[0001] L'invention concerne un dispositif perfectionné pour le traitement des sols par jet(s)
rotatif(s).
[0002] Le procédé de traitement des sols par jet(s) rotatif(s) est bien connu et est utilisé
pour la réalisation d'éléments de renforcement sous forme de colonnes et celle d'écrans
d'étanchéité dans la masse d'un terrain perméable.
[0003] Selon ce procédé, un matériau exogène ou coulis est introduit dans le terrain considéré
à partir d'un forage sous la forme d'au moins un jet convenablement orienté à grande
vitesse qui, sur sa trajectoire, déstructure le terrain en place, et, selon la nature
dudit terrain, soit se mélange avec les éléments constitutifs de ce dernier et conduit,
après prise, à la formation d'un mortier ou béton de sol (cas, par exemple, des terrains
graveleux ou sableux), soit remplace purement et simplement le terrain et conduit,
après prise, à la formation d'un coulis durci (cas, par exemple, des terrains argileux).
Le ou les jet(s), en fonction du débit, de la pression motrice et des caractéristiques
du terrain, ont un certain rayon d'action. Si l'outil assurant la formation du jet
est mis en rotation-translation lente à l'intérieur du forage, on obtient un volume
plus ou moins cylindrique de terrain traité ayant pour rayon le rayon d'action du
ou des jets dans les conditions considérées, et une hauteur correspondant à l'amplitude
du mouvement de translation.
[0004] On comprend aisément qu'il est ainsi possible de réaliser, par cette technique de
jet, des écrans d'étanchéité par la juxtaposition d'une pluralité d'éléments cylindriques
(ou colonnes) de terrain ainsi traité sur une certaine hauteur, réalisés à partir
d'un maillage de forages parallèles de densité telle que les éléments ou colonnes
se recoupent de façon à constituer un massif continu.
[0005] Les jets utilisés peuvent être de divers types, c'est-à-dire être constitués d'un
simple jet de coulis, ou d'un jet de coulis entouré d'un jet d'air annulaire pour
en accroître le rayon d'action, ou d'une association d'un jet d'eau entouré d'un jet
d'air annulaire assurant la déstructuration du terrain et d'un jet de coulis distinct,
habituellement prévu à un niveau inférieur à celui du jet d'eau.
[0006] Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on utilise habituellement un dispositif comprenant
une centrale de production d'un coulis de ciment alimentant en coulis une ou plusieurs
pompes reliées, par l'intermédiaire d'un joint tournant, à un train de tubes introduit
dans le forage où doit se faire le traitement par jet. Le train de tubes peut être
entraîné en translation et rotation grâce à une tête rotative hydraulique enserrant
l'extrémité supérieure du train de tubes, qui est elle-même montée sur une glissière
de forage. La ou les pompes délivrent le fluide déstructurant (coulis ou eau) à des
pressions de l'ordre de 200 à 700 bars ou plus.
[0007] Le train de tubes est formé de tronçons tubulaires unitaires raccordables munis de
joints d'étanchéité appropriés et chaque tronçon peut être formé d'un simple tube
(jet simple) ou de plusieurs tubes coaxiaux (jet double ou triple). Les liquides (coulis,
eau) sont éjectés par une ou des buse(s) d'un diamètre de 2 à 4 mm environ. Les tronçons
de train de tubes peuvent avoir un diamètre de 50 à 200 mm environ.
[0008] Un outil de forage peut être prévu, en outre, au-dessous des buses, à l'extrémité
inférieure du train de tubes pour réaliser le forage dans lequel s'effectuera le traitement.
En variante, le forage peut être exécuté préalablement par un dispositif distinct.
[0009] En pratique le traitement par jet est commencé en positionnant le dispositif à jet
au fond du forage, en entraînant le train de tubes selon un mouvement de rotation
et de translation vers la tête du forage jusqu'à ce qu'on obtienne une colonne de
terrain traité de la hauteur voulue. Au cours de ce mouvement de translation la partie
supérieure du train de tubes saille de plus en plus par rapport à la surface du terrain.
Ceci ne pose aucun problème quand on travaille dans des conditions de chantier normal,
par exemple à l'air libre.
