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Title:
METHOD AND DEVICE FOR CONSTRUCTING THIN WALLS IN THE GROUND
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1992/020873
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention discloses a method and device for constructing continuous thin walls in the ground of the type where a vertical beam or sheet pile is driven into the ground by vibration successively along the line of the wall being constructed. Said vertical beam or sheet pile comprises, at its bottom end, a device for injecting a grout into the ground which, after solidification, forms the thin wall. The method is characterized in that at least one jet (12) of liquid at very high pressure, directed substantially in the plane of the wall being constructed, is introduced at the bottom end of the beam (1).

Inventors:
Volk, Dieter
Application Number:
PCT/FR1992/000426
Publication Date:
November 26, 1992
Filing Date:
May 14, 1992
Export Citation:
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Assignee:
Compagnie, Sol DU.
International Classes:
E02D5/18; E02D7/24; (IPC1-7): E02D5/18; E02D7/24
Foreign References:
DE2844794A11980-04-24
FR2316383A11977-01-28
FR2421993A11979-11-02
US3802203A1974-04-09
GB1558694A1980-01-09
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 4, no. 154 (M-38)28 Octobre 1980 & JP,A,55 105 021 ( SHIGEO ) 12 Août 1980
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Procédé pour réaliser des parois minces continues dans le s du type dans lequel on enfonce par vibrations, successivement dans le so le long du parcours de la paroi réalisée, une poutre verticale ou palplanc qui comporte à sa partie inférieure un dispositif pour injecter dans le s un coulis qui, après solidification, constitue la paroi mince, procé caractérisé par le fait que l'on envoie à la partie inférieure de la pout (1) au moins un jet (12,12a.,18) de liquide à très haute pression diri sensiblement dans le plan de la paroi à réaliser.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait q le coulis est injecté avec une pression relativement faible de quelqu 2 dizaines de kilos par cm .
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisé par le fait que le liquide est projeté à une très haute pressio 2 d'environ quelques centaines de kilos par cm .
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le liquide à très haute pression est constitu par un coulis contenant du ciment ou un autre produit durcissant, ainsi qu des agrégats, ledit coulis constituant la paroi mince après solidification.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que le liquide à très haute pression est de l'eau.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'on injecte un gaz sous pression, tel que d l'air, au voisinage du point d'injection du liquide à très haute pression.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le jet de liquide à très haute pression es dirigé vers l'aval, en direction de la partie de la paroi qui reste réaliser.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le jet (12) de liquide à très haute pression es situé endessous de la poutre (1) .
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'on projette un jet de coulis à très haut pression à la partie inférieure de la poutre vers l'amont, en direction d la paroi qui a déjà été réalisée.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisé par le fait que le jet à très haute pression est proje sensiblement horizontalement.
11. Appareil pour réaliser des parois minces dans le sol par procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, du type comporta une poutre verticale de préférence à section en H actionnée par vibrobatteur, qui est munie à sa partie inférieure d'un dispositif po injecter du coulis, cet appareil étant caractérisé par le fait qu' comporte, à sa partie inférieure, au moins un dispositif (11,11a) po projeter un liquide à très haute pression dans le plan de la paroi mince cours de réalisation.
12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé par le fa que le dispositif (11) pour projeter un liquide à très haute pression da le plan de la paroi est disposé endessous et en arrière de l'extrémi inférieure de la poutre (1), de manière à ce que le jet de fluide à tr haute pression (12) soit envoyé vers l'aval, endessous de la poutre.
13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 et 1 caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de projection (li de liquide à très haute pression disposé à la partie inférieure de la pout (1) du côté de la partie de la paroi qui n'est pas encore réalisé.
14. Appareil selon l'une quelconque des revendicatio précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif projection (7) de coulis à très haute pression qui est dirigé vers la part de la paroi déjà réalisée.
15. Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 à 1 caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif pour injecter de l'a au voisinage du jet de liquide à très haute pression.
Description:
Procédé pour la réalisation de parois minces dan le sol et dispositif pour sa mise en oeuyre

La présente invention est relative à un nouveau procédé pour réalisation de parois minces dans le sol et à un dispositif pour la mise oeuvre de ce procédé.

On sait que l'on est amené à réaliser dans le sol des paro minces en coulis pour constituer notamment des barrières continues étanch à l'eau.

