La présente invention concerne les machines d'excavation destinées à former dans le sol des parois de grandes longueurs, pouvant être continues ou discontinues.
Plus précisément, elle concerne une machine pour creuser une tranchée et réaliser une paroi dans ladite tranchée selon la revendication 1.
On connaît déjà des machines de ce type, aptes à former des parois.
Par exemple, le document
Cette machine comprend un outil de coupe, disposé dans la partie avant de la machine, ayant la forme d'une chaîne d'excavation sans fin munie de godets.
La partie arrière de la machine comprend un conduit vertical pour amener du béton depuis un conteneur situé à l'extérieur de la tranchée vers l'arrière de la machine afin de remplir la tranchée venant d'être creusée.
Le pompage du béton dans la tranchée crée une pression hydrostatique sur la partie arrière de la machine, exerçant une poussée motrice dans le sens de l'excavation.
Toutefois, cette machine subit la pression hydrostatique du béton et, en tout état de cause, il n'est prévu aucun moyen pour contrôler tant la force de poussée créée par la pression du béton sur les moyens d'excavation, que la vitesse d'avancement de la machine.
En effet, il est connu que cette force de poussée et la vitesse d'avancement de l'outil de coupe doivent être maîtrisées, quelle que soit la nature du terrain à excaver.
En particulier, l'effort crée par la pression hydraulique est le plus souvent supérieur à la force nécessaire à appliquer sur les outils de coupe.
On comprend donc qu'il est nécessaire de contrôler la vitesse d'avancement de la machine ainsi que l'effort de poussée sur les outils de coupe.
En outre, dans ce document, il n'est pas possible d'adapter les outils de coupe à la nature du terrain à excaver.
Dans le cas où l'on souhaite changer l'outil de coupe, il est nécessaire de changer la machine, ce qui entraîne une perte de temps pouvant paralyser l'avancement d'un chantier de construction.
Enfin, la machine décrite dans ce document peut uniquement former des parois de type moulées, alors que dans certaines situations, il peut être intéressant de disposer des éléments de parois préfabriqués dans la tranchée, et ce, sans devoir changer de machine d'excavation, ni d'outil de coupe.
La présente invention a pour but de remédier substantiellement aux inconvénients que l'on vient de mentionner.
Ce but est atteint grâce au fait que la machine comprend en outre une partie centrale, des moyens de freinage commandables pour ralentir l'avancement ou bloquer une partie au moins de la machine et des moyens commandables de solidarisation et de désolidarisation de la partie centrale respectivement avec les parties avant et arrière de la machine, par quoi on peut changer les types de moyens d'excavation et de moyens de formation d'une paroi.
On comprend que les moyens de freinage commandables permettent de contrôler l'avancement de la machine et la force appliquée sur les moyens d'excavation en freinant au moins une partie de la machine lorsque sa vitesse est supérieure à une valeur prédéterminée ou lorsque la force appliquée sur les moyens d'excavation est trop importante.
Ainsi, ce contrôle permet d'optimiser l'excavation.
En outre, les moyens commandables de solidarisation et de désolidarisation permettent de pouvoir démonter facilement les moyens d'excavation de la partie centrale de la machine. De même, ils permettent de pouvoir démonter facilement les moyens de formation d'une paroi de la partie centrale de la machine.
On comprend alors que les moyens d'excavation peuvent être démontés alors que la machine est disposée dans la tranchée, de telle sorte que les moyens d'excavation peuvent être facilement adaptées à la nature du terrain à excaver.
Ce démontage permet également de faciliter les opérations de maintenance et d'entretien.
En outre, les moyens de formation d'une paroi peuvent également être adaptés à la nature du terrain ou bien au type de paroi que l'on souhaite former. Cela permet en particulier de pouvoir localement modifier la structure de la paroi sans devoir changer de machine d'excavation.
On comprend donc que la modularité de la présente machine lui permet de s'adapter à tout type de terrain et à tout type d'exigences quant à la réalisation de parois.
Dans un premier mode de réalisation de la machine selon l'invention, les moyens de formation d'une paroi comprennent au moins un injecteur de liquide de bétonnage destiné à remplir la portion de tranchée située derrière la machine, la machine comprend en outre des moyens de guidage situés dans la partie centrale et aptes à modifier la trajectoire en faisant pivoter le front de coupe dans un plan horizontal par rapport à la partie arrière de la machine et les moyens de propulsion comprennent ledit au moins un injecteur de liquide de bétonnage.