[0010] Il arrive, cependant, qu'on doive travailler dans des conditions telles (plafond
de hauteur réduite, chambre de travail étroite, etc...) qu'on ne dispose pas dans
l'axe du forage de la place nécessaire pour remonter suffisamment le train de tubes
au cours du traitement. Dans ce cas, il faut le démonter, en cours de traitement,
pour ôter le tronçon tubulaire supérieur du train.
[0011] Un tel démontage est toutefois indésirable, dans le cas de tubes coaxiaux définissant
deux canaux d'alimentation ou plus, car il crée le risque que du coulis pénètre dans
le canal d'amenée de l'air ou de l'eau, ce qui à la reprise du traitement endommage
ou bouche les buses d'éjection. Egalement, lors du démontage, on est obligé de stopper
les alimentation en fluides et on court le risque qu'il se produise alors un retour
intempestif de coulis éjecté venant boucher les buses.
[0012] Il faut noter enfin que les trains de tubes coaxiaux sont, d'une manière générale,
relativement coûteux.
[0013] Il existe donc un besoin pour un dispositif de traitement par jet qui permettrait
de travailler dans des espaces bas de plafond ou exigus sans avoir à interrompre le
traitement lors d'un raccourcissement du train de tubes.
[0014] Il existe également un besoin pour un dispositif à jet ne nécessitant pas l'emploi
de tubes coaxiaux coûteux.
[0015] L'invention vise justement à satisfaire ces besoins.
[0016] Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de traitement de terrain
par jet comprenant
- un train de tiges ou tubes raccordés les uns à la suite des autres,
- un dispositif d'entraînement du train de tiges ou tubes en rotation et, si désiré,
en translation monté sur la partie supérieure dudit train,
- au moins une buse d'éjection prévue à la partie inférieure dudit train,
- au moins une source de fluide sous haute pression, et
- un conduit d'alimentation reliant la source de fluide sous haute pression à ladite
buse,
caractérisé en ce que:
- le dispositif d'entraînement du train de tiges ou tubes imprime à ce dernier un mouvement
de rotation alternative, et
- le conduit d'alimentation reliant ladite source à ladite buse consiste en un tuyau
flexible disposé extérieurement audit train.
[0017] Le dispositif de l'invention comprendra habituellement une, deux ou trois buses d'éjection
de coulis, plus éventuellement des buses à eau. Lorsque deux ou trois buses à coulis
sont présentes, elle seront habituellement dirigées dans des directions différentes,
à 180° (cas de deux buses) ou à 120° (cas de trois buses) l'une de l'autre.
[0018] Chaque tuyau flexible peut alimenter une seule buse ou plusieurs buses via un distributeur.
[0019] Le ou les tuyaux flexibles peuvent être laissés libres ou bien maintenus au contact
ou à proximité de la surface extérieure du train de tiges ou tubes, par exemple en
les fixant dans des passants solidaires du train de tiges ou tubes ou en les insérant
dans des renfoncements prévus sur le train de tiges ou tubes.
[0020] Outre la présence de tuyaux flexibles, le dispositif de l'invention se caractérise
par le fait que le dispositif d'entraînement imprime au train de tiges ou tubes un
mouvement de rotation alternative doublé, lorsque cela est désiré, d'un mouvement
de translation. L'angle de rotation dans un sens, puis dans l'autre dépend du nombre,
du type, et du positionnement relatif des buses d'éjection.
[0021] Pour un dispositif comprenant une seule buse d'éjection de coulis, l'angle de rotation
sera de 360° (un tour complet) dans un sens, puis dans l'autre. Pour un dispositif
comprenant deux buses d'éjection de coulis orientées à 180° l'une de l'autre, l'angle
de rotation pourra être de 180° (un demi-tour) dans un sens, puis dans l'autre. Le
tout est que la totalité du terrain entourant le forage où est disposé le dispositif
de l'invention, soit traitée au cours du cycle de rotation alternative.
[0022] Dans des situations particulières, comme par exemple au voisinage d'obstacles, l'angle
de rotation pourra être limité afin de ne pas couvrir volontairement la totalité du
terrain entourant le forage.