De telles parois peuvent avoir moins d'une dizaine de centimètr d'épaisseur et une hauteur de plus de 10 mètres.

Pour les réaliser, il est déjà connu d'utiliser une poutre palplanche ayant une section généralement en forme de H qui est enfonc dans le sol à l'aide d'un vibreur le long du trajet de la paroi que l' désire réaliser. En même temps on injecte à la partie inférieure de poutre un coulis à base de ciment ou d'un autre produit durcissant po réaliser la paroi mince à la place de la poutre et au voisinage de celle-c L'injection peut également être effectuée lors de la remontée de la poutre.

Selon ce procédé connu, le coulis est injecté à une pression p

2 élevée, par exemple de quelques dizaines de kilos par cm , qui e suffisante pour maintenir le terrain et constituer la paroi mince.

Ce procédé présente l'inconvénient d'être relativement long mettre en oeuvre du fait qu'il est nécessaire de battre ou de vibrer poutre en de nombreuses positions successives qui se recoupent, de tel sorte qu'à chaque battage on réalise une largeur de paroi qui est inférieu à la largeur de la poutre. De surcroît, les vibrations auxquelles la pout est soumise peuvent dans certains cas désagréger les terrains fins voisinage de la poutre en créant des poches de débris dans la paroi q vient d'être réalisée et qui de ce fait présente une étanchéité défectueus

On connaît également un autre procédé pour réaliser des paro minces qui consiste à enfoncer de place en place le long du trajet que do occuper la paroi mince, un train de tiges qui est muni à sa part inférieure de buses par lesquelles on projette un coulis de ciment à tr haute pression, par exemple à des pressions comprises entre 200 et 600 kil

2 par cm , de manière à découper dans le terrain par la technique dite

"jetting", une section de paroi qui sera remplie par un coulis de cime qui, après durcissement, formera la paroi mince.

Dans cette technique les jets de coulis de ciment sous hau pression sont dirigés sensiblement dans le plan de la paroi à réalise étant entendu toutefois que les jets envoyés à partir de deux forag voisins doivent faire entre-eux un léger angle de manière à se recouper préférence sensiblement à égale distance des deux pieux.

Ce procédé connu présente l'inconvénient que si une légère erre angulaire se produit dans le positionnement des pieux on perd la continuit c'est-à-dire l'étanchéité de la paroi. De plus, il ne permet pas dans pratique de réaliser des parois minces.

La présente invention a pour objet un procédé qui évite l inconvénients des procédés rappelés ci-dessus, et qui permet de réaliser de parois minces d'une manière efficace et économique.

La présente invention a pour objet un nouveau procédé pou réaliser des parois minces continues dans le sol du type dans lequel l'o enfonce par vibrations successivement dans le sol, le long du parcours de l paroi à réaliser, une poutre verticale ou palplanche qui comporte à s partie inférieure un dispositif pour injecter dans le sol un coulis qui après solidification, constitue la paroi mince, procédé caractérisé par l fait que l'on envoie à la partie inférieure de la poutre au moins un jet d liquide à très haute pression dirigé dans le plan de la paroi à réaliser.

Par liquide envoyé à très haute pression, on entend selo l'invention, un liquide qui est projeté avec une pression par exemple d

2 quelques centaines de kilos par cm .

Le liquide qui, selon l'invention, est injecté à très haut pression à la partie inférieure de la poutre peut être avantageusemen constitué par un coulis de ciment ou un autre produit qui contien suffisamment de granulat pour en durcissant, permettre la réalisation de l paroi. Cette injection de liquide à très haute pression peut êtr accompagnée d'une injection de gaz et/ou d'un autre liquide à une pressio relativement faible, par exemple de quelques dizaines de kilos par cm 2 .

Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selo l'invention, la projection du liquide à très haute pression s'effectu en-dessous de la poutre, à partir d'une buse qui est située à l'arrière d la poutre, (c'est-à-dire au voisinage de la partie de la paroi qui a déj été réalisée) et en direction de la partie de la paroi à réaliser. On évit

ainsi que le terrain désagrégé par les vibrations du battage vie constituer des poches dans la paroi mince déjà réalisée et que ce dernière perde ainsi sa continuité.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on envoie v la paroi déjà formée un jet de coulis sous très haute pressi éventuellement accompagné d'un jet d'air de nature à constituer la paroi durcissement. On provoque ainsi un malaxage du coulis qui constitue la pa amont déjà formée et l'on détruit ainsi les poches de débris de terr qu'elle pourrait contenir.

