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Patent Searching and Data


Title:
APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING A PILE INTO THE GROUND PRIOR TO LIFTING AND STABILIZING THE FOUNDATIONS OF A BUILDING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/184110
Kind Code:
A1
Abstract:
Described are an apparatus and method for driving piles prior to lifting and stabilizing foundations that have subsided in unstable ground. A press head, comprising two non-slip arms actuated by a safety lever, is connected to an angle cleat-type foundation piece secured to the foundation by a pair of hydraulic rams in order to drive the piles into the ground as far as the bedrock when the rams contract. The apparatus includes a safety system actuated by the lever for controlling the arms. In order to level the building, other hydraulic rams are installed on each driven pile, all connected in series in order that they may be actuated simultaneously in order to lift the building. When the foundations have been adequately raised and levelled, each pile and the corresponding angle cleat-type foundation piece, both made of steel, are welded in order to stabilize the foundations.

Inventors:
BOUCHER, Francis (31 rue Morel, CP: 614Rouyn-Noranda, Québec J0Z 1Y0, J0Z 1Y0, CA)
BOUCHER, Camil (8285 Rang des Bois, Rouyn-Noranda, Québec J0Z 1P0, J0Z 1P0, CA)
Application Number:
CA2018/050418
Publication Date:
October 11, 2018
Filing Date:
April 05, 2018
Export Citation:
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Assignee:
STABILIFORCE TECHNOLOGIES INC. (31 rue Morel, CP: 614Rouyn-Noranda, Québec J0Z 1Y0, J0Z 1Y0, CA)
International Classes:
E02D35/00; E02D5/32; E02D5/54; E02D7/00; E02D37/00
Foreign References:
US20050220544A12005-10-06
CA2031041A11992-05-29
Attorney, Agent or Firm:
CALVET, Damien et al. (Gowling WLG LLP, 3700-1 Place Ville MarieMontréal, Québec H3B 3P4, H3B 3P4, CA)
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Claims:
REVENDICATIONS

Un appareil pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu, ledit pieu servant ensuite à soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment, l'appareil comprenant :

une chaise de fondation adaptée pour être fixée à la fondation et comprenant un premier guide de pieu adapté pour recevoir le pieu en position verticale;

une tête de presse adaptée pour être installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation et comprenant:

un second guide de pieu adapté pour recevoir le pieu, le premier et second guides de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les guides de pieu;

un cadre rigide solidaire du second guide de pieu et entourant le second guide de pieu de façon à glisser le long du pieu; et

deux bras antidérapants disposés de façon opposée par rapport au pieu, chaque bras comprenant une extrémité proximale montée au cadre rigide via un premier pivot et une extrémité distale se projetant vers le pieu et définissant une surface antidérapante une fois en contact avec le pieu;

un système de sécurité comprenant un levier de sécurité relié au cadre rigide, le système de sécurité étant configuré pour relier l'extrémité distale de chaque bras au levier de sécurité, le levier de sécurité permettant de pivoter simultanément les deux bras entre une position ouverte où la surface antidérapante de chaque bras est éloignée du pieu et une position fermée où la surface antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit retenu par les deux bras de la tête de presse; et

au moins un vérin hydraulique extensible et rétractable connectant la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse, chaque vérin permettant d'appliquer une force sur la tête de presse et enfoncer le pieu dans le sol quand le système de sécurité est activé et que les bras antidérapants sont en position fermée.

L'appareil selon la revendication 1, comprenant une paire de vérins hydrauliques extensibles et rétractables connectant la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse, l'appareil définissant alors un plan de symétrie vertical partageant en deux longitudinalement la chaise de fondation, la tête de presse et la paire de vérins hydrauliques.

3. L'appareil selon la revendication 2, dans lequel chaque premier pivot connecte l'extrémité proximale du bras correspondant à une première terminaison du vérin hydraulique correspondant, une seconde terminaison du vérin étant connectée via un deuxième pivot à la chaise de fondation.

4. L'appareil selon la revendication 3, dans lequel le levier de sécurité comprend un troisième pivot reliant le levier au cadre rigide, une extrémité proximale s'éloignant du troisième pivot le long du plan de symétrie et formant une poignée pour actionner le levier, et une extrémité distale adjacente au troisième pivot.

5. L'appareil selon la revendication 4, dans lequel le système de sécurité comprend en outre : pour chaque bras, une barre horizontale d'une longueur permettant à une extrémité de la barre de venir s'appuyer sous le bras au niveau de son extrémité distale, l'autre extrémité de la barre formant un quatrième pivot avec une première extrémité d'une tige perpendiculaire à la barre, une seconde extrémité de la tige appartenant au plan de symétrie et formant un cinquième pivot avec la seconde extrémité de la tige du bras opposé; et

un élément de liaison appartenant au plan de symétrie et reliant le quatrième pivot des tiges avec l'extrémité distale du levier de façon à ce que lorsque le levier est abaissé, son extrémité distale remonte entraînant via l'élément de liaison les secondes extrémités des tiges vers le haut qui à leur tour déplacent les barres horizontales supportant les bras vers le plan de symétrie jusqu'à ce que les surfaces antidérapantes entrent en contact avec le pieu.

6. L'appareil selon la revendication 5, dans lequel la tête de presse comprend une barre de retenu portée par le cadre rigide au-dessus du levier entre le pivot et l'extrémité proximale du levier de façon à être perpendiculaire au levier, la barre de retenue permettant d'empêcher le levier de se déplacer vers le haut.

7. L'appareil selon la revendication 5 ou 6, dans lequel l'élément de liaison est un ressort.

8. L'appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel l'extrémité distale de chaque bras forme une butée pour retenir la barre horizontale du système de sécurité sous le bras correspondant.