Par liquide de bétonnage, il faut entendre tout matériau de construction pouvant se trouver à l'état liquide avant durcissement, par exemple du ciment ou du béton.
Dans ce mode de réalisation, on utilise et contrôle la poussée exercée par la pression hydrostatique du liquide de bétonnage afin de faire avancer la machine.
On comprend que l'orientation du front de coupe influe sur la direction d'avancement de la machine et que la rotation du front de coupe provoque une courbure dans la trajectoire de la machine, de telle sorte qu' il est avantageusement possible de former des parois courbes.
Avantageusement, la partie avant de la machine peut pivoter par rapport à la partie arrière de la machine et les moyens de guidage comprennent au moins un vérin fixé entre les parties avant et arrière de la machine, de sorte que l'action dudit au moins un vérin provoque le pivotement de la partie avant par rapport à la partie arrière de la machine.
De préférence, les moyens d'excavation sont aptes à pivoter par rapport aux moyens de formation de la paroi selon un axe de rotation sensiblement vertical afin de faire pivoter le front de coupe dans un plan sensiblement horizontal.
Avantageusement, les moyens de guidage comprennent au moins deux rangées de vérins, lesdites rangées étant disposées verticalement de part et d'autre d'un axe médian horizontal de la machine.
Avantageusement, les moyens de formation d'une paroi comprennent au moins une rangée d'injecteurs disposés verticalement orientés dans la direction opposée au sens d'avancement de la machine, de manière à injecter du liquide de bétonnage sous pression dans la tranchée derrière la machine, par quoi l'injection de liquide sous pression contribue également à propulser la machine.
On comprend que l'injection de liquide de bétonnage sous pression permet le remplissage de la tranchée et crée une force de propulsion dirigée dans le sens opposé à ceux du liquide injecté.
En outre, lorsque la portion de tranchée qui se trouve en arrière de la machine est remplie de liquide, la pression hydrostatique dudit liquide de bétonnage exerce sur la machine une force de propulsion dirigée selon la direction d'avancement de la machine.
Ainsi, l'injection de liquide permet la propulsion de la machine. Selon l'invention, les moyens d'excavation sont mobiles par rapport aux moyens de formation d'une paroi et la machine comprend en outre des moyens de poussée, situés dans la partie centrale de la machine, aptes à exercer sur les moyens d'excavation une force orientée horizontalement et/ou verticalement.
De préférence, ces moyens de poussée sont aptes à produire et maîtriser aussi bien une force de poussée, qu'une vitesse de déplacement, quelle que soit la nature du sol à excaver.
En particulier, la force de poussée verticale des moyens d'excavation le long du front de coupe permet de « scier » la tranchée.
Une force de poussée horizontale des outils de coupe peut être avantageusement associée à la force verticale afin de combiner un effort horizontal et un effort vertical sur le front de coupe.
Ce mode d'excavation du type « scie-sauteuse » peut se révéler très efficace, en particulier lorsqu'on veut pouvoir adapter l'outil de coupe à la profondeur de la tranchée à réaliser.
Selon l'invention, les moyens d'excavation sont mobiles par rapport aux moyens de formation d'une paroi, et les moyens de propulsion sont situés au moins en partie dans la partie centrale de la machine et sont aptes à déplacer horizontalement et/ou verticalement les moyens d'excavation par rapport aux moyens de formation d'une paroi.
Avantageusement, les moyens de freinage comprennent un dispositif de frein arrière apte à bloquer la partie arrière de la machine par rapport à la tranchée et les moyens de propulsion sont aptes à déplacer les moyens d'excavation vers l'avant lorsque la partie arrière de la machine est bloquée par ledit dispositif de frein arrière.
On comprend que lorsque le dispositif de frein arrière est actionné, les moyens d'excavation sont mobiles par rapport à la tranchée.
De cette façon, il est possible d'exercer une poussée sur les moyens d'excavation en prenant avantageusement appui sur la tranchée grâce au dispositif de frein arrière.
Avantageusement, les moyens de formation d'une paroi comprennent un dispositif d'insertion d'éléments de parois préfabriqués à l'arrière de la machine et les moyens de propulsion sont aptes à prendre appui sur un élément de paroi préfabriqué inséré, pour permettre le déplacement horizontal et/ou vertical des moyens d'excavation.
Les éléments de parois préfabriqués sont des parois qui ont été moulées préalablement à leur introduction dans la tranchée.
Par exemple, certains types de chantiers nécessitent l'emploi de parois comprenant des câbles de précontrainte.
