Brevet FR2122429A1 — publié le 19720901

La présente invention se rapporte a tL ancrage de soutènement aussi bien pour terrains stables que pour terrains poussants ou sans cohésion, constitué par un boulon métal lique en forne de barre placé dans un trou fore dans le terrain et sur la paroi duquel il est scellé au moyen 'un lift et com portant, autour de son extrémité cylindriquc farsant saillie en dehors du trou, une plaquette reposant sur le terrain et susceptible entre comprimée contre ce dernier au moyen d'un boulon vissé sur un filet taillé sur cette m8me extrémité du boulon. Les boulons d'ancrage de ce genre sont utilisés dans les galeries souterraines, les passages souterrains, les tunnels routiers, les centrales souterraines, ainsi que pour les silos souterrains mettant en åeu des portées de plus en plus grandes. Pour la consolidation de la roche en place, il est déåà connu d'utiliser des boulons en recourant à un procédé qui consiste à injecter un lait de ciment soit entre le boulon enfoncé par battage et la paroi de la roche en place soit entre le boulon et la paroi du trou foré dans lequel il est engagé, l'injection étant effectuée par des manchons perforés entourant ledit boulon. Après durcissement du ciment, il se produit une liaison entre le boulon et la roche. Cette liaison ne peut toutefois pas être réalisée régulièrement sur toute la longueur du boulon, attendu qu'il est impossible de contrôler la répartition du lait de ciment à partir de l'extérieur. Si maintenant, on serre l'écrou se trouvant à l'extrémité, munie d'un filet et faisant saillie en dehors de la roche, du boulon pour comprimer la roche de l'extérieur au moyen de la plaquette placée sous l'écrou, il est évident que ce serrage ne peut se faire que si le boulon est solidement maintenu en place par son scellement dans le trou et que cette précontrainte de la roche devient impossible si le scellement du boulon dans la roche est irrégulier pour les raisons indiquées cidessus. L'objet de la présente invention est, par conséquent, un ancrage de soutènement du type précité dans lequel le boulon puisse entre régulièrement scellé dans la roche au moyen d'un liant et, ce, sur toute la longueur de son ajustement. Ce résultat est atteint avec l'ancrage du type précité par le fait que le boulon comporte un perçage continu dans le sens longitudinal, que sa surface pénétrant dans le trou fore est ondulée et qu'il est muni de manchettes placées a une distance déterminée en fonction de la nature de la roche et de la precontrainte recherchée, de son extrémité se trouvant dans le trou foré, ces manchettes s'ouvrant en direction de cette extrémité. Le boulon a avantageusement une section transver sale ftculaire et le perçage qui le traverse dans son sens longi-i;uinal est disposé au centre sous la forme d'un alésage. L'ancrage est réalisé par le fait que du mortier sous pression, introduit par le perçage du boulon, remplit l'espace compris entre l'extrémité du boulon se trouvant dans le trou foré et les manchettes et que l'espace compris entre le bord du trou foré et les manchettes est rempli de l'extérieur par un petit tube pénétrant dans cet espace. Gracie à l'ancrage selon l'invention, l'effet de serrage du boulon n'est pas transmis à la roche par le simple scellement par mortier du boulon, mais par la résistance au cisaillement de l'acier, du mortier et de la roche. Cela revient à dire que pour une résistance à la compression de 200 à 400 kg/cm2, la résistance au cisaillement est de 80 à 150 kg/cm2, alors que la résistance du scellement ne serait que 30 à 50 kg/cm2. I1 est par conséquent possible de transmettre à la roche une force d'ancrage plus élevée grâce à la surface ondulée réalisée par laminage ou galetage. La largeur du trou foré et l'épaisseur du boulon sont choisies en fonction de la nature du sol à consolider qui peut être9 par exemple, stable, plastique ou sans cohésion. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé. Dans le trou foré dans la roche 1, on introduit un boulon 2 constitué par une partie métallique en forme de barre, de section transversale circulaire et dont la surface extérieure 3, s'engageant dans le trou, est ondulée. Le boulon présente, en son centre un perçage longitudinal ayant la forme d'un alésage 4 et s'étendant depuis la toute 16 jusqu'à son extrémité 5 au fond du trou.A une distance donnée, choisie en fonction de la nature de la roche et de la tension du boulon, de cette extrémité 5, on place autour du boulon, une ou plu sieurs manchettes 8, dont la partie tournée vers la tête 16 est solidement fixée sur la surface exterieure 3 du boulon, tandis que la partie , tournée vers 1' extrémité 5 du boulon s'ouvre en cornet jusqu'à ce que son bord extérieur vienne s'appliquer contre la paroi interne du trou foré. Ces manchettes 8 sont, par exemple, en cuir ou en matière plastique. Entre ces manchettes 8 et l'extrémité 5 du boulon, l'espace libre entourant le boulon 2 placé dans le trou foré est rempli d'un liant, par exemple un mortier de ciment, dont le durcissement produit une liaison solide entre la surface 3 ondulée du boulon 2 et la paroi interne du trou rendue rugueuse par les érosions 7. L'espace compris entre le boulon 2 et