Selon une variante, on peut également envoyer ^ars l'aval, direction opposée, un jet d'eau sous très haute pression, éventuellem accompagné d'un jet de coulis et/ou d'un jet d'air sous des pressi relativement faibles.

Dans une autre variante, on peut envoyer en direction de la pa à réaliser un jet de coulis sous très forte pression, de composition te que ce coulis peut après durcissement constituer la paroi mince, accompa d'un jet d'air et éventuellement d'un jet d'eau sous des pressi relativement faibles.

L'utilisation du jet de liquide à très haute pression en direct de la paroi à réaliser, présente des avantages importants par rapport à technique déjà connue de battage de la poutre par vibro-ponçage.

Tout d'abord, ce jet à très haute pression évite que sous l'act du vibro-ponçage de la poutre, le terrain qui se trouve en-dessous celle-ci ne reflue dans la partie de la paroi mince qui a déjà été réalis ceci en raison du fait que le jet à très haute pression a tendance à reje le terrain vers l'aval, dans la direction de la paroi mince qui reste réaliser.

De plus, l'action du jet à très haute pression s'exerce à distance non négligeable en aval de la poutre, ce qui permet d'augmenter distance entre les positions successives de battage de la pout L'excavation de la paroi mince peut même être réalisée entre deux positi de battage uniquement par le jet à très haute pression, de sorte que distance qui sépare deux battages successifs de la poutre peut ê sensiblement supérieure à la largeur de la poutre, alors que dans technique connue, elle est inférieure ou égale à cette largeur.

Enfin, l'utilisation conformément à l'invention du jet de liqu à très haute pression qui désagrège le terrain à la partie inférieure de

- à -

poutre facilite largement le vibro-ponçage de cette dernière qui est pl rapide et qui consomme sensiblement moins d'énergie.

Conformément à l'invention, il est possible d'utilis simultanément plusieurs jets à très haute pression qui sont envoyés dans plan de la paroi qui reste à réaliser.

C'est ainsi qu'il peut être avantageux d'utiliser en même tem qu'un jet de coulis à très haute pression dirigé vers l'amont, un second j à très haute pression vers l'aval, c'est-à-dire en direction de la paroi q doit être réalisée.

La présente invention a également pour objet un appareil pour réalisation de parois minces continues dans le sol du type comportant u poutre ou palplanche verticale de préférence à section en H, qui est munie sa partie inférieure d'un dispositif pour injecter du coulis, cet appare étant caractérisé par le fait qu'il comporte à sa partie inférieure au moin un dispositif pour envoyer un liquide à très haute pression dans le plan d la paroi mince en cours de réalisation.

Selon un mode de réalisation de l'invention, ce dispositif es avantageusement situé en-dessous et en arrière de l'extrémité inférieure d la poutre, de manière à ce que le jet de liquide sous très haute pressio soit envoyé en-dessous de la poutre, en direction de la paroi à réaliser.

Dans une variante de ce mode de réalisation, l'appareil selo l'invention comporte en outre un dispositif d'envoi de coulis à très haut pression, qui est placé à la partie inférieure de la poutre vers l'amont, d coté de la partie de la paroi qui est déjà réalisée.

Selon un autre mode de réalisation, le dispositif dirige le jet d coulis sous très haute pression uniquement vers l'amont, c'est-à-dire e direction de la paroi mince déjà réalisée.

L'appareil selon l'invention peut comporter également u dispositif pour envoyer un gaz et/ou un liquide sous pression relativemen faible, parallèlement et au voisinage du jet de liquide à très haut pression.

Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va en décrir maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitati plusieurs modes de réalisation pris comme exemples et représentés sur l dessin annexé dans lequel :

- la figure 1 représente une vue schématique de la mise en oeuvr d'un procédé conventionnel de réalisation de parois minces dans le sol,

- la figure 2 est une vue à plus grande échelle de la part inférieure d'un premier mode de réalisation de la poutre verticale sel l'invention,

- la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2,

- la figure est une vue en coupe de la partie inférieure d' deuxième mode de réalisation de la poutre verticale de l'invention,

- la figure 5 est une vue en coupe selon V-V de la figure 4,

- la figure 6 est une vue en coupe de la partie inférieure d' troisième mode de réalisation de la poutre selon l'invention,

- la figure 7 est une vue en coupe selon VII-VII de la figure 6,

- la figure 8 est une vue de la partie inférieure d'un quatriè mode de réalisation de la poutre verticale de l'invention, et

- la figure 9 est une vue en coupe selon IX-IX de la figure 1.