De telles parois ne pouvant être formées par moulage in situ, elles sont fabriquées avant leur insertion dans une tranchée.
On comprend qu'il peut être intéressant d'insérer localement de telles parois sans avoir à changer de machine, ce que permet la présente invention.
De préférence, les moyens de propulsion prennent appui sur le dernier élément de paroi préfabriqué qui a été inséré dans la tranchée et se trouvant immédiatement derrière la machine.
Avantageusement, selon un autre mode de réalisation, les moyens de formation d'une paroi comprennent au moins un injecteur de liquide de bétonnage destiné à remplir la portion de tranchée située derrière la machine et les moyens de propulsion comprennent en outre ledit au moins un injecteur de liquide de bétonnage. Selon l'invention, les moyens de freinage comprennent en outre un dispositif de frein avant monté sur l'extrémité avant de la partie centrale et apte à bloquer la partie avant de la machine par rapport à la tranchée, les moyens de propulsion comprennent un dispositif pour déplacer la partie arrière de la machine vers la partie avant lorsque celle-ci est bloquée par ledit dispositif de frein avant.
On comprend que lorsque la partie avant de la machine est bloquée par rapport à la tranchée, la partie arrière est mobile par rapport à la tranchée.
Ainsi, lorsque la partie avant de la machine est bloquée, la partie arrière est déplaçable vers la partie avant, ce qui permet de faire avancer la partie arrière de la machine dans le sens de l'excavation.
Dans un second temps, il est possible de bloquer le dispositif de frein arrière ou de prendre appui sur un élément de paroi préfabriquée ou bien de prendre appui directement sur un volume de liquide injecté afin de déplacer les moyens d'excavation vers l'avant, de manière à faire avancer l'ensemble de la machine.
Comme on le comprend, la succession de ces deux mouvements permet l'avancement de la machine, qui peut être préférentiellement mais non nécessairement accompagné d'injection de liquide de bétonnage à l'arrière de la machine.
Avantageusement, la machine comprend en outre des moyens de poussée aptes à exercer une poussée horizontale et/ou verticale sur les moyens d'excavation.
De préférence, les moyens de poussée sont aptes à produire et maîtriser une force de poussée et/ou une vitesse de déplacement, en fonction de la nature du sol à excaver.
En particulier, la poussée verticale des moyens d'excavation le long du front de coupe permet de « scier » la tranchée.
Dans cette situation, une poussée horizontale des outils de coupe peut être avantageusement associée à la poussée verticale afin de combiner un effort horizontal et un effort vertical sur le front de coupe.
Selon la nature du sol, il peut être intéressant de bloquer la partie arrière de la machine par rapport à la tranchée afin d'assurer un appui stable pour reprendre la réaction due aux mouvements des moyens d'excavation.
Avantageusement, les moyens de poussée comprennent au moins un vérin fixé entre la partie avant et la partie arrière, disposé selon une direction substantiellement horizontale et apte à exercer une poussée horizontale sur les moyens d'excavation.
De préférence, les vérins sont répartis selon au moins deux rangées de vérins horizontaux, lesdites rangées étant disposées verticalement.
Avantageusement, les moyens de poussée comprennent au moins un vérin fixé entre la partie centrale et la partie avant de la machine, disposé selon une direction substantiellement verticale et apte à exercer une poussée verticale sur les moyens d'excavation.
De préférence, les moyens de poussée comprennent au moins deux rangées de vérins verticaux, lesdites rangées étant disposées verticalement. Les moyens de freinage commandables comprennent un dispositif de frein avant, de préférence comportant au moins un vérin orienté transversalement par rapport à la trajectoire de la machine et fixé à la partie avant de la machine, ledit au moins un vérin étant muni à son extrémité libre d'une plaque de friction apte à être mise en contact avec une face de la tranchée lorsque ledit vérin est actionné.
De préférence, les moyens de freinage commandables comprennent un dispositif de frein arrière comportant au moins un vérin orienté transversalement par rapport à la trajectoire de la machine et fixé à la partie arrière de la machine, ledit au moins un vérin étant muni à son extrémité libre d'une plaque de friction apte à être mise en contact avec une face de la tranchée lorsque ledit vérin est actionné.
L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
Une machine 10 selon l'invention est destinée à la réalisation de parois dans le sol, telles des parois en béton.
Elle permet en particulier de réaliser des parois moulées continues rectilignes curvilignes, c'est-à-dire présentant un rayon de courbure, ainsi que des parois discontinues formées par une juxtaposition d'éléments de parois préfabriqués.
