Brevet FR2135490A1 — publié le 19721222

La présente invention se rapporte à un perfectionnement apporté aux procédés et appareillages de pose de soutènement pour galeries, tunnels, puits et analogues. Lors de la réalisation de tunnels et galeries souterraines de 5 grande section, en terrain non rocheux, le forage du terrain s'effectue généralement sur des longueurs relativement faibles et est immédiatement suivi par un soutènement pour prévenir tout éboulement. Dans le cas d'un terrain suffisamment compact, le soutènement peut être réalisé par boisage ou pose d'étaiements et de cintres ou d'étançons métalliques, comme 10 dans le cas général des galeries de mines. Par contre, si le terrain est friable - terrain alluvionnaire par exemple - on lui donne avant forage la compacité désirable par des injections de coulis chimique, le plus souvent à base de gel de silice ou de résine synthétique. Outre les risques toujours possible d'éboulements en cours d'injection ou avant la 15 prise du coulis, le coût du creusement se trouve très fortement augmenté. En vue de remédier à ces inconvénients, la présente invention a pour objet un procédé de réalisation du soutènement pour galeries, tunnels, puits et analogues qui comprend en succession le soutien provisoire du terrain sous l'action d'au moins une masse fluide (gazeuse ou liquide) 20 annulaire sous pression, l'introduction de coulis depuis l'avant de chaque masse fluide sur une longueur déterminée, la prise de ce coulis en forme de tubage et le revêtement interne de ce tubage sur une longueur sensiblement égale à celle du coulis introduit. Le procédé ,peut être utilisé tant lors d'un avancement discontinu que d'un avancement continu 25 et peut avantageusement être associé à ■une machine de forage. La présente invention a, en outre, pour objet un appareillage permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, cet appareillage comprenant un tube de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur du coulis de soutènement et relié au bouclier de l'engin de 30 forage, une poche gonflable solidaire de la paroi extérieure de ce tube au voisinage de son bord avant et sur une zone disposée à quelque distance de son bord arrière, une ou plusieurs conduites d'injection de coulis par dessus la paroi externe de cette poche et un tuyau d'amenée de fluide sous pression à l'intérieur de cette pache. Le fluide sous pression est 35 avantageusement de l'air comprimé, mais l'eau peut également être utilisée. Le tube peut être d'épaisseur uniforme ou comprendre un épaule-ment externe avant de faible longueur, une paroi gonflable solidaire de cet 71 16398 2 2135490 épaulement et du bord, arrière de ce tube et un moyen d'amenée de fluide sous pression dans cette paroi gonflable. La description qui va suivre, en regard dos dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une coupe verticale partielle schématique d'un appareillage de réalisation de soutènement, conforme à l'invention, en fin d'avancement du bouclier de la foreuse, avant injection du coulis. La figure 2 représente l'appareillage de la figure 1 après injection du coulis. La figure 3 est une coupe verticale partielle schématique d'un autre mode d'exécution de l'appareillage de réalisation de soutènement, dans le même stade des travaux que pour la figure 1. La figure 4 représente l'appareillage de la figure 3 après injection du coulis. La figure 5 est une coupe verticale partielle schématique d'un autre mode de réalisation de l'appareillage de réalisation de soutènement, après injection du coulis. La figure 6 est une coupe verticale partielle schématique d'un autre mode de réalisation de l'appareillage de réalisation de soutènement. Dans les réalisations illustrées aux figures 1 à 4, cas d'un avancement discontinu, les appareillages sont représentés dans la position qu'ils occupent en fin d'avancement du bouclier. Comme illustré aux figures 1 et 2, l'appareillage de réalisation du soutènement comporte tin tube 1 d'épaisseur sensiblement constante et dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre intérieur $ du coulis sec 2 de soutènement du terrain 3. Sur la majeure partie de ce tube est montée une poche gonflable 4 qui est solidaire du bord avant 5 dudit tube 1 et d'one zone 6 disposée à faible distance de son bord arrière 7« Un tuyau 8 traversant le tube 1 permet de relier le volume intérieur de la poche 4 à une source d'air comprimé. Une conduite 9 débouchant au-dessus de la paroi-externe de la poche 4 est utilisée pour l'injection de coulis frais. L'ensemble est solidaire du bouclier 10. 