintenir rigidement le profilé 3 tout en transmettant les vibrations générées par la rotation des masses 15 qui sont mises en rotation à une fréquence ω pendant le procédé d'enfoncement. Ces vibrations permettent le vibrofonçage du profilé 3.
En variante, les deux pinces peuvent être remplacée par une seule pince ou plus de 2 pinces, ou par un dispositif électromagnétique.
L'alimentation en puissance, par exemple l'alimentation électrique, du vibrateur 10 ainsi que la transmission de signaux de commande ou de données est assurée par un ou plusieurs câbles passant par un conduit flexible 16 qui relie le vibrateur 10 à un poste d'alimentation et/ou de commande.
En variante, l'alimentation du vibrateur 10 peut être d'une autre nature, par exemple hydraulique.
Le vibrateur 10 comporte également deux balises de géolocalisation 20. Dans l'exemple illustré, les balises de géolocalisation 20 sont disposées sur l'étrier de suspension 11 (par l'intermédiaire du support 17) : cela permet avantageusement de limiter les perturbations dues aux vibrations du carter vibrant 12. Les balises de géolocalisation 20 peuvent toutefois être disposées sur le carter vibrant 12 ou directement sur le profilé 3.
Un ou plusieurs câbles d'alimentation d'électrique et de transmission de données 21 sont connectés aux balises de géolocalisation 20 pour alimenter ces dernières et permettre la transmission de signaux depuis et vers les balises, notamment depuis et vers un récepteur de géolocalisation configuré pour déterminer la position des balises à partir des données recueillies par ces dernières. Les câbles 21 passent avantageusement par un conduit flexible 16.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux améliorant la précision des mesures, la position de chacune des balises de géolocalisation 20 est déterminée de façon différentielle par rapport à une station de géolocalisation de référence dont la position est fixe. On peut également utiliser un réseau de stations au sol permanentes d'un réseau GNSS, tel que le réseau Orphéon, pour apporter des corrections aux mesures des balises de géolocalisation.
On a représenté aux figures 4 et 5 un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'enfoncement pendulaire 100' selon l'invention.
Ce dispositif d'enfoncement pendulaire 100' diffère du dispositif 100 représenté aux figures 2 et 3 en ce qu'il comporte un accéléromètre 30 disposé sur le carter vibrant 12 du vibrateur 10.
En variante, l'accéléromètre 30 pourrait être disposé sur l'étrier 11 ou sur le profile 3.
L'accéléromètre 30 est configuré pour mesurer les vibrations du vibrateur, notamment pour déterminer la fréquence et l'amplitude des vibrations. Il peut également mesurer l'accélération de la gravité et, à partir de ces mesures, il est possible de mesurer l'inclinaison du profilé selon les axes horizontaux X et Y.
On a représenté à la figure 6 un troisième mode de réalisation d'un dispositif d'enfoncement pendulaire 100" selon l'invention.
Ce dispositif d'enfoncement pendulaire 100" diffère du dispositif 100 représenté aux figures 2 et 3 en ce que :

Le vibrateur 10 est remplacé par un outil de battage 110 comprenant un marteau 111 et un casque 112,
Les balises de géolocalisation 20 sont fixées à l'outil d'enfoncement, par l'intermédiaire d'organes élastiques 118 positionné latéralement aux balises de géolocalisation 20 en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement 100", et travaillant en cisaillement lorsque le dispositif pendulaire 100" fonctionne, pour isoler la balise de géolocalisation 20 du outil de battage 110,

Les balises de géolocalisation 20 sont entourées et protégées par une cage (ou dispositif) de protection 130 en acier. (ou tout matériau ayant la résistance mécanique suffisante).
Une transmission sans fils de signaux depuis et vers les balises de géolocalisation 20, notamment depuis et vers un récepteur de géolocalisation configuré pour déterminer la position des balises à partir des données recueillies par ces dernières.