La machine 10 permet tout d'abord d'excaver une tranchée dans le sol, puis de former une paroi dans la tranchée excavée.
En se référant à la
Comme on le voit sur la
Les dimensions de la machine 10 sont telles que sa largeur est sensiblement égale ou légèrement inférieure à la largeur de la paroi à former, sa hauteur vue selon une direction verticale est sensiblement égale ou légèrement inférieure à la profondeur de la paroi à former et sa longueur mesure quelques mètres.
La partie arrière 12 de la machine selon l'invention comprend des moyens de formation 18 d'une paroi 20 dans une tranchée 21.
En particulier, ces moyens de formation d'une paroi peuvent comporter un module de bétonnage 19, comme représenté sur la
Le module de bétonnage 19 comprend de préférence une pluralité d'injecteurs 22 de liquide de bétonnage (par exemple du béton liquide) disposés verticalement sur toute la hauteur de la machine 10.
Les injecteurs 22 sont disposés de telle sorte que leurs sorties sont orientées sensiblement selon la direction longitudinale de la tranchée, dans le sens opposé de l'excavation.
De préférence, les injecteurs 22 sont disposés selon une rangée verticale.
Ces injecteurs 22 sont alimentés par une conduite d'amenée, elle-même reliée à un conteneur de liquide de bétonnage situé en surface (non représentés ici).
De préférence, chaque injecteur 22 est alimenté séparément, de telle sorte que le débit et/ou la pression du liquide sortant d'un injecteur 22 est commandable indépendamment des autres.
Comme on le voit sur la
Préférentiellement, chaque élément vertical 24, 26 comprend une face parallèle 24a, 26a à la face de la tranchée, vue dans un plan vertical, une face orthogonale 24b, 26b à ladite face de la tranchée et une face inclinée 24c, 26c par rapport à ladite face de la tranchée.
Chaque élément vertical 24, 26 comprend à son extrémité, vue dans le sens opposé à celui de l'avancement de la machine, un patin 28 prolongeant l'extrémité dudit élément vertical de manière à empêcher que du béton ne s'insère entre un élément vertical et ladite face de la tranchée 21.
Le module de bétonnage 19, et de manière générale, les moyens de formation d'une paroi 18, sont reliés à la partie centrale 14 à l'aide de moyens commandables de solidarisation et de désolidarisation de la partie arrière 12 avec la partie centrale 14 de la machine 10.
Ces moyens commandables de solidarisation et de désolidarisation permettent avantageusement de pouvoir changer le type des moyens de formation 18 d'une paroi, tout en laissant dans la tranchée 21 les autres éléments de la machine 10.
En se référant aux
Vue dans le sens d'avancement de la machine 10, ladite partie centrale 14 comprend une extrémité arrière 29 fixée à la partie arrière par les moyens de solidarisation et de désolidarisation de la partie centrale 14 et de la partie arrière, et une extrémité avant 31 fixée à la partie avant 16 par des moyens de solidarisation et de désolidarisation de la partie centrale avec la partie avant 16.
La partie centrale 14 comprend en outre des moyens de freinage commandables qui sont aptes à bloquer ou freiner l'avancement de la machine 10 par rapport à la tranchée.
Vue dans le sens d'avancement de la machine, les moyens de freinage commandables comprennent un dispositif de frein arrière 30, situé sur l'extrémité arrière 29 de la partie centrale, qui comporte de préférence deux rangées verticales de vérins hydrauliques 32, 34, chaque rangée étant fixée solidairement à l'un des deux côtés latéraux de l'extrémité arrière 29 de la partie centrale 14.
De manière préférentielle, chaque vérin 32, 34 est orienté transversalement par rapport à la trajectoire de la machine 10.
En outre, chaque vérin hydraulique 32, 34 est muni, à une de ses extrémités, d'une plaque de friction 35 apte à être mise en contact avec la face de la tranchée lorsque le vérin correspondant est actionné.
Les plaques de friction 35 sont formées d'un matériau présentant un coefficient de frottement élevé, de telle sorte que, lorsque une plaque est mise en contact avec une face de la tranchée, cela contribue à créer une force de frottement entre la partie centrale 14 et la tranchée 21 de façon à bloquer ou freiner l'avancement d'au moins une partie de la machine 10, en l'espèce la partie arrière 12, qui est fixée à l'extrémité arrière 29 de la partie centrale 14 de la machine 10.
