Brevet FR2043468A1 — publié le 19710219

La réalisation des dispositifs dXétanchéité dans les grand ouvrages publics (tunnels routiers notamment) présente une difficulté grandissante du fait des exigences sans cesse accrues (étanchéité à l'eau, au gaz sulfureux, etc o.o) qui sont imposées par les cahiers des charges. En outre, la réalisation des dispositifs d'étanchéité traditionnels est demeurée artisanale à deux points de vue - du point de vue des matériaux d1étanchéfté eux-mmes, qui sont dépourvus de tenue mécanique et qui nécessitent donc un support sur lequel ils adhèrent étroitement - du point de vue de la pose qui exige un personnel connaissant parfaitement le matériau quiil met en oeuvre et toutes les finesses de cette mise en oeuvre. Malgré la qualité de la pose, les résultats obtenus par l'utilisation de ces dispositifs d'étanchéité sont souvent décevants, parce que l'assujettissement étroit de l'étanchéité aux parois fait subir à celle-ci toutes les contraintes qui intéressent la paroi, telles que fissures, fentes, déplacements , etc00. De plus, à tous les points de fixation de ltétanchéité, il existe des contraintes qui, propres à la fixation elle-mtme, compromettent la valeur de l'étanchéité posée0 Il existe actuellement des matériaux modernes industriels, capables d'assurer une étanchéité d'une qualité intrinsèque bien supérieure à celle de l'étanchéité traditionnelle. Ces matériaux sont constitués par des feuilles souples d'élastomères douées de propriétés mécaniques élevees (120 kg/ Cm2 à la rupture), d'un pouvoir d'allongement important (supérieur à 50h), imputrescibles, insensibles aux variations de température, imperméables par leur nature aux liquides comme aux gaz et aux agressifs chimiques, Grace à ces feuilles d'élastomères,' il est possible de créer des dispositifs d'étanchéité qui constitueront dans les ouvrages où ils seront mis en place, une barrière infranchissable tant à l'eau qu'aux acides, tels que ceux résultant de la condensation des gaz d'échappement. Néanmoins, lorsqu'ils sont utilisés avec les techniques de pose traditionnelles, ces matériaux modernes perdent une partie de leurs avantages du fait que l'on n'exploite pas à fond leurs possibilités globales (mécaniques, physiques chimiques) et que l'on continue à rechercher la meilleure adhérence possible de la feuille dXétanchéité au support et que l'on réalise cette adhérence par collage, clouage ou agrafage. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, elle concerne un dispositif d'otanchéité pour ouvrages publics ou autres qui utilise la totalité des propriétés éminentes des feuilles diélastomère. Ce dispositif est constitué par une paroi d'étanchéité autonome qui, formée par une pluralité de feuilles d'élastomère & semblées, est intercalée avec une indépendance complète entre a paroi à étancher et une paroi support au autre. Dans le cas de son application aux tunnels routiers, du type de ceux constitués par un anneau extérieur en gros béton armé, devant résister aux sollicitations exercées par le terrain, et par un anneau intérieur, équilibrant les pressions hydro-statiques de la nappe, le dispositif d'étanchéité est constitué par une gaine tubulaire qui, réalisée à partir de feuilles d'élastomère assemblées, est intercalée sans aucune fixation entre la face interne de l'anneau extérieur et la face eSarne de l'anneau intérieur. Ce dispositif conduit à rechercher un procédé de pose qui garantisse cette indépendance de la paroi d'étanchéité en éliminant toute liaison entre cette dernière et son supporte Le procédé selon l'invention , consiste à poser la partie inférieure de la paroi d'étanchéité en utilisant la gravité et à appliquer la partie supérieure de cette paroi d'étanchéité contre la partie correspondante de la paroi à étancher en reliant le volume délimité entre ces deux dernières parois à une source de vide afin que la seule pression atmosphérique plaque cette paroi d'étanchéité contre la paroi à étancher, tant que la paroi interne nPest pas mise en place. l'ors que ce procédé est appliqué à la mise en place d'un dispositif dlétanchéité dans un tunnel routier du type de ceux précités, il consiste à å déposer chacune des feuilles élémentaires constituant la partie inférieure de la paroi d'étanchéité sur l'intrados