9. L'appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la chaise de fondation comprend en outre au moins une plaque verticale connectée au premier guide de pieu et ayant une pluralité de trous permettant de boulonner ladite au moins plaque verticale à la fondation.

10. L'appareil selon la revendication 9, dans lequel la chaise de fondation est en forme de L comprenant une aile reliée, perpendiculairement à une direction longitudinale du premier guide de pieu, à ladite au moins plaque verticale de façon à former une surface épousant une surface inférieure de la fondation.

11. L'appareil selon la revendication 9 ou 10, dans lequel la chaise de fondation comprend en outre au moins un anneau de renfort pour renforcer le premier guide de pieu, chaque anneau de renfort ayant une section compatible à la section du guide de pieu de façon à ce que le guide de pieu s'insère dans chaque anneau de renfort.

12. L'appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la surface antidérapante appartient à un module de surface interchangeable enchâssé dans l'extrémité distale du bras.

13. L'appareil selon la revendication 12, dans lequel le module de surface interchangeable comprend un matériau polymère résiliant formant la surface antidérapante.

14. L'appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le pieu comprend une pluralité de modules de rallonges et s 'emboîtant l'un dans l'autre de façon à allonger le pieu pour atteindre le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu.

15. L'appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel le pieu défini une section carrée, le premier et second guides de pieu ayant une forme tubulaire de section carrée épousant la section carrée du pieu.

16. L'appareil selon la revendication 15, dans lequel le pieu se termine par un module de pénétration dans le sol de forme pyramidale.

17. Une méthode pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu, ledit pieu servant ensuite à soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment, la méthode comprenant les étapes suivantes :

i. fixer à la fondation une chaise de fondation comprenant un premier guide de pieu adapté pour recevoir le pieu;

ii. se munir d'une tête de presse destinée à être installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation et comprenant :

un second guide de pieu adapté pour recevoir le pieu, le premier et second guides de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les guides de pieu;

un cadre rigide embrassant le second guide de pieu de façon à glisser le long du pieu;

deux bras antidérapants disposés de façon opposée par rapport au pieu, chaque bras comprenant une extrémité proximale montée au cadre rigide de façon à pivoter, et une extrémité distale se projetant vers le pieu et définissant une surface antidérapante une fois en contact avec le pieu; et

un système de sécurité comprenant un levier de sécurité relié au cadre rigide, le système de sécurité étant configuré pour relier l'extrémité distale de chaque bras au levier de sécurité, le levier de sécurité permettant de pivoter chaque bras entre une position ouverte où la surface antidérapante est éloignée du pieu et une position fermée où la surface antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit retenu par la tête de presse;

iii. connecter la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse avec au moins un vérin hydraulique extensible et rétractable;

iv. glisser le pieu dans le second guide de la tête de presse puis dans le premier guide de la chaise de fondation jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol meuble; v. le cas échéant, positionner chaque vérin dans une position étendue maximale; vi. actionner le levier du système de sécurité de façon à ce que les bras de la tête de presse soient en position fermée;

vii. actionner simultanément chaque vérin hydraulique de façon à appliquer une force sur la tête de presse et enfoncent ainsi le pieu dans le sol; et viii. le cas échéant, si le pieu n'a pas atteint le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu; actionner le levier du système de sécurité de façon à ce que les bras de la tête de presse soient en position ouverte, la tête de presse remontant sous l'action de chaque vérin pour revenir à la position étendu maximale; et ix. le cas échéant, répéter les étapes v) à viii) jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu.

Une méthode pour soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment, la méthode incluant les étapes i) à ix) de la méthode revendiquée dans la revendication 16 pour chacun des pieux nécessaires pour soulever et stabiliser la fondation, et comprenant en outre les étapes suivantes :

x. le cas échéant, retirer la paire de vérins et la tête de presse ayant servies à installer les pieux;

xi. soulever la fondation et le bâtiment en exerçant simultanément et de façon contrôlée sur chaque pieu une force inverse sur la chaise de fondation correspondante jusqu'à atteindre une position souhaitée pour la fondation et le bâtiment; et

xii. souder de façon permanente chaque pieu à la chaise de fondation respective afin de stabiliser le bâtiment.

La méthode selon la revendication 18, dans laquelle l'étape xi) consiste à installer un système hydraulique adapté pour s'appuyer sur chaque chaise de fondation, les systèmes hydrauliques étant reliés entre eux de façon à soulever la fondation le long des pieux. 20. Un kit pour enfoncer des pieux le long d'une fondation, le kit comprenant :

une tête de presse telle définie dans la revendication 1 incluant le système de sécurité tel que défini dans la revendication 1;

au moins une chaise de fondation telle que définie dans la revendication 1;

au moins un vérin hydraulique adapté pour connecter une des chaises de fondation à la tête de presse;

optionnellement, au moins un pieu ou une pluralité de modules de pieux s'emboitant l'un dans l'autre pour former un pieu; et

optionnellement, un manuel d'utilisation du kit.

21. Une tête de presse telle définie dans la revendication 1 incluant le système de sécurité tel que défini dans la revendication 1.

22. Une chaise de fondation adaptée pour être fixée à une fondation d'un bâtiment, la

de renfort étant telle que définie dans les revendications 1, 9, 10 ou 11.

Description:
APPAREIL ET METHODE POUR ENFONCER UN PIEU DANS LE SOL AVANT DE SOULEVER ET STABILISER LA FONDATION D'UN BATIMENT

Référence à des demandes parentes

[0001] La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet canadien no. 2,963,531 intitulée « Dispositif pour soulever et stabiliser la fondation d'un bâtiment », déposée le 5 avril 2017 à l'Office de la propriété intellectuelle du Canada. Le contenu de cette demande est incorporé dans la présente demande dans son intégralité.