Le dispositif de frein arrière 30 est conçu de telle manière que chaque vérin hydraulique 32, 34 est commandable indépendamment des autres. De manière préférentielle, les vérins sont commandables par paire de vérins situés à une même hauteur, chaque paire étant donc commandable indépendamment des autres paires de vérins.
D'une manière similaire, les moyens de freinage commandables comprennent en outre un dispositif de frein avant 36 monté sur l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14.
Le dispositif de frein avant 36 comprend de préférence deux rangées verticales de vérins hydrauliques 40, 42, chaque rangée étant fixée solidairement à l'un des deux côtés latéraux de l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14.
De manière préférentielle, chaque vérin 40, 42 est orienté transversalement par rapport à la trajectoire de la machine 10.
En outre, chaque vérin hydraulique 40, 42 est également muni, à une de ses extrémités, d'une plaque de friction 35 apte à être mise en contact avec un bord de la tranchée lorsque le vérin correspondant est actionné.
Les plaques de friction 35 sont formées d'un matériau présentant un coefficient de frottement élevé, de telle sorte que, lorsque une plaque 35 est mise en contact avec un bord de la tranchée 21, cela contribue à créer une force de frottement entre la partie centrale 14 et la tranchée 21 de façon à bloquer ou freiner l'avancement d'au moins une partie de la machine 10, en l'espèce la partie avant 16, qui est fixée à l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14 de la machine 10.
Le dispositif de frein avant est conçu de telle manière que chaque vérin hydraulique 40, 42 est commandable indépendamment des autres. De manière préférentielle, les vérins sont commandables par paire. En l'espèce, chaque paire de vérins situés à une même hauteur, vue dans une direction verticale, est commandable indépendamment des autres paires de vérins.
Evidemment, les dispositifs de frein avant et arrière 30, 36 peuvent être actionnés simultanément ou bien séparément selon le type de freinage ou de blocage recherché. Selon l'invention, les extrémités avant et arrière 29, 31 de la partie centrale 14 sont mobiles l'une par rapport à l'autre, en translation selon la direction longitudinale de la machine 10. Elles sont également mobiles l'une par rapport à l'autre en rotation autour d'un axe horizontal selon la direction verticale et en rotation autour d'un axe vertical selon la direction horizontale.
Pour assurer la mobilité en translation longitudinale entre les deux extrémités 29, 31, au moins un vérin 44 est disposé longitudinalement entre les extrémités avant et arrière 29, 31 de la partie centrale 14.
Plus précisément, les deux extrémités du vérin 44 sont fixées solidairement aux extrémités avant et arrière 29, 31 de la partie centrale 14, de telle sorte que l'actionnement du vérin 44 provoque le déplacement de l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14 par rapport à l'extrémité arrière 29, et, par suite, le déplacement de la partie avant 16 de la machine 10 par rapport à la partie arrière 12, dans une direction sensiblement parallèle à la trajectoire de la machine 10.
De préférence, deux rangées 46, 48 verticales de vérins 44 sont disposées longitudinalement entre lesdites extrémités 29, 31, sur toute la hauteur de la machine de telle sorte que la force de poussée des vérins 44 est sensiblement uniformément répartie sur toute la hauteur de la machine 10.
Par poussée, on entend ici tant la force de poussée que la vitesse de déplacement appliqués sur les moyens d'excavation.
Toutefois, les vérins 44 peuvent être commandables séparément de telle sorte que la poussée des vérins 44 sur l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14 peut être fonction de la position en hauteur de ce vérin 44.
Les rangées sont de préférence disposées de part et d'autre d'un plan médian vertical M de la machine 10.
On comprend que de cette manière, on peut également faire pivoter, dans un plan sensiblement horizontal, l'extrémité avant 29 par rapport à l'extrémité arrière 31 dès lors que la course des pistons 50 des vérins 44 d'une des deux rangées 46 est supérieure à celle des pistons des vérins de l'autre rangée 48.
Pour assurer la mobilité en translation verticale entre les deux extrémités, au moins un vérin hydraulique 52 est disposé verticalement entre la partie centrale 14 et la partie avant 16 de la machine 10, comme le montre la
Plus précisément, une première extrémité du vérin hydraulique 52 est fixée à l'extrémité avant 31 de la partie centrale 14, tandis qu'une seconde extrémité du vérin 52 est fixée à la partie avant 16 de la machine, de telle sorte que l'actionnement du vérin 52 provoque le déplacement de la partie avant 16 rapport à l'extrémité avant 29 de la partie centrale 14 et, par suite, le déplacement selon une direction sensiblement verticale de la partie avant 16 par rapport à la partie arrière 12 de la machine 10.