de vanneau extérieur " a assembler bord à bord les feuilles élémentaires précituées - à mixer temporairement les extrémités longitudinales de ces feuilles sur l'anneau extérieur, sensiblement dans le plan diamétral horizontal de ce dernier - puis, après coulage de la partie.inférieure de l'anneau intérieur en béton, à poser chacune des feuilles élémentaires d'élastomère constituant la partie supérieure de la paroi d ié tanchéité sur un support mobile verticalement - à amener ce support dans sa position haute, afin que la feuille élémentaire Jouxte l'intrados de l'anneau extérieur de béton - à assembler le bord correspondant de la feuille élémentaire en cours de pose avec le bord libre de la paroi d'étanchéité déjà posée - à assembler les extrémités de la feuille avec celle de la feuille élémentaire inférieure correspondante, antérieurement posée, les extémités de cette feuille élémentaire inférieure ayant été préalablement désolidarisées de l'anneau extérieur de béton - à plaquer temporairement et avec étanchéité le bord libre restant de la feuille élémentaire supérieure contre 1'intrados de l'anneau extérieur ; - et à relier le volume formé entre 1' anneau extérieur et la paroi d'étanchéité à une source de vide. Ainsi* la paroi d'étanchéité est plaquée par la pression atmosphérique contre la voute de l'anneau extérieur du tunnel. I1 est alors possible de mettre en place les coffrages nécessaires à la construction de la partie supérieure de l'anneau interne du tunnel et de couler le béton. Grace à ce dispositif et à son procédé de mise en oeuvre, l'étanchéité tubulaire totale est réalisée sans qulil soit nécessaire de lier la paroi d'étanchéité à l'une ou l'autre des parois entre lesquelles elle est placée, De plus, cette paroi d'étanchéité est mise en place sans aucune traction puisque la pression atmosphérique ne lui fait subir que des efforts perpendiculaires à l'intrados de la voute, et que sa longueur est, par ailleurs, déterminée en fonction du développement du demi-anneau correspondantc Enfin, gracie à son indépendance complète, tant de la paroi extérieure du tunnel que de l'anneau intérieur, la paroi souple d'étanchéité peut se prêter librement aux déformations, aux mouvements relatifs liés au retrait du béton, aux fissurations et à toutes sollicitations subies par le tunnels En outre, bien que nécessitant un équipement de base relativement important, le procédé de mise en oeuvre de ce dispositif ne fait appel qu'à un personnel restreint dont la capacité professionnelle peut titre celle d'ouvriers moyennement qualifiés. I1 en résulte que ce procédé conduit à des frais de pose beaucoup plus réduits que ceux des procédés artisanaux utilisés Jusqu'alors. L1invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant 1 à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ae dispositif d'étanchéité dans le cas de son application à un tunnel routier composé de deux anneaux concentriques en béton. - Figure 1 est une vue en bout montrant en -coupe transversale un tunnel routier complètement terminé - Figure 2 est une vue semblable à la figure 1 montrant ce tunnel lors de la pose de la partie supérieure de la paroi d'étanchéité - Figure 3 est une vue en perspective montrant plus en détail le support des feuilles élémentaires - Figure 4 est une vue en bout du tunnel montrant, à échelle réduite, la position occupée par le support de feuilles élémentaires lorsqu'il est en position haute - Figures 5,6 et 7 sont des vues schématiques en coupe longitudinale, illustrant différentes phases de la pose du dispositif d'étanchéité dans le tunnel. l'e tunnel routier représenté à la figure 1 est constitué par un anneau extérieur en béton armé qui, désigné de façon générale par 2, a pour but de s'opposer aux sollicitations exer- cées par le terrain 3 dans lequel il est logé. Dans cet anneau 2 est disposé un anneau intérieur qui, désigné de façon générale par 4, est destiné à équilibrer les pressions hydro-statiques de la nappe environnante, et comporte intérieurement des massifs latéraux, respectivement supérieurs 5 et inférieurs 6, utilisés pour la mise en place de la chaussée 7 et d'un plafond 8. De façon connue, entre l'anneau intérieur 4 et l'anneau extérieur 2 est intercalé un dispositif d'étanchéité 9. Selon 11 invention, ce