Domaine de l'invention

[0002] La présente invention concerne essentiellement des systèmes capables de soulever et stabiliser la fondation d'un bâtiment, et en particulier un appareil et une méthode pour enfoncer un pieu dans le sol de façon sécuritaire, le pieu une fois enfoncer dans le sol servant à soulever et stabiliser le bâtiment.

Historique de l'invention

[0003] Les maisons d'habitation et les immeubles de faible hauteur sont érigés sur des fondations qui peuvent ne pas être en contact direct avec une strate souterraine stable et porteuse, comme par exemple un substratum rocheux. Ces fondations sont généralement des dalles de béton ou comprennent une semelle sur laquelle repose un mur de fondation. La fondation est généralement plus large que le mur de fondation afin de répartir le poids de la structure sur une plus grande surface de la terre porteuse. Par conséquent, la stabilité de ces structures dépend de la stabilité du sol sous la fondation. Avec le temps, la stabilité du sol sous-jacent peut changer pour de nombreuses raisons, telles que des changements dans la nappe phréatique, le compactage du sol, les mouvements du sol ou autres. Lorsque la stabilité du support change, la fondation se déplace ou se stabilise. Non seulement les fondations de soutien se séparent et se déplacent, mais les parties aériennes de la structure se séparent également, ce qui crée des fissures disgracieuses et d'autres traits indésirables. L'affaissement des structures du bâtiment est un phénomène courant qui peut être extrêmement dévastateur pour l'intégrité de la structure en réduisant la valeur de la propriété.

[0004] Les dispositifs et les méthodes courants pour corriger l'affaissement des fondations consistent à utiliser des vérins hydrauliques conjointement avec des piliers pour soulever les fondations. Les piliers, également appelées piles ou pieux, sont enfoncés dans le sol par des mécanismes hydrauliques jusqu'à ce que la pile atteigne le substrat rocheux ou jusqu'à ce que la résistance de la pile soit égale au poids de compression de la structure. Une fois que ces piliers sont fixés dans une strate souterraine stable ou dans plusieurs strates souterraines stables, un soulèvement supplémentaire par les vérins hydrauliques augmente le niveau de la fondation. Lorsque la fondation est élevée au niveau souhaité, les pieux sont fixés en permanence à la fondation. Les vérins hydrauliques sont ensuite retirés. Cette méthode de correction du niveau d'une fondation nécessite généralement l'excavation d'un trou adjacent ou sous la fondation pour positionner et faire fonctionner l'équipement de levage.

[0005] Diverses méthodes de soutien et de stabilisation des fondations ont été développées, certaines d'entre elles ayant plus de succès que d'autres. Certains problèmes de sécurité demeurent et il existe toujours un besoin pour un appareil et une méthode qui garantissent un niveau de sécurité élevé.

Sommaire de l'invention

[0006] Ce sommaire est fourni pour présenter une sélection de concepts sous une forme simplifiée qui sont décrits plus en détail ci-dessous dans la description détaillée. Le présent résumé n'a pas pour but d'identifier les principales caractéristiques ou caractéristiques essentielles de l'objet revendiqué, ni d'être utilisé pour aider à déterminer la portée de l'objet revendiqué.

[0007] Selon un premier aspect, l'invention consiste en un appareil pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu, ledit pieu servant ensuite à soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment. L'appareil comprend une chaise de fondation adaptée pour être fixée à la fondation et comprenant un premier guide de pieu adapté pour recevoir le pieu en position verticale; et une tête de presse adaptée pour être installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation. La tête de presse comprend un second guide de pieu adapté pour recevoir le pieu, le premier et second guides de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les guides de pieu; un cadre rigide solidaire du second guide de pieu et entourant le second guide de pieu de façon à glisser le long du pieu; et deux bras antidérapants disposés de façon opposée par rapport au pieu, chaque bras comprenant une extrémité proximale montée au cadre rigide via un premier pivot et une extrémité distale se proj étant vers le pieu et définissant une surface antidérapante une fois en contact avec le pieu. L'appareil comprend en outre un système de sécurité comprenant un levier de sécurité relié au cadre rigide, le système de sécurité étant configuré pour relier l'extrémité distale de chaque bras au levier de sécurité, le levier de sécurité permettant de pivoter simultanément les deux bras entre une position ouverte où la surface antidérapante de chaque bras est éloignée du pieu et une position fermée où la surface antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit retenu par les deux bras de la tête de presse. L'appareil comprend aussi au moins un vérin hydraulique extensible et rétractable connectant la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse, chaque vérin permettant d'appliquer une force sur la tête de presse et enfoncer le pieu dans le sol quand le système de sécurité est activé et que les bras antidérapants sont en position fermée.

[0008] Selon un mode de réalisation préféré, l'appareil comprend une paire de vérins hydrauliques extensibles et rétractables connectant la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse, l'appareil définissant alors un plan de symétrie vertical partageant en deux longitudinal ement la chaise de fondation, la tête de presse et la paire de vérins hydrauliques. Chaque premier pivot peut être préférentiellement connecté l'extrémité proximale du bras correspondant à une première terminaison du vérin hydraulique correspondant, une seconde terminaison du vérin étant connectée via un deuxième pivot à la chaise de fondation.

[0009] Selon un mode de réalisation préféré, le levier de sécurité peut aussi comprendre un troisième pivot reliant le levier au cadre rigide, une extrémité proximale s 'éloignant du troisième pivot le long du plan de symétrie et formant une poignée pour actionner le levier, et une extrémité distale adjacente au troisième pivot. Préférentiellement, le système de sécurité comprend en outre pour chaque bras, une barre horizontale d'une longueur permettant à une extrémité de la barre de venir s'appuyer sous le bras au niveau de son extrémité distale, l'autre extrémité de la barre formant un quatrième pivot avec une première extrémité d'une tige perpendiculaire à la barre, une seconde extrémité de la tige appartenant au plan de symétrie et formant un cinquième pivot avec la seconde extrémité de la tige du bras opposé; et un élément de liaison, par exemple un ressort, appartenant au plan de symétrie et reliant le quatrième pivot des tiges avec l'extrémité distale du levier de façon à ce que lorsque le levier est abaissé, son extrémité distale remonte entraînant via l'élément de liaison les secondes extrémités des tiges vers le haut qui à leur tour déplacent les barres horizontales supportant les bras vers le plan de symétrie jusqu'à ce que les surfaces antidérapantes entrent en contact avec le pieu.