On a schématiquement représenté sur la figure 1 une pout verticale ou palplanche 1 utilisée pour réaliser selon un procé traditionnel une paroi mince en coulis de ciment ou d'autres matéria durcissables.

Pour mettre en oeuvre ce procédé connu, la poutre 1 est enfonc dans le sol à l'aide d'un vibro-ponceur 3 suspendu à l'extrémité du mât d'un engin de levage 5 et guidé par un mât vertical 3a.

A la partie inférieure de la poutre 1 se trouve un disposit d'injection 6 schmétiquement représenté qui envoie du coulis sous u pression relativement faible à la base de la poutre qui est en cours battage.

Le coulis ainsi injecté sert à faciliter la descente de la pout et, lors de la remontée, à remplir le vide laissé par l'enfoncement de poutre 1.

Pour réaliser la paroi, on procède à des ponçages successifs de poutre 1 en la déplaçant vers la droite au plus d'une distance corresponda à sa largeur. Dans la pratique, on ne peut déplacer la poutre vers la droi pour un nouveau battage que d'une distance inférieure à sa largeur manière à obtenir un recouvrement des empreintes laissées par la poutre da le sol.

On a représenté sur les figures 2 et 3 un premier mode réalisation de la partie inférieure de la poutre selon l'invention.

Comme on peut le voir sur la figure 3, la poutre 1 présente u section en forme de H comportant une âme 7 réunissant deux ailes 8 et 9.

sa partie inférieure la poutre 1 est renforcée par des surépaisseurs 7 δ et 9b_ permettant de réaliser dans le terrain une empreinte a dimensions supérieures à celles de la section courante de la poutre.

Dans le cas présent, l'extrémité inférieure de la poutre comporte également sur sa partie gauche un aileron 10 situé dans prolongement de l'âme 7. Cet aileron est destiné à s'engager dans la part de la paroi qui a été réalisée lors du battage précédent de la poutre.

Conformément à l'invention, on a disposé à la partie basse de poutre, une buse 11 permettant d'envoyer un jet de coulis 12 à très hau pression sensiblement horizontal dans le plan de la paroi minc c'est-à-dire dans le plan de l'âme 7 de la poutre 1.

La composition de ce coulis à base d'eau, de ciment et granulats (sable, gravier, poudre de calcaire etc) est telle qu'il peut après solidification, constituer la paroi mince.

Ce coulis projeté sous très forte pression en 12 provoque u découpage du terrain en-dessous de la poutre 1 et sur la droite au-delà d cette poutre dans le plan de la paroi qui doit être réalisée.

Le coulis à très haute pression est amené par une tubulure 1 disposée le long de l'aile 9.

La mise en oeuvre, conformément à l'invention, de l'envoi d coulis sous très haute pression à la partie inférieure de la poutre présente l'avantage multiple de repousser le terrain qui se désagrège sou la poutre 1 en l'empêchant de s'engager vers la gauche dans la partie de l paroi qui a déjà été réalisée, de faciliter l'enfoncement de la poutre 1, c qui permet de travailler plus facilement et d'économiser de l'énergie, et d réaliser une cavité plane en aval de la poutre 1, c'est-à-dire sur la droit comme vu sur la figure 2, cavité qui sert au moulage ultérieur de la paro plane.

C'est ainsi que, grâce à l'invention, il n'est pas nécessaire que lors de deux ponçages successifs de la poutre 1, les empreintes s superposent. Au contraire, il est possible d'effectuer des battage successifs de la poutre 1 en les espaçant d'une distance qui est supérieur à la largeur de la poutre 1, la cavité destinée à recevoir la paroi minc entre deux empreintes successives de la poutre 1 étant réalisée par le je 12a à haute pression.

Dans une variante non représentée sur les figures 2 et 3, on p envoyer un jet d'air au voisinage du jet de coulis à très haute pression, qui facilite la pénétration du coulis dans le terrain.