dispositif d'étanchéité est cons titué par une paroi tubulaire obtenue par assemblage de feuilles d1êlastomère, par exemple, de caoutchouc butyle aes feuilles d'épaisseur variable, de l'ordre par exemple de 1 à 3 mm, sont livrées sur le chantier sous la forme de rouleaux de largeur variable, par exemple de 3 m, et de longueur appropriée à la longueur développée de la surface à étancher.Elles sont munies sur leur périphérie d'une bande autosoudable qui permet de les lier entre elles au moyen d'une soudure étanche. La mise en place de ce dispositif d'étanchéité se décompose en deux phases principales, soit une phase de mise en place de la partie inférieure 9a de la paroi tubulaire 2 et une phase de mise en place de sa partie supérieure 9b. La mise en place de la partie inférieure 9a de la paroi d'étanchéité 2 ne pose pas de difficultés particulières. En effet, les feuilles d'élastomère sont déroulées transversalement à I 'axe longitudinal du tunnel, sur l'intrados du demianneau inférieur 2a de ltanneau extérieur 2. Ces feuilles,, ayant une longueur égale au demi-périmètre interne de cet anneau 2 sont fixées, provisoirement et avec étanchéité en 11 par leurs extrémités libres, alors disposées sensiblement dans le plan diamétral horizontal du tunnel. Cette fixation peut titre effectuée par collage partiel ou par tout autres moyens, tel que clouage, agrafage ou autres. Bien entendu, chacune des feuilles constituant la partie inférieure de la paroi d'étanchéite est soudee bord à bord avec les feuilles juxtaposées. Lorsque une certaine longueur de la partie inférieure de la paroi d'étanchéité a été réa inférieur lisée par exemple 40 m, le demi-anneau#intérieur 4a est coulé, comme montré à la figure 2. il faut remarquer que les cadences de. mise en place de ce dispositif d'étanchéité suivent aisément celles de confection du demi-anneau intérieur 4a, de sorte que les deux chantiers peuvent etre séparés par une distance relativement réduite, de l'ordre de 30 à 40 mètres, dépendant des facilités recherchées pour chaque type de chantier. La mise en place de la partie supérieure 9b de la paroi d'étanchéité est beaucoup plus délicate et nécessite un ma tériel spécialisé comprenant un support 12, deux cintres de verrouillage 13a et 13b, au moins un groupe de pomp.e à vide avec ballons séparateurs et un compresseur d'air non représentés au dessin. Le support 12 montré plus en détail à la figure 3, est essentiellement constitué par une ttle dtacier de forme convexe présentant la même courbure que la partie supérieure de la voate. Sa largeur est approximativement égale à celle de l'arc de cercle délimité sur la volte par un angle au centre a de 120 ayant l'axe vertical du tunnel comme bissectrice. Sa longueur est variable et est un multiple de la largeur de chacune des bandes élémentaires.Ainsi, dans cet exemple, ce support a une longueur égale à trois fois la largeur d'une bande élémentaire. Ce support 12 prend appui sur la chaussée 2, mise en place dans le demi-anneau 4a, par l'intermédiaire de pieds télescopiques 14 munis, à leur partie inférieure, de roues 15. Chaque cintre 13a ou 13b est constitué par une armature métallique 16 supportant un profilé en U 17 qui, montré plus en détail aux figures 5 à 7, est galbé au profil de la face interne du demi-anneau extérieur supérieur. En position de travail, le U galbé 17 du cintre est maintenu à une certaine distance de l'intrados de la votte.- Il comporte intérieurement un boudin 18 en caoutchouc butyl ou autre, qui, lorsque le cintre est utilisé, est gonflé par de l'air sous faible pression provenant du compresseur précité. La mise en place proprement dite de la partie supérieure 9b de la paroi d'étanchéité s'effectue de la façon 8uivank* illustrée par les figures 5, à 7. Ces figures montrent cette mise en place alors qu'une partie de l'anneau intérieur est entièrement coulée, la paroi d'étanchéité 9 déjà instalîéê débordant en 21 du demi-anneau intérieur 4a. Le support 12 est amené dans sa position basse comme montré en traits mixtes à la figure 5, aWKessous de la partie de voûte sur laquelle doit être placée la feuille d'étanchéit*. Sur ce support on dispose trois bandes élémentaires d'élasto- mète 20 qui sont soudées bord à bord en 22, comme le montre plus en détail la figure 3, pour