[0010] Selon un mode de réalisation préféré, la tête de presse comprend aussi une barre de retenu portée par le cadre rigide au-dessus du levier entre le pivot et l'extrémité proximale du levier de façon à être perpendiculaire au levier, la barre de retenue permettant d'empêcher le levier de se déplacer vers le haut.

[0011] Selon un mode de réalisation préféré, l'extrémité distale de chaque bras forme une butée pour retenir la barre du système de sécurité sous le bras correspondant.

[0012] Selon un mode de réalisation préféré, la chaise de fondation comprend aussi au moins une plaque verticale connectée au premier guide de pieu et ayant une pluralité de trous permettant de boulonner ladite au moins plaque verticale à la fondation. Préférentiellement, la chaise de fondation est en forme de L comprenant une aile reliée, perpendiculairement à une direction longitudinale du premier guide de pieu, à ladite au moins plaque verticale, l'aile formant ainsi une surface épousant une surface inférieure de la fondation. La chaise de fondation peut comprendre en outre au moins un anneau de renfort pour renforcer le premier guide de pieu, chaque anneau de renfort ayant une section compatible à la section du guide de pieu de façon à ce que le guide de pieu s'insère dans chaque anneau de renfort.

[0013] Selon un mode de réalisation préféré, la surface antidérapante du bras appartient à un module de surface interchangeable enchâssé dans l'extrémité distale du bras. Préférentiellement, le module de surface interchangeable comprend un matériau polymère résiliant, par exemple du caoutchouc, formant la surface antidérapante.

[0014] Selon un mode de réalisation préféré, le pieu comprend une pluralité de modules de rallonges et s'emboitant l'un dans l'autre de façon à allonger le pieu pour atteindre le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu.

[0015] Selon un mode de réalisation préféré, le pieu défini une section carrée, le premier et second guides de pieu ayant une forme tubulaire de section carrée épousant la section carrée du pieu. Préférentiellement, le pieu se termine par un module de pénétration dans le sol de forme pyramidale.

[0016] Selon un deuxième aspect, l'invention consiste en une méthode pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu, ledit pieu servant ensuite à soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment. La méthode comprenant les étapes suivantes :

i. fixer à la fondation une chaise de fondation comprenant un premier guide de pieu adapté pour recevoir le pieu;

ii. se munir d'une tête de presse destinée à être installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation et comprenant :

un second guide de pieu adapté pour recevoir le pieu, le premier et second guides de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les guides de pieu;

un cadre rigide embrassant le second guide de pieu de façon à glisser le long du pieu; et

deux bras antidérapants disposés de façon opposée par rapport au pieu, chaque bras comprenant une extrémité proximale montée au cadre rigide de façon à pivoter, et une extrémité distale se projetant vers le pieu et définissant une surface antidérapante une fois en contact avec le pieu; la tête de presse supportant :

un système de sécurité comprenant un levier de sécurité relié au cadre rigide, le système de sécurité étant configuré pour relier l'extrémité distale de chaque bras au levier de sécurité, le levier de sécurité permettant de pivoter chaque bras entre une position ouverte où la surface antidérapante est éloignée du pieu et une position fermée où la surface antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit retenu par la tête de presse;

iii. connecter la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse avec au moins un vérin hydraulique extensible et rétractable;

iv. glisser le pieu dans le second guide de la tête de presse puis dans le premier guide de la chaise de fondation jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol meuble; v. le cas échéant, positionner chaque vérin dans une position étendue maximale; vi. actionner le système de sécurité de façon à être en position fermée;

vii. actionner simultanément chaque vérin hydraulique de façon à appliquer une force sur la tête de presse et enfoncent ainsi le pieu dans le sol; et viii. le cas échéant, si le pieu n'a pas atteint le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu; actionner le levier du système de sécurité de façon à ce que les bras de la tête de presse soient en position ouverte, la tête de presse remontant sous l'action de chaque vérin pour revenir à la position étendu maximale; et ix. le cas échéant, répéter les étapes v) à viii) jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu.

[0017] Selon un troisième aspect, l'invention consiste en méthode pour soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment, la méthode incluant les étapes i) à ix) de la méthode défini ci- dessus pour chacun des pieux nécessaires pour soulever et stabiliser la fondation. La méthode pour soulever et stabiliser la fondation comprend en outre les étapes suivantes :

x. le cas échéant, retirer chaque vérin et la tête de presse ayant servis à installer un dernier desdits pieux;

xi. soulever la fondation et le bâtiment en exerçant simultanément et de façon contrôlée sur chaque pieu une force inverse sur la chaise de fondation correspondante jusqu'à atteindre une position souhaitée pour la fondation et le bâtiment; et

xii. souder de façon permanente chaque pieu à la chaise de fondation respective afin de stabiliser le bâtiment.

[0018] Selon un mode de réalisation préféré, dans laquelle l'étape xi) consiste à installer un système hydraulique adapté pour s'appuyer sur chaque chaise de fondation, les systèmes hydrauliques étant reliés entre eux de façon à soulever la fondation le long des pieux.