71 16398 3 213549Ô L'appareillage ainsi décrit est utilisé comme suit : En fin d'avancement du bouclier 10, un intervalle _e est ménagé entre l'extrémité arrière 7 du tube 1 et l'anneau de revêtement 11 déjà posé, cet intervalle ayant une longueur égale à celle de l'anneau 11. Pendant cet 5 avancement, la poche 4 est maintenue sous pression de façon à épouser tant la forme du terrain 3 que celle du coulis sec 2. Puis, le coulis frais est injecté par la conduite 9 et, ne pouvant se déposer à l'avant de la poche 4 solidaire d'un anneau rigide 12, s'écoule entre le terrain 3 et la poche 4 pour venir en 13. L'injection est arrêtée lorsque la longueur du coulis frais 10 injecté en 13 est sensiblement égale à e . Le coulis frais en séchant fait prise sur le joint de reprise 14 du coulis sec 2, Pendant l'injection et la prise du coulis, une couche d'étanchéité 15, brai et résine époxy par exemple, est appliquée sur la surface interne du soutènement 2. Puis, un nouvel anneau 16 (figure 2) est monté en utilisant pour l'appui de ses voussoirs sur l'anneau 15 11 les vérins de bouclier 17, à la manière habituelle, vérins sur lesquels ces voussoirs sont clavés» Le procédé de réalisation du soutènement ainsi décrit assure, grâce à l'appareillage qui en permet la mise en oeuvre, un soutien continu du terrain, sans risque d'éboulement et sans nécessiter, dans le cas de terrains 20 alluvionnaires, aucune injection préalable et coûteuse dans la masse pour assurer la compacité du terrain. Toutefois, des injections sur une épaisseur très limitée autour de la trousse coupante du bouclier pourront être utiles pour faciliter la mise en place du coulis annulaire sans désagrégation du terrain. 25 L'appareillage illustré aux figures 3 et 4 ne diffère de celui des figures 1 et 2 que par son tube interne 1a . Celui-ci comprend un épaulement externe avant 18 de faible longueur et sur le reste de ce tube est fixée une deuxième paroi gonflable 19» Une tuyauterie 20 assure la liaison de la chambre 21 ainsi aménagée avec une source d'air comprimé. Cette réalisation 30 peut être utilisée pour éviter tout risque d'adhérence du tube et de la paroi gonflable 4a avec le coulis nouvellement injecté lors de l'avancement du bouclier. Les éléments de l'appareillage des figures 3 et 4 semblables à ceux des figures 1 et 2 portent les mêmes chiffres de référence suivis de l'indice a . 35 Le mode de réalisation de la figure 5 est utilisable dans le cas d'un avancement continu pour le forage. L'appareillage ne diffère 71 16398 4 2135490 alors de celui des figures 1 et 2 que par le tube interne 1b. Celui-ci comprend une portion arrière ou jupe 22 de longueur supérieure à celle e des anneaux de revêtement et conformée en épaulement externe pour rattraper 1'épaisseur de la paroi gonflable 4b. Les autres éléments de l'appareillage portant les mêmes 5 chiffres de référence que celui des figures 1 et 2 suivis de l'indice b . Avec l'appareillage de la figure 5, l'avancement du perçage est réglé à la longueur e pour la durée de prise d'une longueur e de coulis injecté. Dans la position illustrée à cette figure, la zone A correspond au n.ième anneau monté, la zone B au début du montage du (n + l)1 meanneau dans le 10 coulis sec, la zone C au coulis en cours de prise et la zone D au coulis frais, toutes ces zones ayant une longueur e . Là aussi, comme dans le cas des figures 1 à 4, le soutien du terrain est continu sous l'action du coulis maintenu à 1* état frais et en prise par la jupe 22 et sous celle de la chambre annulaire 23 emplie d'air comprimé. 15 Pour faciliter les montages, démontages et échanges de parois souples, la paroi gonflable sera de préférence réalisée comme indiqué sur la figure 6 sur laquelle les éléments correspondants à ceux des figures précédentes sont référencés avec l'indice c. La chambre de compression du terrain 23c est limitée à l'extérieur par la paroi gonflable 4ç et à l'intérieur par une 20 feuille de caoutchouc 25 reposant sur le tube intérieur 1c par l'intermédiaire de tubes gonflables 26. Les tubes 26 et la feuille 25 remplacent la deuxième paroi gonflable 19 des figures 3 et 4, et de plus la feuille 25 garantit l'étan-chéité interne de la chambre de compression 23ç. Du côté de l'anneau 12c