former la feuille d'étanchéité 9b l'ea bandes 20 et, en conséquence, la feuille 9b ont une longueur suffisante pour venir par la suite se raccorder aux ez- trémités de la feuille d'étanchéité inférieure 9a, déjà em- prisonnée entre le demi-anneau intérieur inférieur 4a et le demi-anneau extérieur inférieur 2a. Le support 12 est alors déplacé verticalement vers le haut, dans le sens dé la flèche 23 de figure 4, afin que la feuille, qb qu'il porte jouxte, sans contact, l'intrados de la votre, comme le montre la figure 50 Le bord amont de la feuille 9b ainsi mise en place est soudé en 24 avec la partie débordante 21 de la paroi d'étanchéité 2 déjà mise en place, puis elle est soudée en avec les extrémités de la partie inférieure 9a de la paroi d'étanchéité précédemment mise en place. h cette fin, les extrémités précitées sont préalablement désolidarisées de l'anneau 2. A partir de ce moment, le cintre de verrouillage 13a est amené à proximité du bord libre de la feuille qa, comme montré à la figure 5. Le boudin 18 de ce cintre de verrouillage est alors gonflé afin qu'il vienne plaquer le bord libre précité contre la partie correspondante de la voûteo Le volume délimité entre l'intrados de la volte et la feuille qb est alors relié au groupe de pompe à vide par l'intermédiaire d'embouts prévus sur la feuille précitée. Ce groupe se compose d'une moto-pompe électrique à vide et d'un ballon séparateur permettant d'éliminer l'eau extraite de la surface de la volte, lors de la mise sous vide.Cette séparation de l'eau assure un déroulement normal de la phase d'application, de la partie supérieure 9b de la paroi d'étanchéité, quelle que soit l'importance de l'humidité des parois de la vodte ou des débits d'eau passant au travers des éventuelles fissures de L'anneau extérieur 2. Gracie à cette mise en dépression, la pression atmosphérique plaque, à elle seule, la partie supérieure 9b de la pa- roi d'étanchéité contre l'intrados de la voûte, de sorte que comme montré à la figure 6, le support 12 peut Aetre amené dans sa position basse, puis après passage au-dessous du cintre de verrouillage 13a comme montré à la figure 2, eAtre amené dans la zone suivante du chantier, où le même processus est recommencé, mais avec le cintre 13bo Lorsqu'une seconde feuille 9b est mise en place et plaquée contre la volte par la mise en dépression de la zone délimitée entre les cintres 13a et 13b, le cintre 13a est déverrouillé par dégonflage de son boudin 18 èt est amené à cSté du cintre 13b où il est à nouveau reverrouisle par gonflage de son boudin 18 comme montré fig. 7. Le cintre 13b est à son tour déverrouillé et amené dans la zone de travail suivante du chantier pour permettre la mise en place d'une autre feuille constituant la partie supérieure 9b de la paroi d'étanchéité~ Ce processus se répète ainsi jusqu'à ce que toute la partie supérieure 9b de la paroi d'étanchéité 9 ait été entièrement réalisée. Bien entendu, lorsque la partie supérieure 9b de la paroi présente une longueur suffisante, le demi-anneau supérieur 4a de l'anneau intérieur 4 est coulé. Dans cet exemple de mise en oeuvre du dispositif, les feuilles constituant la paroi d'étanchéité sont réalisées à partir de bandes élémentaires assemblées sur le chantier, mais il est évident que,- selon les conditions de travail du chantier et l'importance de l'ouvrage public dont il faut assurer l'étanchéité, chaque feuille peut être constituée par une seule bande élémentaire ou par plusieurs bandes assemblées en usine. Comme il va de soi, l'invention ne se limite ni à la seule forme d'exécution de ce dispositif d'étanchéité ni à son seul procédé de mise en oeuvre qui ont été décrits ci-dessus à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - R E V E N D I C A T I O N S - 1.-Dispositif d'étanchéité-pour ouvrages publics, caractérisé en ce qu'il est constitué par une paroi d'étanchéité autonome qui, formée par une pluralité de feuilles d'élastomère assemblées, est intercalée avec' iine indépendance complète entre la paroi à étancher et une paroi support ou autre. 2.