[0019] Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un kit pour enfoncer des pieux le long d'une fondation, le kit comprenant :

une tête de presse telle définie ici incluant le système de sécurité tel que défini ici; au moins une chaise de fondation telle que définie ici;

- au moins un vérin hydraulique adapté pour connecter une des chaises de fondation à la tête de presse;

optionnellement, au moins un pieu ou une pluralité de modules de pieux s'emboitant l'un dans l'autre pour former un pieu; et

optionnellement, un manuel d'utilisation du kit.

[0020] Selon un cinquième aspect, l'invention concerne la tête de presse telle définie ici incluant le système de sécurité tel que défini ici.

[0021] Selon un sixième aspect, l'invention concerne une chaise de fondation adaptée pour être fixée à une fondation d'un bâtiment, la chaise de renfort étant telle que définie ici.

[0022] Avantageusement, le système de sécurité de l'appareil pour enfoncer les pieux est activé ou désactivé par l'opérateur grâce au levier de sécurité en même temps que l'opérateur contrôle le système hydraulique enfonçant le pieu dans le sol meuble, assurant ainsi un contrôle total lors de l'enfoncement des pieux et bien au-delà des normes de sécurité d'aujourd'hui.

[0023] Les caractéristiques de la présente invention qui sont considérées comme nouvelles et inventives seront décrites avec plus de détails dans les revendications présentées ci-après.

Description des dessins [0024] Les avantages, objectifs et caractéristiques de la présente invention seront plus facilement observables en se référant à la description détaillée suivante qui sera faite à l'aide des figures dans lesquelles :

[0025] La Figure 1 illustre un appareil pour enfoncer des pieux installé le long d'une fondation selon un aspect préférentiel de l'invention;

[0026] La Figure 2 illustre un appareil pour enfoncer des pieux selon un aspect préférentiel de l'invention, en perspective (A), de coté (B) et de face (C);

[0027] Les Figures 3A et 3B illustre une tête de presse incluant le système de sécurité selon un aspect préférentiel de l'invention;

[0028] La Figure 4 illustre une tête de presse incluant le système de sécurité vue de haut selon un aspect préférentiel de l'invention;

[0029] La Figure 5 est une vue en coupe d'une tête de presse selon la ligne V-V de la Figure

4;

[0030] La Figure 6 illustre les bras de la tête de presse selon un aspect préférentiel de l'invention;

[0031] Les Figures 7A, 7B, 7C, 7D, 7E et 7F illustrent différente chaises de fondation selon différents aspects préférentiels de l'invention;

[0032] La Figure 8 illustre un module de pénétration pyramidal du pieu vu en perspective arrière (A) ou en perspective avant (B) selon un aspect préférentiel de l'invention;

[0033] La Figure 9 illustre le module de pénétration pyramidal du pieu de la Figure 8 en vue de côté;

[0034] La Figure 10 est une vue en coupe selon la ligne X-X de la Figure 9;

[0035] La Figure 11 est une vue en coupe selon la ligne XI-XI de la Figure 9;

[0036] La figure 12 est un organigramme illustrant la méthode pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu selon un aspect préférentiel de l'invention; et

[0037] La figure 13 est un organigramme illustrant la méthode pour soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment selon un aspect préférentiel de l'invention. Description détaillée de l'incarnation préférée

[0038] Un nouvel appareil et méthode seront décrits ci-après. Même si l'invention sera décrite en prenant pour exemple une ou plusieurs incarnations préférées, il est important de comprendre que ces incarnations préférées sont utilisées afin d'illustrer l'invention et non afin d'en limiter la portée.

[0039] Tel qu'illustré dans la Figure 1, l'invention consiste selon un premier aspect en un appareil (1) pour enfoncer un pieu (3) dans un sol meuble (5) jusqu'à un sol suffisamment dur (7) pour soutenir le pieu, par exemple un substrat rocheux ou jusqu'à ce que la résistance de la pile soit égale au poids de compression de la structure à soulever. Le pieu (3) une fois enfoncé jusqu'au sol (7) sera utilisé en collaboration avec d'autres pieux installer de la même manière pour soulever et stabiliser une fondation (9) d'un bâtiment (11) selon la méthode qui sera décrite plus en détail ci-après.

[0040] Tel qu'illustré sur la Figure 1, la fondation comprend généralement un mur extérieur vertical (91) et une surface inférieure horizontale (93) ou perpendiculaire au mur extérieur. Les fondations sont généralement constituées de dalles de béton ou comprennent une semelle (95) sur laquelle repose un mur de fondation. La semelle (95) est généralement plus large que le mur de fondation (93) afin de répartir le poids de la structure sur une plus grande surface de la terre porteuse. Dans la mesure où la présente invention permet in fine de soulever la fondation d'un bâtiment pour stabiliser le niveau ou l'horizontalité du bâtiment, il faut comprendre que les termes « vertical » et « horizontal » sont donnés à titre indicatif de la direction des éléments décrits les uns par rapport aux autres, en prenant comme référentiel l'horizontalité de la base de la fondation.

[0041] Le pieu (3) peut être en un seul morceau, mais généralement il est divisé en plusieurs modules (31) qui s'emboitent les uns aux autres de façon à allonger le pieu (3) au fur et à mesure que ce dernier est enfoncé dans le sol meuble (5) afin de pouvoir atteindre le sol dur (7). Le pieu (3) se termine généralement par un module de pénétration (40) en forme de pointe afin de faciliter la pénétration du pieu dans le sol meuble. Les modules des pieux et de pénétration seront décrits plus en détails ci-après en référence aux Figures 8 à 11.