la paroi interne du trou foré, à partir de la première manchette 8 jusqu'à la sortie du boulon hors du trou, est rempli d'un liant 9, par exemple du mortier, que l'on injecte par un petit tube 10 pénétrant dans l'intervalle compris entre la paroi du trou et le boulon 2. L'extrémité, faisant saillie en dehors du trou foré, du boulon est entourée par une plaque d'équilibrage 11, par exemple en béton armé, et l'espace compris entre la surface 2 du boulon et l'ouverture située au milieu de cette plaque d'é équilibrage 11 peut être rempli d'un mortier 9. Sur cette plaque d'équilibrage 11 se trouve une autre plaquette 12 comportant un canal d'aération 13 qui la traverse jusque dans l'espace compris entre la surface 3 du boulon et la paroi. interne du trou foré. La tête 16 du boulon porte un filetage 15 sur lequel est vissé un écrou 14 appliqué sur la plaque 12, de sorte que si l'on serre l'écrou le boulon étant maintenu dans la roche au moyen du liant, la plaque d'équilibrage 11 est comprimée contre la roche 1. Si la surface frontale externe de cette plaque d'équilibrage 11 est plane, la plaquette 12 peut être soudée sur l'écrou 14. Dans le trou foré dans la roche 1, on injecte par un petit tuyau spécial de l'eau sous une pression de 10 à 200 bars qui débarrasse la paroi interne du trou du terrain très fracturé et meuble. Après que la paroi interne du trou a été ainsi rendue rugueuse, le boulon 2, cur lequel une ou plusieurs manchettes ont été installées, est introduit dans le trou, l'ensemble constitué par la plaque d'équilibrage 11, la plaquette 12 et l'écrou 14 étant déjà placé sur la tête 16 du boulon. Le coulis d'injection à haute pression est alors injecté par le perçage 4 à l'intérieur du boulon. Grtce à cette pression toutes les failles et les fentes de la roche se trouvent remplies. L'introduction du lait de ciment par le fond du trou garantit un remplissage régulier tout autour de la surface totale 3 du boulon et, ce, jusqu'aux manchettes 8 lesquelles sont perméables à l'air de façon à permettre son évacuation, mais imperméables vis-à-vis du liant. De l'intérieur, on injecte alors un mélange de mortier dans l'espace compris entre la surface 3 du boulon et la paroi du trou et allant des manchettes 8 jusqu'à la tête 16 du boulon au moyen d'un petit tube 10 pénétrant dans cet espace, et que l'on retire ensuite pour laisser durcir le mortier qui, après durcissement assure la liaison recherchée acier, coulis d'injection, roche. La longueur de la partie comprise entre la paroi du trou fôré et les manchettes 8 est dénommée longueur d'ajustement ou longueur de cisaillement du boulon. Le blocage du boulon sur cette longueur fournit la force de scellement qui est nécessaire pour maintenir le boulon lorsque l'on tourne l'écrou 14 pour comprimer la plaque d'équilibrage 11 contre la roche. On réalise ainsi sur toute la longueur de la tige du boulon une forte précontrainte de la roche qui a pour effet d'augmenter le frottement d'adhérence et la cohésion dans cette dernière. La distance entre la première manchette 8, c8té de la tête 16 du boulon, et la face d'application de l'écrou 14 représente la longueur de tension. Les pointes pénétrant dans la roche empêchent la plaque d'équilibrage 11 de tourner. R E V E N D I C A g I O N s 1. Ancrage de soutènement pour terrains stables, poussants ou sans cohésion, constitué par un boulon métallique en forme de barre plc dans un trou foré dans le terrain et sur la paroi duquel il est sceilé au moyen d'un liant et comportant, autour de son extrémité cylindrique faisant saillie & l'extérieur du trou, une plaquette reposant sur le terrain et susceptible d'8tre comprimée contre ce dernier au moyen d'un écrou vissé sur un filet taillé sur cette meme extrémité du boulon, caractérisé par le fait que le boulon comporte un per çage continu dans le sens longitudinal, que sa surface pénétrant dans le trou foré est ondulée et qu'il est muni de manchettes placées à une distance,déterminée en fonction la nature de la roche et de la tension du boulon recherchée, de son extrémité se trouvant au fond du trou foré, ces manchettes s' ouvrant du côté de la dite extrémité. 2. Ancrage de soutènement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le boulon a une section transversale circulaire et que le perçage qui le traverse longitudinalement est placé au centre sous la forme d'un alésage. 3. Procédé pour la mise en oeuvre de l'ancrage de soutènement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on introduit sous une pression donnée du mortier de ciment ou autres matériaux dans le perçage du boulon, lequel mortier de ciment remplit l'espace compris entre l'extrémité, se trouvant dans le trou foré, du boulon et les manchettes, ainsi que les cavités du terrain. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que de l'extérieur on injecte , dans l'espace compris entre le bord du trou foré et les manchettes, du ciment au moyen d'un petit tube susceptible d'être introduit dans cet espace. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4 ca raetérisé par le fait qu'avant d'introduire le boulon, on in jecte de l'eau sous pression dans le trou foré dans la roche afin d'éliminer les roches désagrégées ou molles.