De préférence, au moins une rangée verticale de vérins 52 est disposée selon la hauteur de la machine 10, de manière à cumuler la puissance des vérins 52 disposés verticalement.
Toujours à l'aide des figures, on va maintenant décrire la partie avant 16 de la machine 10 selon l'invention.
La partie avant 16 de la machine 10 selon l'invention comprend des moyens d'excavation destinés à creuser la tranchée 12 dans le sens d'avancement de la machine 10.
Les moyens d'excavation, appelés également « module de coupe », comprennent des outils de coupe 54 qui sont aptes à excaver la tranchée sur toute sa profondeur. On appelle alors « front de coupe 55», la surface de coupe définie par les outils de coupe 54 des moyens d'excavation.
Selon une première variante du module de coupe, représenté sur les
Dans cette première variante, les outils de coupe 54 comprennent des cylindres rotatifs 56 montés sur des moteurs hydrauliques 58 et s'étendant sensiblement selon la trajectoire de la machine, c'est-à-dire orthogonalement par rapport au front de coupe.
De préférence, les cylindres comprennent une pluralité d'éléments de taille 59 disposés sur leur extrémité en vis-à-vis du front de coupe 55 et des éléments de taille 59' disposés sur leur face latérale cylindrique.
Comme on le voit sur la
En outre, les deux cylindres rotatifs 56, 56' d'une paire présentent un mouvement contrarotatif qui tend à compenser les efforts engendrés.
Lorsque la tranchée à réaliser a une largeur réduite, l'outil de coupe peut comporter seulement des cylindres dont les axes sont disposés sur un même segment vertical.
De préférence, les cylindres rotatifs 56, 56' sont de telle sorte que la distance minimale entre les deux périphéries des cylindres est de l'ordre de quelques centimètres.
Toujours en se référant à la
On nomme « d », la distance entre le cylindre inférieur d'une première paire et le cylindre inférieur de la paire située immédiatement sous la première paire.
Dans cette première variante, le dispositif de frein arrière 30 est actionné de telle sorte que la partie arrière 12 de la machine 10 est bloquée par rapport à la tranchée 21. Selon l'invention, la machine comprend des moyens de poussée permettent d'exercer une force de poussée horizontale et/ou verticale sur les moyens d'excavation.
Les moyens de poussée permettent également de fournir aux moyens d'excavation la vitesse d'avancement nécessaire pour optimiser l'excavation.
De préférence, les moyens de poussée comportent les vérins disposés horizontalement 44 ainsi que les vérins disposés verticalement 52.
En actionnant les vérins disposés horizontalement 44, on exerce une poussée horizontale sur le module de coupe, ce qui permet aux éléments de taille 59 situés sur l'extrémité des cylindres 56, 56' de venir en contact avec le front de coupe et, par suite, d'excaver la tranchée 21, cette excavation étant complétée par l'action des éléments de taille 59' agissant sous l'effet du mouvement alternatif vertical de l'outil de coupe.
En outre, en actionnant les vérins disposés verticalement 52, on provoque un déplacement vertical alternatif des outils de coupe vers le haut puis vers le bas, de préférence d'amplitude au moins égale à d, de manière à scier verticalement la tranchée 21 sur toute la surface du front de coupe.
Les éléments coupants 59 situés en périphérie des cylindres 56, 56' contribuent à l'effet de sciage.
On comprend que l'association de la poussée verticale et de la poussée horizontale permet le mode de coupe « scie-sauteuse ».
En outre, il peut être avantageux de disposer à des hauteurs différentes des outils de coupe de types différents afin d'adapter le module de coupe à la nature du sol à excaver.
Dans une deuxième variante 58 du module de coupe, représenté
Ces outils de coupe 60, 62 se présentent par exemple sous la forme de deux tarières horizontales 63, chacune étant montée rotative sur un moteur hydraulique 64 dont l'axe de rotation s'étend selon la trajectoire de la machine 10.
Le module de coupe 58 peut comprendre également une chaîne sans fin 66 s'étendant verticalement sur toute la hauteur de la machine et sur laquelle sont montés les outils de coupe 60, 62. On pourrait utiliser d'autres moyens pour déplacer les outils de coupe sur la hauteur de la tranchée.
On comprend que la chaîne sans fin 66 permet de déplacer verticalement les outils de coupe 60, 62 et que l'excavation de la tranchée 21 a lieu de préférence lors de la remontée des outils de coupe 60, 62, comme on l'a représenté sur les
Dans une troisième variante du module de coupe, représentée sur les
On nomme « h » la distance séparant deux outils de coupe 68 voisins.