- Dispositif d'étanchéité, selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas de son application aux tunnels routiers du type de ceux constitués par un anneau extérieur en gros béton armé, devant résister aux sollicitations exercées par le terrain, et par un anneau intérieur, équilibrant les pressions hydro-statiques de la nappe, il est constitué par une gaine tubulaire qui, réalisée à partir de feuilles d'élasto- mère assemblées, est intercalée sans aucune fixation entre la face interne de l1anneau extérieur et la face externe de l'anneau intérieur. 3.- Procédé de pose du dispositif d'étanchéité selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'il consiste à poser la partie inférieure de la paroi d'étanchéité en utilisant la gravité et à appliquer la partie supérieure de cette paroi d'étanchéité contre la partie correspondante de la paroi à étancher en reliant le volume délimité entre ces deux dernières parois à une source de vide, afin que la seule pression atmosphérique plaque cette paroi d'étanchéité, contre la paroi à étancher, tant que la paroi interne n'est pas mise en place. 4.- Procédé de pose du dispositif d'étanchéité selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il consiste : - à déposer chacune des feuilles élémentaires constituant la partie inférieure de la paroi d'étanchéité sur l'intrados de 11 anneau extérieur ; - à assembler bord à bord les feuilles élémentaires préb citées ;; - à fixer temporairement les extrémités longitudinales de ces feuilles sur l'anneau extérieur, sensiblement dans le plan diamétral horizontal de ce dernier) - puis, après coulage de la partie inférieure de l'anneau intérieur en béton, à poser chacune des feuilles élémentaires d'élastomère constituant la partie supérieure de la paroi d'é tanchéité sur un support mobile verticalement 3 - à amener ce support dans sa position haute, enfin que la feuille élémentaire Jouxte l'intrados de 11 anneau extérieur de béton - à assembler le bord correspondant de la feuille élémentaire en cours de pose avec le bord libre de la paroi d'étanchéité déjà posée - à assembler les extrémités de la feuille avec celle de la feuille élémentaire inférieure correspondante, antérieurement posée, les extrémités de cette feuille élémentaire inférieure ayant été préalablement désolidarisées de l'anneau extérieur de béton ; - à plaquer temporairement et avec étanchéité le bord libre restant de la feuille élémentaire supérieure contre l'in- trados de l'anneau extérieur - et à relier le volume formé entre l'anneau extérieur et la paroi d'étanchéité à nne-source de vide ;; 5.- Appareillage pour la mise én oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un support mobile verticalement et destiné à recevoir au moins l'une des feuilles élémentaires constituant la paroi d'étanchéité, des moyens pour plaquer avec étanchéité le bord libre de la feuille élémentaire contre l'intrados de la volte et des moyens pour créer une dépression dans 11 espace délimité entre la sot- te et la feuille d'étanchéité 6.- Âppareîllage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support mobile verticalement est constitué par une plaque convexe ayant sensiblement la même courbure que la votte, une largueur égale à celle de l'arc de cercle délimité sur cette voftte par un angle au centre de 1200, ayant l'axe vertical du tunnel comme bissectrice et une longueur égale à, ou multiple de, la largeur d'une feuille élémentaire, ladite plaque reposant sur le sol par l'intermédiaire de pieds télescopiques équipés de roues à-leur partie inférieure. 70.- Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour plaquer le bord libre de la feuille élémentaire contre l'intrados de la vote sont constitués par une armature métallique équipée de pieds et de roues et supportant un profilé en U, courbé au profil de la volte et main tenu à faible distance de cette dernière, ledit profilé en U servant de logement à un boudin étanche fermé qui, en position de non-utilisation, s'efface entre les ailes du UX et, en position d'utilisation, est gonflé par de l'air à faible pression pour appliquer contre la volte la partie de la feuille élémentaire d'étanchéité sous laquelle il oet pla cé. 8.- Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens engendrent une dépression dans l'espace délimité par la volte, et la paroi d'étanchéité sont constitués par une pompe à vide avec ballons séparateurs éliminant l'eau extraite de la surface de la volte, lors de la mise en dépression de l'espace précité.