Les organes d'isolation vibratoire 118 peuvent comprendre, par exemple, un amortisseur à piston, un ressort, ou une pièce pleine (par exemple un pavé) ou ajourée (par exemple un anneau) en élastomère. Idéalement il peut combiner un élément ayant une fonction élastique et un élément ayant la fonction d'amortissement.
Le dispositif pendulaire d'enfoncement 100" peut comprendre également l'accéléromètre 30 disposé sur le marteau 111.
En variante, l'accéléromètre 30 pourrait être disposé sur le casque 112 ou sur le profilé 3.
On a représenté à la figure 7 un quatrième mode de réalisation d'un dispositif d'enfoncement pendulaire 100‴ selon l'invention.
Ce dispositif d'enfoncement pendulaire 100‴ diffère du dispositif 100" représenté à la figure 6 en ce que :

Il comporte une seule balise de géolocalisation 20, sans support, sur le outil de battage 110,
L'organe d'isolation vibratoire 118 est sous balise de géolocalisation 20 en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement 100‴, et travaille en compression lorsque le dispositif pendulaire 100"' fonctionne, pour isoler la balise de géolocalisation 20 de l'outil de battage 110,
La balises de géolocalisation 20 est protégées par une barre de protection en acier 130'.

On a représenté figure 8, un support 17 fixé à l'outil de battage 110, des organes élastiques 118, et une balise de géolocalisation 20 selon une première variante du troisième mode de réalisation représenté figure 6 (sans la cage de protection 130). Les organes élastiques 118 sont, selon cette première variante, des pavés élastomères positionnés latéralement à la balise de géolocalisation 20 en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement 100". Également, selon cette première variante, la balise de géolocalisation 20 est fixée à l'outil de battage 110 par l'intermédiaire d'aimants 119.
Comme représenté figure 9, les organes élastiques 118 selon la première variante représentée figure 8 travaillent en cisaillement lorsque le dispositif pendulaire 100" fonctionne.
On a représenté figure 10, un support 17 fixé à l'outil de battage 110, des organes élastiques 118, et une balise de géolocalisation 20 selon une deuxième variante du troisième mode de réalisation représenté figure 6. L'organe d'isolation vibratoire 118 est, selon cette première variante, un pavés élastomère, positionné sous la balise de géolocalisation 20 en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement 100".
Comme représenté figure 11, un organe d'isolation vibratoire 118 selon la deuxième variante représentée figure 10 travaille en écrasement (a : en compression, b : en traction) lorsque le dispositif pendulaire 100" fonctionne.
On a représenté figure 12, un support 17 fixé à l'outil de battage 110, un organe d'isolation vibratoire 118, et une balise de géolocalisation 20 selon une troisième variante du troisième mode de réalisation représenté figure 6. L'organe d'isolation vibratoire 118 est, comprend selon cette première variante, un ressort, positionné sous la balise de géolocalisation 20 en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement 100". L'organe d'isolation vibratoire 118 peut également comprendre un amortisseur à piston (non représenté), par exemple à l'intérieur du ressort.
On a représenté figure 13, un support 17 fixé à l'outil de battage 110, des organes élastiques 118, et une balise de géolocalisation 20 selon une quatrième variante du troisième mode de réalisation représenté figure 6. Les organes élastiques 118 sont, selon cette quatrième variante, des ressorts positionnés latéralement à la balise de géolocalisation 20 en fonctionnement du dispositif pendulaire d'enfoncement 100".
Bien entendu, les organes d'isolation vibratoire peuvent être utilisés avec un outil de vibrofonçage. Ainsi, les figures 6 à 13 concernent le battage, mais l'homme de métier saura bien entendu adapter ces modes de réalisation au vibrofonçage.
Enfin, la figure 14 montre plusieurs variantes de cage de protection 130.
D'autres variantes et améliorations peuvent être prévues sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Le dispositif d'enfoncement peut par exemple comporter une unique balise de géolocalisation ou encore plus de deux balises, en combinaison ou non avec un accéléromètre ou avec une pluralité d'accéléromètres.
Lorsque mise en œuvre pour enfoncer une pluralité de profilés, l'invention permet également de fiabiliser des estimations obtenues par des modèles géotechniques. Si le vibrofonçage peut être un procédé particulièrement efficace pour enfoncer des profilés dans certains types de sols, il n'existe pas actuellement de corrélations fiables entre les temps d'enfoncement par vibrofonçage, ou même d'autres valeurs mesurées telles que les vibrations (par exemple, l'harmonique, la fréquence, l'amplitude, l'amortissement, et leurs évolutions dans le temps) les paramètres intrinsèques de sols ou les capacités portantes de profilés dans les sols.
Or l'enregistrement des paramètres de vibrofonçage en continu, permise par l'invention, permet de constituer une base de données sur la base de laquelle des modèles géotechniques améliorés peuvent être construits.
En particulier, l'enregistrement continu des paramètres pour les profilés dont l'enfoncement par vibrofonçage est poursuivi par une opération de battage est particulièrement avantageux pour l'amélioration des modèles géotechniques.