[0042] L'appareil pour enfoncer les pieux (1) comprend en premier lieu une chaise de fondation (13) adaptée pour être fixée à la fondation (9), généralement par boulonnage de la chaise au mur (91) de la fondation. La chaise est généralement fabriquée de plaques et éléments d'acier soudés entre eux. Tel que détaillé sur les Figures 2 et 7, la chaise de fondation (13) comprend un premier guide de pieu (131), généralement vertical, adapté pour recevoir le pieu (3) en position verticale. Le guide (131) peut être un élément tubulaire dont la section est compatible à la section du pieu correspondant afin de pouvoir glisser et guider le pieu verticalement. Le pieu montré ici est de section carrée et par conséquent la section du guide est aussi carrée. On comprendra que d'autres formes de section de pieu et de guide peuvent être envisagées sans sortir de l'étendu de la protection conférée par l'invention. Par exemple, les pieux et les guides de pieu peuvent avoir peuvent avoir une forme cylindrique.

[0043] Les figures 7 A à 7F décrivent trois options de chaises de fondations (13) qui permettent une installation de la chaise en fonction de la forme ou la nature de la fondation et de la base de celle-ci. Selon un mode de réalisation préféré, la chaise de fondation peut comprendre aussi une plaque verticale (132), en général deux plaques soudées de part et d'autres du guide de pieu (131) et ayant une pluralité de trous (133) permettant de boulonner la chaise de fondation (13) à la fondation (9), en particulier au mur vertical (91) de cette dernière. La chaise de fondation peut comprendre en outre des éléments de fixation (134) munis d'orifices (135) pour fixer par pivot le ou les vérins hydrauliques à la chaise. Préférentiellement, tel qu'illustré sur les Figures 7 A ou 7D, la chaise de fondation peut être en forme de L comprenant une aile perpendiculaire (135) à la direction longitudinale du premier guide de pieu (131) de façon à former une surface (136) épousant la surface inférieure de la fondation (93). L'aile (135) permet d'augmenter le support et le contact entre la chaise et la fondation lors de l'élévation de celle-ci. De plus, la chaise de renfort peut comprendre un point de soudure (138), généralement un orifice positionné sur la surface avant du premier guide de pieu, afin de faciliter et/ou permettre la fixation du pieu à la chaise de renfort par soudage.

[0044] Tel qu'illustré sur les Figures 7D à 7E, la chaise de fondation (13) peut aussi comprendre au moins un anneau de renfort (139) pour renforcer le premier guide de pieu (131), chaque anneau de renfort ayant une section compatible à la section du guide de pieu de façon à ce que le guide de pieu s'insère dans chaque anneau de renfort. Si le premier guide long est long, comme l'exemple de la Figure 7E, deux anneaux de renforts (139) seront soudés aux deux extrémités opposées du guide de pieu (131).

[0045] Tel qu'illustré sur la Figure 1, et plus en détail sur les Figures 2 à 6, l'appareil comprend aussi une tête de presse (15) adaptée pour être installée à une distance donnée au- dessus de la chaise de fondation (13). Cette distance est relative à la longueur des vérins utilisés. La tête de presse (15) comprend un second guide de pieu (151) adapté pour recevoir le pieu (3). Les premier et second guides de pieu (131, 151) sont alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les guides de pieu. La tête de presse (15) comprend aussi un cadre rigide (152) solidaire du second guide de pieu (151) et entourant le second guide de pieu de façon à glisser le long du pieu. Deux bras antidérapants (153) sont disposés de façon opposée par rapport au pieu. Chaque bras comprend une extrémité proximale (154) montée au cadre rigide via un premier pivot (PI) et une extrémité distale (155) se projetant vers le pieu et définissant une surface antidérapante (156) une fois en contact avec le pieu (3). Tel qu'illustré sur les Figures 5 et 6, la surface antidérapante (156) peut appartenir à un module de surface interchangeable (157) enchâssé dans l'extrémité distale (155) du bras (153). Le module peut être constitué d'un matériau polymère résiliant, par exemple de type caoutchouc, afin de favoriser l'effet antidérapant de la surface (156). L'opérateur pourra facilement changer le module de surface (157) quand ce dernier deviendra trop usé après utilisation. La surface du module de surface pourra être adaptée à la surface exposée du pieu (3) en contact. Une surface plate sera préférée pour un pieu de section carrée tel qu'illustré dans les figures. Une surface antidérapante de forme concave pourra être préférée pour un pieu de section tubulaire ou circulaire.

[0046] Tel qu'illustré sur les Figures 3 et 4, les bords opposés du cadre rigide (152) peuvent former une paire de poignées (165) permettant de facilement manipuler et de façon sécuritaire la tête de presse (15) lors du montage et démontage de l'appareil (1).

[0047] L'appareil (1) comprend en outre un système de sécurité (20) comprenant un levier de sécurité (201) qui permet à l'opérateur d'actionner de façon sécuritaire la tête de presse (15) lors de l'enfoncement du pieu. Le système de sécurité (2) est relié au cadre rigide (152) et est configuré pour relier l'extrémité distale (155) de chaque bras (153) au levier de sécurité (201). Le levier de sécurité (201) permet de faire pivoter simultanément les deux bras entre une position ouverte ou inactive dans laquelle la surface antidérapante (156) de chaque bras (153) est éloignée du pieu et ce dernier peut alors glisser au travers du guide pieu (151), et une position fermée ou active dans laquelle la surface antidérapante (156) des deux bras est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit retenu par les deux bras de la tête de presse formant une mâchoire.