Chaque outil de coupe 68 comprend une source 70 de jet de liquide à haute pression apte à déstructurer le sol à excaver.
Afin que la source de jet ne soit pas en contact avec le sol à excaver, un dispositif d'appui formant grille 72 est disposé en avant du jet et permet de placer le jet à une distance optimale du sol.
Pour excaver la tranchée, on actionne d'une part les sources de jet 70 et d'autre part les vérins disposés verticalement de manière à déplacer alternativement vers le haut puis vers le bas le module de coupe, d'une amplitude au moins égale à h.
On comprend que de cette manière, les jets sont aptes à agir sur sensiblement la totalité de la profondeur de la tranchée 21.
Avantageusement, cette grille 72 comprend une série de dents 74 disposées le long du bord inférieur de ladite grille 72, afin de faciliter le déplacement de la grille 72 lors de l'avancement du module de coupe et également de « raboter » la partie du sol ayant subie l'action du jet pour favoriser l'excavation.
D'une façon générale et quelle que soit la variante considérée, les moyens d'excavation comprennent de préférence des moyens d'évacuation (non représentés ici) pour évacuer les particules provenant de l'excavation, situés sur une zone arrière du module de coupe.
Ces moyens d'évacuation peuvent comprendre des buses pour injecter du liquide sous pression à proximité des outils et une conduite 76 pour aspirer le liquide contenant les particules excavées vers la surface, en dehors de la tranchée 21.
A l'aide des figures et de la description qui précède, on va maintenant décrire plus en détail deux modes de réalisation de la machine 10 selon l'invention, et plus particulièrement les modes de déplacement.
Selon le premier mode de réalisation représenté sur la
La machine 10 comporte en outre des moyens de formation d'une paroi 18 se présentant sous la forme d'un module de bétonnage 19 tel décrit précédemment, ainsi que des moyens de propulsion aptes à faire avancer la machine selon une trajectoire.
Ces moyens de propulsions comprennent les injecteurs 22 des moyens de bétonnage 19 ainsi que le coffrage 27.
Dans ce premier mode de réalisation, appelé « mode de déplacement continu », la machine selon l'invention forme la paroi moulée au fur et à mesure de l'avancement de la machine.
En effet, l'injection de ciment depuis la machine et vers l'arrière de celle-ci dans la direction longitudinale de la machine provoque, par contre réaction, une force de propulsion dirigée vers l'avant de la machine.
A cette force de propulsion, s'ajoute la pression hydrostatique du béton liquide qui remplit la partie de la tranchée qui se trouve à l'arrière de la machine.
Cette pression hydrostatique crée une force appliquée sur les éléments inclinés 24c, 26c de la tuyère divergente, dont la résultante également dirigée vers l'avant de la machine.
On comprend que cette force permet la propulsion de la machine et fournit également une poussée horizontale sur les moyens d'excavation.
De manière connue, on sait que la distribution surfacique de pression hydrostatique sur les éléments inclinés du coffrage est telle que la pression augmente avec la profondeur, ce qui implique que la force de propulsion est plus importante en bas de la tranchée 21 qu'en haut.
Par conséquent, il est nécessaire de maîtriser ce gradient de pression afin de contrôler de manière active la propulsion de la machine 10.
Comme on l'a représenté sur la
De surcroît, comme les vérins 32, 34, 40, 42 des dispositifs de frein 30, 36 sont commandables séparément, il est possible d'adapter localement la force de freinage à la force de propulsion s'exerçant sur la machine 10 à une hauteur donnée.
En outre, la force exercée par le béton sur la machine 10 est en générale supérieure à la force horizontale qui est nécessaire aux moyens d'excavation.
Les dispositifs de frein avant 30 et arrière 36 permettent avantageusement de contrôler de façon active l'avancement de la machine en la freinant dès lors que la force de propulsion est supérieure à la force nécessaire aux moyens d'excavation, ou bien lorsque la vitesse de déplacement des moyens d'excavation est trop importante.
La machine selon le premier mode de réalisation de l'invention permet donc de contrôler activement la force exercée par le béton sur elle, ce qui n'était pas prévu dans l'art antérieur décrit précédemment.
La machine 10 selon le premier mode de réalisation de l'invention comporte également des moyens de guidage qui comprennent essentiellement les vérins disposés horizontalement 44. Comme on l'a indiqué précédemment, lesdits vérins 44 sont agencés selon deux rangées verticales 46, 48 disposées de part et d'autre d'un plan médian M de la machine 10.
