Brevet FR2138214A1 — publié le 19730105

La présente invention concerne un procédé de réalisation de galeries souterraines ou analogues notamment dans des terrains meubles. Le percement, par les méthodes habituelles, de galeries souterraines telles que tunnels, puits ou souterrains, notamment dans les terrains de tenue médiocre, engendre le plus souvent une décompression du terrain situé au dessus de la percée réalisée de par le fait que le creusement de la galerie est effectué préalablement à l'étayage et/ou au revêtement de cette dernière et que ces opérations de soutènement sont souvent réalisées très en retrait du front de taille de la galerie.Une telle décompression provoque dans la plupart des cas des tassements du terrain, ce qui peut présenter en surface de gros inconvdnients en particulier lorsque la galerie souterraine se trouve sous des voies en exploitation, des constructions ou des ouvrages d'arts On a déjà proposé un procédé, dit procédé du bouclier, dans lequel le percement de la galerie est réalisé par un couteau annulaire porté par un élément tubulaire blindé appelé bouclier sollicité vers le front de taille par un ensemble de vérins qui prennent appui sur le revêtement qui est déjà réalisé, par exemple, à l'aide de voussoirs, en fonte ou en béton, disposés en revêtement de la galerie derrière le bouclier, au fur et à mesure de l'avancement de ce dernier dans le terrain vierge. Si un tel procédé se révèle particulièrement intéressant dans le cas de terrains meubles et boulants, il demeure néanmoins extrêmement coûteux et n'est que très difficilement utilisable pour le percement de galerie de section importante de par les dimensions prohibitives du bouclier. De plus, ce procédé n'empêche pas totalement la décompression du terrain et, par suite, un possible tassement en surface. rar ailleurs, son utilisation dans les terrains durs présente de trop nombreux inconvénients en ce qui concerne, en particulier, le prix de revient et la vitesse de creusement. L'objet de l'invention est de proposer un procédé de réalisation de galeries souterraines susceptibles d'une part d'éviter la décompression des terrains situés au-dessus de ces galeries et, d'autre part d'être utilisé quelle que soit la nature des terrains dans lesquels les galeries doivent etre réali sées et quelle que soit la section droite de ces galeries. En particulier, l'invention vise un procédé de réalisation de galeries souterraines dans lequel la mise en place d'un élément de voûte pour la future galerie est réalisée préalablement au creusement de cette dernière dans le terrain vierge. Plus précisément, l'invention vise un procédé de réalisation d'une galerie souterraine ou analogue caractérisé en ce qu'il comporte la séquence d'opérations suivantes - découpage dans le terrain vierge d'une saignée suivant sensiblement, au moins en partie, le tracé de la percée à réaliser dans le terrain pour '-e passage de la galerie et dégagement de la saignée - mise en place dans cette dernière de moyens formant élément de voûte et, - dégagement d'une partie au moins du noyau de terre défini à l'intérieur du tracé précité et situé en dessous desdits moyens formant élément de voûte0 Selon une variante de l'invention l'opération de mise en place dans la saignée des moyens formant élément de voûte du procédé défini ci-dessus comporte tout d'abord la mise en place, aux extrémités opposées de la saignée, d'éléments de répartition préfabriqués, puis le coulage dans cette saignée d'un béton à prise rapide et à haute résistance. Pour un tel béton, on préfèrera un béton de résine polymérisable à froid présentant à la fois les qualités mécaniques requises pour un tel élément de voûte et les qualités de prise rapide permettant d'éviter toute décompression du terrain. Avec le procédé décrit ci-dessus, on conçoit que le dégagement du noyau situé en dessous des moyens formant élément de voûte peut être effectué rapidement par des moyens mécaniques classiques sans avoir à prendre de précautions de blindage et d'étayage susceptibles de prévenir une décompression ou un tassement du terrain situé au-dessus de ce noyau de terre. En effet, les différentes pressions du terrain vierge sont immédiatement prises en charge par les moyens formant élément de voûte qui sont convenablement disposés et agencés dans la saignée préalablement au creusement de la percée de la galerie proprement dite ce qui empêche ainsi toute décompression ou tasse ment de ce terrain dont l'état d'équilibre demeure inchangé. De plus, le procédé permet d'obtenir une sécurité renforcée pour le personnel chargé de creuser la galerie, personnel qui se trouve en effet constamment à l'abri des moyens formant élément de voûte réalisés préalablement au creusement de la galerie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins ci-annexés dans lesquels - la figure I est une vue en plan schématique avec arrachements d'un souterrain en cours de réalisation selon le procédé de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale suivant le plan II-II de la figure 1 et, - la figure 3 est une vue en coupe transversale suivant le plan III-IIt de la figure 1. Si lton considère les dessins qui représentent schématiquement une partie d'une galerie souterraine 10 en cours de construction, la référence 12 désigne un ensemble d'éléments de voûte ou de revêtement disposés à chevauchement le long de la galerie 10. Chaque élément de voûte 12 qui est réalisé en béton, comme celà sera expliqué plus loin, se présente sous la forme d'un volume annulaire de forme légèrement tronconique de longueur donnée et de section droite semi-circulaire.Les charges et pressions supportées par les éléments de voûte 12 sont renvoyées par ces derniers sur des éléments d'assise ou de répartition 14 réalisés sous forme de plaques disposées comme expliqué plus loin au niveau des naissances de la partie creusée représentée de la galerie 100 Le creusement de la galerie 10 présente un front de taille 16 pourvu de façon classique d'un merlon 18 conçu pour s'opposer au fluage du terrain dans la galerie. Dans un stade ultérieur de réalisation, la galerie sera creusée