[0048] L'appareil (1) comprend aussi au moins un vérin hydraulique (30) extensible et rétractable connectant la chaise de fondation (13) au cadre rigide (152) de la tête de presse (15), chaque vérin permettant d'appliquer une force sur la tête de presse et enfoncer le pieu dans le sol quand le système de sécurité est activé et que les bras antidérapants sont en position fermée ou active. Selon le mode de réalisation préféré illustré sur les Figures, l'appareil (1) comprend une paire de vérins hydrauliques (30) extensibles et rétractables connectant la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse. L'appareil (1) défini alors un plan de symétrie vertical (S sur la Figure 2C) partageant en deux longitudinalement la chaise de fondation, la tête de presse et la paire de vérins hydrauliques. Pour chaque vérin hydraulique (30), une première terminaison du vérin (301) est connectée à la tête de presse au niveau de l'extrémité proximale du bras (154) correspondant et la terminaison opposée du vérin (302) est connectée via un deuxième pivot (P2) à la chaise de fondation. Chaque vérin hydraulique (30) peut comprendre une poignée (303) afin de manipuler facilement et de façon sécuritaire chaque vérin lors du montage ou démontage de l'appareil (1).

[0049] Tel qu'illustré en particulier sur les Figures 2 à 6, la première terminaison du vérin (301) est connectée à la tête de presse via le même premier pivot (PI) aussi utilisé pour maintenir et pivoter le bras correspondant de la tête de presse. L'extrémité proximale (154) de chaque bras définit un U inversé (158) suffisamment large pour accueillir la terminaison du vérin (30). Les parois du U inversé qui se font face sont chacune munies d'un orifice (159) alignés. Des orifices similaires (160) sont présents sur le cadre rigide (152). Finalement, la terminaison (301) du vérin (30) est munie d'un orifice identique. Le pivot (PI) est alors formé par une clef (161), en forme de tube, configurée pour s'insérer dans tous les orifices alignés du cadre rigide (160), les orifices de l'extrémité proximale du bras en forme de U inversé (159) et de la terminaison (301) du vérin. La clef (161) peut être munie à une extrémité d'un anneau de retenu (162) et à l'extrémité opposée d'une goupille de sécurité (163). L'opérateur peut alors facilement démonter l'appareil en retirant la goupille de sécurité, puis en retirant la clef à l'aide de l'anneau de retenu en tirant sur ce dernier afin de supprimer le pivot (PI). Les bras et les vérins sont alors séparer du cadre rigide. Inversement, la clef permet un remontage facile et rapide de l'appareil quand ce dernier doit être déplacé pour enfoncer un autre pieu.

[0050] La présente invention a comme avantage d'inclure un levier de sécurité (201) facilement manœuvrable par l'opérateur. Selon un mode de réalisation préféré illustrée sur les Figures 2 à 6, le levier de sécurité (201) est relié au cadre rigide (152) via un troisième pivot (P3). L'extrémité proximale (202) du levier (201) s'éloigne du troisième pivot (P3) le long du plan de symétrie et peut comprendre une poignée (203) pour actionner le levier. L'extrémité distale (204) du levier (201) est adjacente au troisième pivot (P3). La tête de presse (15) comprend une barre de retenu (205) portée par le cadre rigide (152) au-dessus du levier entre le pivot (P3) et l'extrémité proximale (202) de façon à être perpendiculaire au levier pour limiter le déplacement de ce dernier vers le haut, évitant ainsi d'endommager le système de sécurité (20). En effet, lors de l'enfoncement d'un pieu et du déplacement de la tête de presse vers le bas sous l'effet des vérins, le levier pourrait être accroché ou retenu ce qui entraînerait l'ouverture des bras avant que le vérin n'ait atteint sa position contractée maximale.

[0051] Le système de sécurité (20) de l'appareil (1) comprend aussi pour chaque bras, une barre horizontale (206) d'une longueur permettant à une extrémité de la barre de venir s'appuyer sous le bras (153) au niveau de son extrémité distale, l'autre extrémité de la barre (206) formant un quatrième pivot (P4) avec une première extrémité d'une tige (207) perpendi cul aire à la barre. La seconde extrémité de la tige (207) appartient au plan de symétrie (S) et forme un cinquième pivot (P5) avec la seconde extrémité de la tige du bras opposé (voir Fig. 3A). Le cinquième pivot (P5) et l'extrémité distale (204) du levier sont reliés par un élément de liaison, par exemple un ressort (208) appartenant au plan de symétrie. Lorsque le levier est abaissé, son extrémité distale (204) remonte entraînant via l'élément de liaison les secondes extrémités des tiges (207) vers le haut qui à leur tour déplacent les barres horizontales (206) supportant les bras (153) vers le plan de symétrie jusqu'à ce que les surfaces antidérapantes (156) entrent en contact avec le pieu (3).

[0052] Selon un mode de réalisation préféré et illustré sur les Figures 5 et 6, l'extrémité distale de chaque bras (155) peut former une butée (164) pour retenir la barre horizontale (206) du système de sécurité sous le bras (153) correspondant.

[0053] Tel que montré sur la Figure 1, les pieux (3) qui seront enfoncer dans le sol peuvent comprendre plusieurs modules de rallonges (31) s'emboitant l'un dans l'autre (32) de façon à allonger le pieu suffisamment pour atteindre le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu. Sur les Figures, le pieu (3) défini une section carrée, le premier et second guides de pieu ayant une forme tubulaire de section carrée épousant la section carrée du pieu. Préférentiellement, le pieu se termine par un module de pénétration dans le sol (40). La forme pyramidale illustrée sur les Figures 1 et 8 à 11 favorise une pénétration rectiligne dans le sol meuble (5). La pyramide à quatre cotés (401) comprend une base (402) adaptée pour former une section maie qui s'emboite dans un premier module de pieu (31) de section carrée formant une section femelle compatible (non montrée). La solidité de la base est renforcée, et l'emboîtement et le maintien du module de pénétration sur le pieu est favorisée, par la présence de tubulures (403) formant les quatre coins de la base (402). Les tubulures sont configurées pour s'emboiter dans des rigoles compatibles (non montrées) d'une section femelle du pieu. Les modules de rallonges des pieux peuvent comprendre une section maie similaire à la base du module de pénétration et une section femelle opposée pour accueillir la section maie du module suivant. Tel que montré sur les Figures 8 à 11, la section de la base (402) peut se rétrécir en s'éloignant de la tête pyramidale afin de favoriser l'emboîtement du module de pénétration dans le premier module de pieu (31). Finalement, la pointe de la pyramide (405) peut avoir une surface plate renforçant la solidité de la pointe tout en assurant un meilleur contact entre le pieu et le sol suffisamment dur (7) pour soutenir le pieu (3).