Le deuxième mode de réalisation de l'invention qui est représe sur les figures 4 et 5 se distingue du mode de réalisation des figures 2 3 par le fait que la buse d'envoi de liquide , par exemple de l'eau, à t haute pression est située sur la partie droite 8 de l'extrém inférieure de la poutre 1, de telle sorte que la buse lLa projette un 12 à très haute pression uniquement en amont de la poutre 1, c'est-à-d dans la partie du terrain qui n'a pas encore été travaillée l'enfoncement de la poutre 1.

La buse 6 alimentée par la canalisation 15 assure l'amenée à base de la poutre 1 du coulis qui, après solidification, assurera formation de la paroi mince.

On conçoit dans ces conditions que, tandis que l'on procède vibro-battage de la poutre 1 en injectant du coulis en-dessous de la pout comme cela est connu de manière traditionnelle, on procède également projection de liquide à très haute pression selon le jet 12a à découpage vertical du terrain qui se trouve en amont de la poutre 1. On p ainsi réaliser la paroi mince dans cette fente, soit avec le liquide proj par la buse lia lorsque ce liquide est du coulis durcissable, soit, remplissant cette fente avec le coulis envoyé en 6 avec un volume et pression suffisante pour occuper l'espace réalisé par le jet d'eau 1 sous très haute pression. On peut encore remplir cet espace lors du batt ultérieur de la poutre 1 qui, comme cela est expliqué précédemment, pe être réalisé à une certaine distance de l'empreinte précédente de cette m poutre.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 6 et 7, a disposé sur le côté gauche de la partie inférieure de la poutre, une b 17 d'envoi de coulis à très haute pression qui projette un jet 18 dans partie de la paroi mince qui a déjà été réalisée lors de battage précéde ce qui a l'avantage de supprimer toute poche de terrain qui pourr subsister dans cette partie de la paroi mince.

Le coulis ainsi injecté arrive par la canalisation 19.

Dans ce mode de réalisation, on envoie également par la buse 11 la canalisation 14 un jet d'eau 12 à très haute pression qui est dirigé aval vers la partie de la paroi qui reste à réaliser. On envoie égaleme

par la buse llb_, un jet d'air comprimé 12b_ qui arrive par canalisation 14b_ et qui débouche au voisinage immédiat du jet d'eau 12, qui facilite la pénétration de ce dernier dans le terrain.

Enfin, comme dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, buse 6 amène du coulis sous pression relativement faible pour occuper cavité formée dans le sol par le jet d'eau à haute pression 12 et constitu la paroi après durcissement.

Le quatrième mode de réalisation selon les figures 8 et 9 compor une buse de projection 11 d'eau à très haute pression vers l'aval, direction de la partie de la paroi qui n'est pas encore réalisée, ain qu'une buse de projection de coulis à très haute pression 17 vers l'amon dans la direction opposée.

Comme précédemment exposé, le jet 12 d'eau à très haute pressi découpe le terrain où l'on doit réaliser la paroi, tandis que le jet 18 coulis 18 à très haute pression, brasse le coulis dans la paroi qui vie d'être réalisée pour éliminer les poches de terrain qui pourraient subsiste dans le coulis.

La buse llji envoie un jet de coulis 12^, de préférence à haut pression, pour garnir de coulis la cavité réalisée par le jet d'eau à trè haute pression 12, et la buse lie envoie au voisinage du jet de couli 12ji, un jet d'air comprimé 12 qui arrive par la canalisation 14c_.

Le mélange de l'air au jet de coulis 12ji permet une meilleur répartition du coulis et une meilleure pénétration du jet 12ÎI.

Comme on le voit, l'invention permet par des moyens simple d'améliorer considérablement la productivité d'un appareil pour l réalisation de parois minces dans le sol tout en augmentant la qualité d ces parois.

Il est bien entendu que les modes de réalisation qui ont ét décrits ci-dessus ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourron recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre d l'invention.

En particulier, il est clair que la configuration de la parti inférieure de la poutre 1 ou palplanche peut être modifiée en fonction de opportunités, dans la mesure où l'on conserve le maintien à la parti inférieure de la poutre verticale l'amenée d'un jet de liquide envoyé à trè haute pression dans le plan de la paroi pour découper une cavité et/o

éviter que des poches de terrain ne subsistent dans le volume que do occuper la paroi mince.

Enfin, on comprend que selon l'invention, le liquide envoyé à tr haute pression peut être par exemple de l'eau et/ou du coulis, et qu'un g tel que de l'air, peut être injecté au voisinage du ou des poin d'injection des liquides à très haute pression.