est interposée, entre la paroi gonflable 4c et la feuille 25, une chambre 27 limitée 25 par une paroi souple 24. Les deux bords 28 et 29 de la paroi 24, la paroi gonflable 4c et la feuille 25 sont fixés sur l'anneau 12ç par les voussoirs d'acier constituant le tube 1c. Au montage, la chambre 27 est aplatie, ce qui facilite la mise en place de la paroi gonflable 4ç. Cette chambre 27 est ensuite remplie d'un 30 fluide incompressible, en général de l'eau, pour appliquer de façon définitive la paroi gonflable contre l'anneau 12c qui a, dans ce but, une forme tronconi-que évasée vers l'arrière comme indiqué sur la figure. Les tubes gonflables 26 sont remplis soit d'air comprimé, soit avantageusement d'eau. Le procédé et l'appareillage de réalisation de soutènement, suivant 35 l'invention, sont utilisables dans l'exécution des galeries, tunnels, puits et analogues. 71 16398 5 2135490 REVENDICATIONS 1° - Procédé de réalisation du soutènement pour galeries, tunnels, puits et analogues qui comprend en succession le soutien provisoire du terrain sous l'action d'au moins une masse fluide (gazeuse ou liquide) annulaire soùs pression, l'introduction de coulis depuis l'avant de cha-5 que masse fluide sur une longueur déterminée, la prise de ce coulis en forme de tubage et le revêtement interne de ce tubage sur une longueur sensiblement égale à celle du coulis introduit. 2° - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est utilisable tant lors d'un avancement discontinu que d'un avancement conti-10 nu du forage. 3° - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur déterminée du coulis introduit est égale à la longueur d'un anneau de revêtement du soutènement. 4° - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, 15 dans le cas d'un avancement continu, l'avancement du forage est réglé à la longueur de l'anneau de revêtement pour la durée de prise de la même longueur de coulis injecté. 5° - Appareillage de réalisation du soutènement pour galeries, tunnels, puits et analogues, permettant la mise en oeuvre du procédé suivant 20 l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu:'il comprend un tube de diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur du coulis de soutènement et relié au bouclier de l'engin de forage, une poche gonflable solidaire de la paroi extérieure de ce tube au voisinage de son bord avant et sur une zone disposée à quelque dis-25 tance de son bord arrière, une ou plusieurs conduites d'injection de coulis par dessus la paroi externe de cette poche et un tuyau d'amenée de fluide sous pression à l'intérieur de cette poche. 6° - Appareillage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le tube est d'épaisseur uniforme ou comprend un ';r ^'J-lsment externe avant 30 de faible longueur, une paroi gonflable solidaire de cet épaulement et du 71 16398 6 2135490 bord arrière de ce tube et un moyen d'amenée de fluide sous pression dans cette paroi gonflable. 7° - Appareillage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la poche gonflable est limitée à l'extérieur par une paroi gonflable et 5 à l'intérieur par une feuille de caoutchouc ou matériau analogue reposant sur le tube par l'intermédiaire d'anneaux tabulaires gonflables , une chambre limitée par une paroi souple étant interposée à l'avant entre la paroi gonflable et la feuille, les bords avant de la paroi gonflable, de la chambre et de. la feuille étant fixés sur l'anneau de liaison -.u 10 bouclier pair les voussoirs du tube. 8° - Appareillage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la chambre est remplie d'un fluide incompressible tel que l'eau. 9° - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 7 et S, caractérisé en ce que l'anneau de liaison a une forme tronconique évasée 15 vers l'arrière. 10° - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la longueur du tube est sensiblement égale au double de la longueur d'un anneau de revêtement du soutènement. 11° - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que, dans le cas d'un avancement continu du perçage, le tube est muni à l'arrière de la poche gonflable d'une jupe ou épaule-ment externe de longueur légèrement supérieure à celle d'un anneau de revêtement. 12° - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 5 à 25 11j caractérisé en ce que le fluide sous pression est de l'air comprimé ou de l'eau. 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