Vue de dessus, on peut définir que la machine 10 comporte dans la partie centrale 14, une rangée droite 46 et une rangée gauche 48 de vérins 44 disposés horizontalement.
On comprend, à l'aide de la
De la même manière que lorsqu'on actionne uniquement la rangée gauche 48 de vérins 44, la trajectoire de déplacement de la machine est courbée vers la droite.
Il est donc possible de réaliser des parois moulées continues présentant une courbure non nulle.
En outre, grâce aux moyens de solidarisation et de désolidarisation décrits précédemment, il est aisément possible de changer le module de coupe 18 par un autre, pendant la réalisation de la paroi moulée 20 et cela, sans qu'il soit nécessaire d'extraire de la tranchée 21 les parties arrière 12 et centrale 14 de la machine.
De surcroît, les vérins disposés horizontalement facilitent l'extraction de la machine 10 de la tranchée 21, ce qui facilite en particulier les opérations de maintenance.
Pour cela, on actionne les vérins disposés horizontalement de sorte que le piston rentre dans le corps du vérin 44, ce qui permet de réduire la longueur de la partie centrale 14, donc également celle de la machine 10.
Dans ce premier mode de réalisation, on peut avantageusement utiliser la première variante du module de coupe (« scie-sauteuse ») qui est décrite ci-dessus.
A l'aide des
Dans le second mode de réalisation, la machine 10 selon l'invention comprend des moyens de propulsion qui comportent de manière préférentielle les vérins disposés horizontalement 44, ainsi que les vérins disposés verticalement 52.
Pour déplacer la partie arrière de la machine selon le second mode de réalisation de la machine, on bloque de préférence la partie arrière 12 de la machine 10 par rapport à la tranchée 21 en actionnant le dispositif de frein arrière 30, de telle sorte que les vérins disposés horizontalement ou verticalement 44, 52 peuvent prendre appui sur la partie arrière 12 de la machine 10 pour pouvoir déplacer sur le module de coupe 18, ce déplacement pouvant être horizontal et/ou vertical.
Selon l'invention, les moyens de formation d'une paroi comprend les injecteurs 22 de liquide de bétonnage, de telle sorte que pour faire avancer la machine, on actionne le dispositif de frein avant 36, on relâche le dispositif de frein arrière 30 et, de préférence mais non nécessairement, on injecte le liquide de bétonnage, ce qui provoque le déplacement de la partie arrière 12 vers la partie avant 14.
Ensuite, on stoppe l'injection de liquide de bétonnage, on bloque à nouveau le dispositif de frein arrière 30, on relâche le dispositif de frein avant 36 et on actionne à nouveau les vérins disposés horizontalement 44 et/ou verticalement 52 pour faire avancer la partie avant 16 de la machine 10.
On comprend que la succession de ces mouvements permet de faire avancer la machine 10 en mode de déplacement « ver de terre » dans lequel on avance alternativement la partie avant puis la partie arrière de la machine.
Selon une deuxième variante, les moyens de formation d'une paroi comprennent un dispositif 80 d'insertion d'éléments de parois préfabriqués 82 visible sur la
Selon cette variante, représentée sur la
Pour faire avancer la machine 10 selon l'invention, on actionne le dispositif de frein avant 36 pour bloquer la partie avant 18 de la machine 10 puis on actionne les vérins disposés horizontalement 44, ces derniers prenant appui sur la partie avant 16 pour déplacer la partie arrière 12 vers la partie avant 16. Enfin, on déplace vers l'avant les moyens d'excavation afin de faire avancer la partie avant 16 de la machine 10.
Là encore, on comprend que la succession de ces mouvements permet l'avancement de la machine selon l'invention.
Dans ce deuxième mode de réalisation de la machine, il est également possible d'utiliser avantageusement la première variante du module de coupe qui permet le mode « scie-sauteuse ».
Dans ce cas, les moyens de poussée comprennent de préférence au moins les vérins des moyens de propulsion.
Le soutènement des terres dans la zone de la tranchée en cours d'excavation peut être réalisé en remplissant la tranchée à l'aide d'une boue ou d'un matériau équivalent.
Ce soutènement peut également être réalisé par les parois latérales de la machine elle-même, sur la portion de tranchée en cours d'excavation. En effet, derrière la machine d'excavation, la tranchée est remplie par la paroi qui est mise en place au fur et à mesure de l'avance de la machine, ainsi qu'on l'a déjà expliqué.
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