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CA 02235890 1998-04-24
PROCÉDÉ ET ÉQUIPEMENT DE LEVAGE DE PIEUX DE
STABILISATION POUR FONDATIONS D'ÉDIFICES
CONTEXTE DE L'INVENTION
1. Domaine technigue de l'invention
La présente invention traite de la
stabilisation d'édifices et, plus particulièrement,
d'un dispositif d'enfoncement de pieux et de levage
de fondations d'édifices et à un procédé qui s'y
rattache_
2. Description de la technigue antérieure
La majorité des immeubles sont construits
sur des fondations reposant sur un sol qui devient
parfois instable. Ces fondations tendent à s'enfoncer
et, la plupart du temps, de façon inégale. Les
planchers de ces immeubles deviennent alors inclinés
et les fondations risquent de fissurer laissant l'eau
s'infiltrer. La fondation ainsi endommagée provoque
des mouvements dans la charpente et une fissuration
des murs de gypse.
I1 est déjà connu de remédier à ce problème
en enfonçant des pieux verticalement dans le sol de
façon adjacente aux fondations d'immeubles et, une
fois que les pieux reposent sur un sol ferme, de
soulever les fondations jusqu'à ce qu'elles soient à
niveau et, par la suite, les pieux sont solidement
fixés aux fondations, conservant ainsi les fondations
et l'immeuble en position élevée (par rapport à la
position d'enfoncement préalable) et à niveau.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention a donc pour but de
mettre au point un nouveau dispositif permettant
l'enfoncement de pieux et d'attachement des pieux aux
fondations d'immeubles une fois ces derniers à
niveau.
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La présente invention a également pour but
de mettre au point un nouveau procédé de levage de
fondations.
Suivant la présente invention, on propose
un dispositif de stabilisation de fondations,
comprenant des moyens d'attachement conçus pour être
fixés à la fondation, un dispositif d'enfoncement de
pieux conçu pour enfoncer un pieu dans le sol, un
dispositif de levage de fondation différent dudit
dispositif d'enfoncement, et des moyens
d' immobilisation pour fixer le pieu par rapport à la
fondation une fois cette derniëre élevée à une
position désirée, dans lequel le dispositif
d'enfoncement est utilisé pour enfoncer le pieu
jusqu'à ce qu'il ait un support suffisant pour
permettre le soulèvement subséquent de la fondation,
ledit dispositif de levage étant conçu pour remplacer
ledit dispositif d'enfoncement une fois le pieu
enfoncé suffisamment et pour déplacer les moyens
d'attachement vers le haut par rapport au pieu,
soulevant ainsi la fondation jusqu'à ladite position
désirée, lesdits moyens d'immobilisation étant conçus
pour fixer le pieu auxdits moyens d'attachement
lorsque la fondation est dans ladite position désirée
de façon à maintenir la fondation dans cette
position.
Également suivant la présente invention, on
propose un kit de stabilisation de fondations,
comprenant des moyens d'attachement conçus pour être
fixés à la fondation, un dispositif d'enfoncement de
pieux conçu pour enfoncer un pieu dans le sol, un
dispositif de levage de fondation différent dudit
dispositif d'enfoncement, et des moyens
d' immobilisation pour fixer le pieu par rapport à la
fondation une fois cette dernière élevée à une
position désirée, dans lequel le dispositif
d'enfoncement est utilisé pour enfoncer le pieu
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jusqu'à ce qu'il ait un support suffisant pour
permettre le soulèvement subséquent de la fondation,
ledit dispositif de levage étant conçu pour remplacer
ledit dispositif d'enfoncement une fois le pieu
enfoncé suffisamment et pour déplacer les moyens
d'attachement vers le haut par rapport au pieu,
soulevant ainsi la fondation jusqu'à ladite position
désirée, lesdits moyens d'immobilisation étant conçus
pour fixer le pieu auxdits moyens d'attachement
lorsque la fondation est dans ladite position désirée
de façon à maintenir la fondation dans cette
position.