Claims

Dispositif (100, 100', 100",100‴) pendulaire d'enfoncement d'un profilé (3) dans un sol, le dispositif comprenant un outil d'enfoncement (10, 110) relié à un corps principal du dispositif par au moins un câble de retenue (2),l'outil d'enfoncement (10, 110) étant destiné à être monté sur le profilé (3) de sorte à enfoncer le profilé dans le sol, le dispositif (100, 100', 100",100‴) comportant au moins une première balise de géolocalisation (20) disposée de manière à être solidaire du profilé (3) ou à garder une position moyenne fixe par rapport au profilé (3) au cours de l'enfoncement du profilé (3), la première balise de géolocalisation (20) étant notamment disposée sur l'outil d'enfoncement ou destinée à être disposée sur le profilé (3).
Dispositif selon la revendication 1, l'outil d'enfoncement (10, 110) étant un vibrateur configuré pour enfoncer le profilé par vibrofonçage.
Dispositif selon la revendication 1, l'outil d'enfoncement (10, 110) étant un outil de battage configuré pour enfoncer le profilé par battage.
Dispositif selon l'une des revendications précédentes configuré pour enfoncer un profilé dont le diamètre est inférieur à 5m, 4 m, 3 m, 2 m, à 1,5 m ou à 1 m, notamment supérieur à 10 cm ou à 50 cm et/ou inférieur à 90 cm ou à 50 cm.
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première balise de géolocalisation (20) est fixée à l'outil d'enfoncement, par l'intermédiaire d'un premier organe d'isolation vibratoire (118).
Dispositif selon l'une des revendications précédentes comprenant un organe de protection (130, 130') de la première balise de géolocalisation entourant la première balise de géolocalisation, comprenant par exemple une ou des barres de protection, une cage de protection ou un dôme de protection.
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre une deuxième balise de géolocalisation disposée de manière à être solidaire du profilé (3) ou à garder une position moyenne fixe par rapport au profilé (3) au cours de l'enfoncement du profilé, le dispositif comportant notamment une troisième balise de géolocalisation disposée de manière à être solidaire du profilé (3) ou à garder une position moyenne fixe par rapport au profilé au cours de l'enfoncement du profilé (3).
Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième balise de géolocalisation (20) est fixée à l'outil d'enfoncement, par l'intermédiaire d'un deuxième organe d'isolation vibratoire (118).
Dispositif selon la revendication 7 ou 8 comprenant un organe de protection (130) de la deuxième balise de géolocalisation entourant la deuxième balise de géolocalisation, comprenant par exemple une ou des barres de protection, une cage de protection ou un dôme de protection.
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre au moins un accéléromètre (30) disposé sur l'outil d'enfoncement (10).
Kit comportant un dispositif (100, 100') selon l'une des revendications précédentes et un profilé (3), la première balise de géolocalisation (20) étant disposée sur l'outil d'enfoncement ou sur le profilé.
Procédé d'enfoncement d'un profilé (3) dans un sol mettant en œuvre un dispositif (100, 100') pendulaire d'enfoncement selon l'une des revendications précédentes pour enfoncer le profilé, le procédé comportant la mesure de l'enfoncement du profilé par localisation d'au moins la première balise de géolocalisation (20).
Procédé d'enfoncement d'une pluralité de profilés (3), comportant l'enfoncement de chacun de la pluralité de profilés selon le procédé de la revendication 12.
Procédé d'enfoncement d'un profilé (3) dans un sol mettant en œuvre un dispositif pendulaire d'enfoncement selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, le procédé comportant la mesure de l'inclinaison du profilé par localisation d'au moins les première et deuxième balises de géolocalisation.
Procédé d'enfoncement d'un profilé (3) dans un sol mettant en œuvre un dispositif pendulaire d'enfoncement selon la revendication 10, le procédé comportant la mesure de l'inclinaison du profilé par mesure de la projection de l'accélération de la gravité au moyen de l'accéléromètre (30) et/ou le procédé comportant la mesure des vibrations de l'outil d'enfoncement au moyen de l'accéléromètre (30).