[0054] Selon un deuxième aspect de l'invention illustrée par l'organigramme de la Figure 12, il est décrit une méthode pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu, par exemple un sol rocheux. Le pieu en collaboration avec d'autres pieux enfoncés de la même manière servent ensuite à soulever et stabiliser la fondation du bâtiment.

[0055] La méthode (1000) comprenant les étapes suivantes :

i. fixer à la fondation la chaise de fondation, par exemple par boulonnage de la chaise au béton de la fondation, la chaise comprenant un premier guide de pieu adapté pour recevoir le pieu (1001);

ii. se munir d'une tête de presse destinée à être installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation (1002), la tête de presse comprenant : un second guide de pieu adapté pour recevoir le pieu, le premier et second guides de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les guides de pieu;

un cadre rigide embrassant le second guide de pieu de façon à glisser le long du pieu; et

deux bras antidérapants disposés de façon opposée par rapport au pieu, chaque bras comprenant une extrémité proximale montée au cadre rigide de façon à pivoter, et une extrémité distale se projetant vers le pieu et définissant une surface antidérapante une fois en contact avec le pieu; et la tête de presse supportant :

un système de sécurité comprenant un levier de sécurité relié au cadre rigide, le système de sécurité étant configuré pour relier l'extrémité distale de chaque bras au levier de sécurité, le levier de sécurité permettant de pivoter chaque bras entre une position ouverte où la surface antidérapante est éloignée du pieu et une position fermée où la surface antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit retenu par la tête de presse;

iii. connecter la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse via au moins un vérin hydraulique extensible et rétractable, de préférence une paire de vérins (1003);

iv. glisser le pieu dans le second guide de la tête de presse puis dans le premier guide de la chaise de fondation jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol meuble

(1004) ;

v. le cas échéant, positionner chaque vérin dans une position étendue maximale

(1005) ;

vi. actionner le levier du système de sécurité de façon à être en position fermée

(1006) ;

vii. actionner simultanément chaque vérin hydraulique de façon à ce que ces derniers appliquent une force sur la tête de presse et enfoncent ainsi le pieu dans le sol (1007); et

viii. le cas échéant, si le pieu n'a pas atteint le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu; actionner le levier du système de sécurité de façon à être en position ouverte, permettant ainsi de libérer les bras de la tête de presse, cette dernière remontant sous l'action des vérins pour revenir à la position étendu maximale (1008); et

ix. le cas échéant, répéter les étapes v) à viii) jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol suffisamment dur pour soutenir le pieu (1009).

[0056] Selon un troisième aspect, l'invention consiste en méthode pour soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment (2000). La méthode comprend en premier lieu les étapes i) à ix) de la méthode définie ci-dessus pour enfoncer le long de la fondation les pieux nécessaires pour soulever et stabiliser la fondation. La méthode pour soulever et stabiliser la fondation comprend en outre les étapes suivantes :

x. le cas échéant, retirer la paire de vérins et la tête de presse ayant servies à installer un dernier pieu des pieux nécessaires pour soulever et stabiliser la fondation (2001);

xi. soulever la fondation et le bâtiment en exerçant simultanément et de façon contrôlée sur chaque pieu une force inverse sur la chaise de fondation correspondante jusqu'à atteindre une position souhaitée pour la fondation et le bâtiment (2002); et xii. souder de façon permanente chaque pieu à la chaise de fondation respective afin de stabiliser le bâtiment (2003).

[0057] Selon un mode de réalisation préféré, l'étape xi) (2002) consiste à installer un ensemble de systèmes hydrauliques, chaque système étant adapté pour s'appuyer sur une des chaises de fondation installé en collaboration avec le pieu retenu verticalement par le premier guide pieu. Les systèmes hydrauliques sont reliés entre eux de façon à fonctionner simultanément et sous contrôle de l'opérateur afin de soulever la fondation le long des pieux.

[0058] Selon un autre aspect, l'invention concerne un kit pour enfoncer des pieux le long d'une fondation, le kit comprenant :

- une tête de presse telle définie ci-dessus incluant le système de sécurité tel que défini ici;

au moins une chaise de fondation telle que définie ci-dessus;

au moins un vérin hydraulique, préférentiellement une paire de vérins hydraulique, adaptés pour connecter une des chaises de fondation à la tête de presse; - optionnellement, au moins un pieu ou une pluralité de modules de pieux tels que définis ici; et

optionnellement, un manuel d'utilisation du kit.

[0059] Selon un autre aspect, l'invention concerne la tête de presse telle définie ici incluant le système de sécurité tel que défini ici. L'invention concerne aussi les chaises de fondations décrites ici.

[0060] Avantageusement, le système de sécurité de l'appareil pour enfoncer les pieux est activé ou désactivé par l'opérateur grâce au levier de sécurité en même temps que l'opérateur contrôle le système hydraulique enfonçant le pieu dans le sol meuble, assurant ainsi un contrôle total lors de l'enfoncement des pieux et bien au-delà des normes de sécurité d'aujourd'hui.

[0061] Bien qu'elle ait été décrite à l'aide d'une ou plusieurs incarnations préférées, il faut bien comprendre que la présente invention peut être utilisée, employée et/ou incarnée dans une multitude d'autres formes. Ainsi, les revendications qui suivent doivent être interprétées de façon à inclure ces différentes formes tout en restant à l'extérieur des limites fixées par l'art antérieur.