De plus, suivant la présente invention, on
propose une méthode de stabilisation de fondations,
comprenant les étapes suivantes: fixer des moyens
d'attachement à la fondation, enfoncer un pieu dans
le sol à l'aide d'un dispositif d'enfoncement jusqu'à
ce que le pieu trouve un support suffisant, lever la
fondation en déplaçant vers le haut les moyens
d'attachement le long du pieu jusqu'à ce que la
fondation soit dans une position désirée, et fixer le
pieu par rapport à la fondation de façon à maintenir
cette dernière dans ladite position désirée.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS
Une réalisation préférée de la présente
invention sera maintenant décrite en référence aux
dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 est une perspective schématique
d'un dispositif d'enfoncement de pieux et de levage
de fondations suivant la présente invention, montrant
une première étape d'enfoncement d'un pieu suivant
une méthode également de la présente invention;
la figure 2 est une perspective schématique
du dispositif d'enfoncement de pieux et de levage de
fondations de la présente invention, montrant une
deuxième étape de soulèvement de la fondation;
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la figure 3 est une perspective schématique
d'une troisième étape d'immobilisation de la
fondation au pieu une fois la fondation élevée au
niveau désiré;
la figure 4 est une perspective d'une
partie du dispositif d'enfoncement de pieux de la
présente invention:
la figure 5 est une vue en élévation du
dispositif d'enfoncement de pieux de la présente
invention;
la figure 6 est un profil gauche du
dispositif de la figure 5;
la figure 7 est une vue en plan du
dispositif de la figure 5:
la figure 8 est une vue en section prise
suivant la ligne 8-8 de la figure 7 et montrant le
dispositif de serrage du dispositif d'enfoncement en
position dégagée par rapport au pieu;
la figure 9 est une vue en section
similaire à la figure 8 mais montrant le dispositif
de levage en position de serrage par rapport au pieu;
et
la figure 10 est une vue en section
similaire à la figure 8 mais montrant plus clairement
la position de dégagement du dispositif de levage par
rapport au pieu.
MANI~RES DE RÉALISER L'INVENTION
Dans la présente invention, on utilise
généralement des tubes ou pieux que l'on enfonce dans
le sol jusqu'à ce qu'ils atteignent le roc ou jusqu'à
ce gue le frottement entre les tubes et le sol soit
suffisant pour supporter le poids de la fondation à
stabiliser. Ensuite, la fondation est soulevée pour
atteindre le niveau désirée et elle est ensuite fixée
à ces pieux qui la supporte.
Pour réaliser ces travaux, on utilise
quatre composantes principales: un attachement à la
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fondation, un enfonceur de pieux, des cylindres de
traction et un cylindre de levage pour le soulèvement
de la fondation. L'attachement est une structure
métallique entourant le pieu lui-même métallique.
L'enfonceur est une paire de mâchoires qui se
referment par auto-serrage autour du tube pour
l'agripper lors de l'opération d'enfoncement.
Le dispositif d'enfoncement de pieux et de
levage et de soutènement de fondations de la présente
invention prend la forme d'un kit incluant un
attachement 10, un dispositif d'enfoncement de pieux
12, plusieurs pieux tel que le pieu 14, et un
dispositif de levage 16 de fondation F.
Avec référence à la figure 1, dans la
première étape du procédé, on fixe l'attachement 10 à
la fondation F à l'aide de boulons 18 et écrous 19
qui traversent la fondation F. On glisse alors le
pieu tubulaire 14 à travers le dispositif
d'enfoncement 12 (soit entre ses mâchoires qui seront
décrites en détail plus bas) et également â travers
une ouverture 20 ménagée entre l'attachement 10 et la
fondation F. On relie le dispositif d'enfoncement 12
à l'attachement 10 à l'aide de deux cylindres
hydrauliques 22 qui sont attachés au dispositif
d'enfoncement 12 à leurs extrémités supérieures et à
l'attachement 10 à leurs extrémités inférieures.
Le dispasitif d'enfoncement 12 fonctionne
de la façon suivante. Lorsque les cylindres de
traction 22 se rétractent, le dispositif
d'enfoncement 12 descend le long du pieu 14 et une
mâchoire mobile du dispositif d'enfoncement 12
s'accroche par friction à la surface extérieure du
pieu 14. L'angle formé par la surface de contact de
la mâchoire mobile avec le bàti et l'axe du pieu 14
provoque un serrage entre les deux mâchoires du
dispositif d'enfoncement 12. Dès lors, le pieu 14
commence à s'enfoncer dans le sol. Quand les
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cylindres de traction 22 se sont complètement
rétractés, on renverse leur mouvement, c'est-à-dire
les cylindres de traction 22 se déploient, relevant
ainsi le dispositif d'enfoncement 12 le long du pieu
14 et puisque le pieu 14 ne supporte pas encore la
fondation F (celle-ci n'ayant pas encore été levée
puisque nous sommes au stade d'enfoncement du
pieu 14) les mâchoires du dispositif d'enfoncement 12
peuvent relâcher le pieu 14 pour remonter le
dispositif d'enfoncement 12 (par allongement des
cylindres de traction 22) le long du pieu 14. Le
cycle peut donc recommencer jusqu'à ce que le pieu 14
atteigne le solide, c'est-à-dire du roc ou une
substance assez solide pour supporter la fondation F
lorsqu'elle sera soulevée dans une étape subséquente.