[0023] Dans le dispositif de l'invention, le train de tubes ne sert plus de conduit d'alimentation
en fluide et n'a plus qu'une fonction mécanique, à savoir transmettre aux buses le
mouvement de rotation alternative et éventuellement de translation que lui imprime
le dispositif d'entraînement. De ce fait, le train n'a plus besoin d'être creux et
on peut remplacer le train de tubes creux par un train de tiges pleines, si désiré.
[0024] Lorsqu'on désire donc, pour une raison quelconque, raccourcir le train de tiges ou
tubes, lors de la remontée de ce dernier, il suffit d'ôter le ou les tronçon(s) de
tige ou de tube supérieur(s) dudit train, cette suppression peut facilement être effectuée
sans avoir à interrompre les alimentations en fluide du fait que ces dernières sont
assurées par les tuyaux flexibles. Tout risque d'obstruction des buses est ainsi évité.
[0025] De façon optionnelle mais préférée, un dévidoir peut être prévu pour chacun des tuyaux
flexibles présents pour faciliter la descente du dispositif à jet de l'invention dans
le forage puis sa remontée, évitant ainsi la présence de tuyaux flexibles épars sur
le sol qui pourraient être dangereux en raison de la pression élevée des fluides convoyés.
[0026] Pour le reste, la structure et la mise en oeuvre du dispositif à jet de l'invention
sont similaires à celles des dispositifs de l'art antérieur et il paraît donc tout
à fait superflu de les décrire en détails.
[0027] La description qui va suivre, faite en regard de la figure unique annexée, fera bien
comprendre la présente invention.
[0028] La figure unique est une vue schématique d'un dispositif selon l'invention.
[0029] Sur cette figure est représenté un train 1 de tubes élémentaires 2 raccordés les
uns aux autres, à la partie inférieure duquel est fixé un élément terminal 3 équipé
de deux buses d'éjection 4 et 5 et d'un outil de forage 6.
[0030] Le train 1 est susceptible d'être entraîné en rotation alternative et/ou en translation
par un dispositif d'entraînement constitué d'une tête rotative hydraulique 7 enserrant
l'extrémité supérieure du train, montée elle-même sur une glissière 8 sensiblement
parallèle au train de tubes. Comme le montre la figure, l'outil 6 est d'un diamètre
supérieur à celui du train de tubes afin de ménager un espace annulaire libre entre
ledit train et la paroi de forage 9 réalisé par l'outil 6 dans le terrain. La buse
4 est reliée par un tuyau flexible 10 à une source 11 d'eau sous pression élevée,
tandis que la buse 5 est reliée par un tuyau flexible 12 à une source 13 de coulis
durcissable sous pression élevée. Comme illustré, des dévidoirs 14 et 15, pour les
tuyaux 10 et 12, respectivement, sont prévus en surface, pour enrouler ou dérouler
les tuyaux flexibles afin d'ajuster leur longueur aux besoins et éviter qu'ils ne
traînent sur le sol, ce qui en cas de variations brusques de la pression du fluide
pourrait causer de dangereux "coups de fouet".
[0031] Le train 1 de tubes ne servant plus de conduit à fluide(s), rien ne s'oppose à ce
qu'on le raccourcisse, selon le besoin, lors de sa remontée en ôtant le tronçon de
tube supérieur situé au-dessus de la tête 7.
[0032] Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et que l'on pourrait
le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour
cela du cadre de l'invention.
1. Dispositif de traitement de terrain par jet comprenant
- un train (1) de tiges ou tubes (2) raccordés les uns à la suite des autres,
- un dispositif d'entraînement (7, 8) du train de tiges ou tubes en rotation et, si
désiré, en translation monté sur la partie supérieure dudit train,
- au moins une buse d'éjection (4, 5) prévue à la partie inférieure dudit train,
- au moins une source (11, 13) de fluide sous haute pression, et
- un conduit d'alimentation reliant la source de fluide sous haute pression à ladite
buse,
caractérisé en ce que:
- le dispositif d'entraînement du train de tiges ou tubes imprime à ce dernier un
mouvement de rotation alternative, et
- le conduit d'alimentation reliant ladite source à ladite buse consiste en un tuyau
flexible (10, 12) disposé extérieurement audit train (1).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, un
dévidoir (14, 15) associé à chaque tuyau flexible.