Une fois que le solide a été atteint par le pieu 14,
on coupe le pieu 14 au-dessus de l'attachement 10
tout en conservant un surplus de pieu au-dessus de la
partie supérieure de l'attachement 10 pour permettre
de soulever la fondation F dans l'étape qui suit afin
que, à la fin du procédé, l'extrémité supérieure du
pieu 14 se prolonge prêférablement le long de la
pleine hauteur de l'attachement 10. Dans ce cas, le
surplus que l'on conserve lors de la coupe du pieu 14
après son enfoncement doit au moins être égal à la
hauteur qu'il faudra par la suite soulever la
fondation F pour la mettre à niveau. On note que le
dispositif d'enfoncement 12 inclut une poignée de
relâchement 24 qui permet d'assurer que les mâchoires
du dispositif d'enfoncement 12 demeurent écartêes
lorsqu'on retirera le dispositif d'enfoncement 12 de
la section du pieu 14 que l'on vient d'enlever.
Se référant maintenant à la figure 2, où le
dispositif d'enfoncement 12 et la partie coupée du
35~ pieu 14 ont été enlevés, on appose le dispositif de
levage 16 sur le dessus du pieu 14. Le dispositif de
levage 16 est reliê à l'attachement 10 par des
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chaînes 26 qui, sous l'extension du piston d'un
cylindre de levage 28, transfèrent un effort à
l'attachement 10 et, puisque le pieu 14 ne peut pas
s'enfoncer davantage dans le sol, cette extension du
cylindre de levage 28 provoque par l'intermédiaire
des chaînes 26 le soulèvement de la fondation.
Évidemment, la course du cylindre de levage 28 doit
permettre en une seule extension de ce dernier le
relèvement total désiré de la fondation F; en
d'autres termes, le cylindre de levage 28 ne peut
être rétracté puis étendu de nouveau pour obtenir un
relèvement additiannel de la fondation F à moins
qu'un support temporaire pour la fondation F soit
installé.
Une fois la fondation F au niveau désiré,
soit par une extension appropriée du cylindre de
levage 28 dans l'étape de la figure 2, le pieu 14 est
immobilisé à la fondation F en le soudant à
l'attachement 10, par exemple aux endroits de soudure
30 illustrés dans la figure 3. Une fois le pieu 14
complètement fixé à l'attachement 10, le dispositif
de levage 16 peut être enlevé, et le pieu 14 peut
alors être coupé juste au-dessus de l'attachement,
soit dans la position finale du pieu 14 illustrée
dans la figure 3. Enfin, du béton sera introduit dans
le pieu 14 pour prolonger la vie de l'installation.
Les figures 4 à 10 montrent différents
détails et positions du dispositif d'enfoncement 12
du pieu 14. Dans la figure 4, on montre le dispositif
d'enfoncement 12 sans ses cylindres de traction 22. Ä
ce niveau, le dispositif d'enfoncement 12 comprend un
dispositif de serrage 32 incluant deux plaques
externes parallèles 34 et 36 reliées par deux plaques
internes 38 et 40. La plaque interne 38 ménage des
35~ dents 42 et constitue ainsi la mâchoire fixe du
dispositif d'enfoncement 12. Quant à la plaque
interne 40, elle est montée à angle (voir par exemple
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la figure 8) entre les plaques externes 34 et 36.
Près de la mâchoire mobile 46, les plaques
extérieures 34 et 36 incluent chacune sur leur
surface intérieure un coussinet 48, et les coussinets
5 48 reçoivent un arbre 50 qui lui, à l'extérieur de la
plaque extérieure 34, est connecté à la poignée 24
qui peut se déplacer à pivot entre deux butées 54
faisant saillie sur l'extérieur de la plaque
extérieure 34. L'arbre 50 est muni d'une came 56 de
blocage.
La plaque intérieure 40 ménage une
ouverture 57. La mâchoire mobile 46 inclut une
membrure en forme de U 58 qui se prolonge au travers
l'ouverture 57 de la plaque intérieure 40. L'arbre 50
traverse la membrure en U 58. La mâchoire mobile 46
est montée à la plaque intérieure 40 par la voie de
tiges 60 qui traversent des trous oblongs 62 ménagés
dans la plaque intérieure 40 et qui sont
interconnectés par des barres transversales 44. Cette
configuration permet à la mâchoire mobile 46 de se
déplacer à glissement le long de la plaque intérieure
40 grâce à ses tiges 60 qui peuvent se déplacer
suivant une longueur prescrite le long des trous
oblongs 62. Ä cause de l'angle de la plaque
intérieure 40 et de la forme triangulaire (en
section, e.g. voir la figure 8) de la mâchoire mobile
46, le mouvement de cette dernière par rapport à la
plaque intérieure 40 cause le rapprochement ou
l'écartement de la mâchoire mobile 46 et de ses dents
64 par rapport au pieu tubulaire 14.
Lorsque la poignée ou le levier 24 est en
position basse, l'arbre 50 est positionné de sorte
que sa came 56 est dans sa position montrée à la
figure 9, soit dans une position où la came 56
35~ n'interfère pas avec la membrure en U 58 de la
mâchoire mobile 46 et permet donc à cette dernière de
se déplacer suivant un certain jeu par rapport à la
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plaque intérieur 40, c'est-à-dire jusqu'à ce que
l'arbre 50 contacte la partie supérieure ou la partie
inférieure de la membrure en U 58. L'arbre 50 et la
membrure en U 58 sont dimensionnés pour permettre à
la mâchoire mobile 46 de se déplacer le long de la
plaque intêrieure 40 entre une position où les dents
64 de la mâchoire mobile 46 peuvent agripper de façon
solide les parois du pieu 14 et une position où les
dents 64 sont espacées du pieu 14 pour permettre au
dispositif d'enfoncement 12 d'être retiré du pieu 14.
Cette position de dégagement du pieu par
rapport aux mâchoires 38 et 46 peut être assurée en
pivotant vers le haut l' arbre 50 de façon à déplacer
la came 56 vers le bas, tel qu'illustré aux figures 8
et 10 et tel que cela apparaît plus clairement dans
la figure 10; il existe dans cette position un espace
suffisant entre le pieu 14 et les mâchoires 38 et 46
pour en permettre le dégagement.
On note que les plaques extérieures 34 et
36 ménagent des ouvertures 66 pour permettre
l'attachement des cylindres de rétraction 22 au
dispositif de serrage 32 du dispositif d'enfoncement
12.
I1 est facilement compréhensible que,
lorsque les cylindres de traction 22 sont déplacés
vers une position rétractée, la mâchoire mobile ou
f lottante 46 ( évidemment lorsque le levier 24 est en
position rabaissée) s'engage par friction au pieu 14
et se déplace graduellement vers le haut par rapport
à la plaque intérieure 40 de façon à devenir coincée
entre la plaque intérieure 40 et le pieu 14, et sous
l'action des dents 42 et 64 des mâchoires fixe et
mobile 38 et 46, respectivement, le pieu 14 est
emprisonné dans le dispositif de serrage 32 du
35~ dispositif d'enfoncement 12 et lorsque ce dernier est
davantage forcé vers le bas par les cylindres de
rétraction 22, il entraîne avec lui le pieu 14
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causant ainsi l'enfoncement de ce dernier dans le
sol, suivant l'étape illustrée dans la figure 1.
Lorsque les cylindres de traction 22 sont
étirés vers le haut, le dispositif de serrage 32 tend
à se déplacer vers le haut et, grâce au fait que la
mâchoire mobile 46 est flottante à l'intérieur de
l'ouverture 57 ménagée dans la plaque intérieure 40,
la mâchoire mobile 46 se déplace vers le bas par
rapport à la plaque intérieure 40, se dêgageant ainsi
du pieu 14 et permettant au boîtier 32 d'être élevé
par les cylindres de traction 22 sans entraîner le
pieu 14 vers le haut. Tel que mentionné précédemment,
le cycle de rétraction et d'étirement des cylindres
22 peut ainsi être répété jusqu'à l'enfoncement
complet du pieu 14 dans le sol. Encore une fois,
cette étape sera suivi par l'utilisation du
dispositif de levage 16 pour élever la fondation F à
un niveau désiré avant que le pieu 14 ne soit fixé,
par exemple par soudure, à l'attachement 10 et donc à
la fondation F (figure 3). Évidemment, l'attachement
10 pour être fixé au pieu 14 par des moyens autres
que la soudure, soit par exemple par un arrangement
de boulons et écrous traversant horizontalement
l'attachement 10 et le pieu 14 de façon parallèle à
la fondation adjacente, ou par des vis ou des tiges
solides se prolongeant au travers de l'attachement 10
et du pieu 14.
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