jusqu'au niveau du plancher définitif représenté en 20 sur la figure 3 et pourvue d'un revêtement définitif en béton indiqué en 22, les plaques de répartition 14 définissant alors la jonction entre la future voûte définitive 24 et les pieds-droits 28 du futur revêtement. L'avancement de la galerie souterraine à partir du stade représenté sur les figures steffectue par portions successives obtenues par la suite d'opérations décrites ci-aprèsO Dans un premier temps, on découpe au niveau des naissances de la galerie creuse deux saignées opposées radiales 30 s'étendant sur une profondeur de 1,50 à 2 m et sur une largeur d'environ 0,60 m dans un plan radial passant par l'axe de la percée à réaliser.Ces saignées 30 seront réalisées sur une épaisseur d'environ 0,10 m par une machine convenable telle qu'une haveuse0 On dispose ensuite dans ces saignées radiales des plaques ou éléments préfabriqués de préférence en béton de façon à définir les éléments d'assise ou de répartition mentionnés plus haut en 144 On découpe ensuite entre les saignées radiales 30 une saignée tangente 32 suivant sensiblement le tracé de l'extrado du revêtement de voûte futur 24.Comme les saignées 30, la saignée 32 pourra être réalisée par l'intermédiaire d'une haveuse attaquant le terrain vierge à partir des extrémités 34 de l'élé- ment de voûte 12 précédent, suivant une direction légèrement en oblique par rapport à l'axe de la galerie 100 La saignée ainsi réalisée est de forme légèrement tronconique à base semi-circulaire ; son épaisseur est d'environ 0,10 m et sa profondeur de 1,50 m à 2 m. Dès que la saignée tangente est réalisée, on coule dans l'évidement semi-annulaire défini par les parois formant coffrage des saignées tangentes et radiales an béton ou mortier à prise rapide et haute résistance mécanique tel qu'un béton de résine époxy polymérisant à froid très rapidement. La prise, rapide, du béton dans la saignée 32 permet d'une part de maintenir l'étant d'équilibre des pressions dans le terrain situé au dessus de la galerie 10 et de prévenir ainsi une décompression de ce terrain et d'autre part de définir un nouvel élément de voûte 12 pour la galerie 10. En effet, une fois le nouvel élément de voûte 12 réalisé par la prise du béton, on peut procéder au dégagement du noyau de terre voisin de l'intra dos de cet élément, ce dernier prenant alors appui sur les éléments de distribution 14 ; par ses qualités mécaniques propres l'élément de voûte 12 s'oppose à la décompression et au tassement du terrain situé au-dessus de la galerie. Par des moyens de terrassement classiques, on creuse alors sous le nouvel élément de voûte 12 jusqu'à ce que le front de taille vienne occuper la position représentée en 16'. On reprend alors la suite d'opérations décrites ci-dessus pour la réalisation d'une nouvelle portion de galerie. Par la coopération des moyens formant élément de voûte 12 et 14, on conçoit que le procédé d'avancement décrit ci-dessus permet d'éviter un étayage ou un blindage provisoire de la galerie avant la réalisation du revêtement définitif de cette dernière. De plus, la mise en place des éléments de voûte 12 et des plaques 14 préalablement au creusement de la galerie permet d'éviter toute décompression des terrains situés au-dessus de la galerie et d'améliorer, par ailleurs, la sécurité de l'équipe chargée d'effectuer le terrassement du noyau de terre situé sous l'élément de voûte, REVENlICÂTIONS 1. Procédé de réalisation dtune galerie souterraine ou analogue dans un terrain, caractérisé en ce qutil comporte cycliquement la suite d'opérations suivantes - découpage dans le terrain vierge d'une saignée suivant sensiblement, au moins en partie, le tracé de la percée à réaliser dans le terrain pour le passage de la galerie et dégagement de la saignée, - mise en place dans cette dernière de moyens formant élément de voûte et, - dégagement d'une partie au moins du noyau de terre défini à l'intérieur du tracé précité et situé en dessous desdits moyens formant élément de voûte. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltopération de mise en place des moyens formant élément de voûte comporte la suite d'opérations suivantes mise en place aux.extrémités opposées de la saignée d'éléments de répartition préfabriqués et, - coulage dans la saignée d'un béton ou mortier à prise rapide et à haute résistance. Procédé de réalisation d'une galerie souterraine ou analogue dans un terrain caractérisé en ce qu'il comporte la séquence d'opérations suivantes - découpage dans le terrain vierge d'une saignée suivant sensiblement, au moins en partie, le tracé de la percée à réaliser dans ce terrain pour le passage de la galerie et dégagement de la saignée - coulage dans cette dernière d'un béton ou d'un mortier à prise rapide et à haute résistance définissant, une fois sec, un élément de voûte-pour la galerie et, - dégagement d'une partie au moins du noyau de terre disposé en dessous de l'élément de voûte ainsi réalisé par la prise du béton dans la saignée. 40 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération de découpage de la saignée comporte les opérations suivantes - découpage de deux saignées radiales réalisées au voisinage de la jonction du futur toSt de la percée à réaliser et des futurs côtés latéraux de cette dernière, et - découpage entre aes deux saignées radiales d'une saignée tangente suivant sensiblement le tracé du futur tolet de la percée à réaliser. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'opération de coulage du béton dans la saignée est précédée de la mise en place dans les saignées radiales d'éléments de répartition préfabriqués susceptibles de servir d'assise au futur élément de voûte. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractéri sé en ce que ltopération de découpage de la saignée est réalisée par une haveuse travaillant dans une direction légèrement inclinée par rapport à l'axe de la percée à réaliser et attaquant le terrain vierge à partir des extrémités de l'élément de voûte réalisé lors de la séquence d'opérations précédentes. 7. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le béton à prise rapide est un béton de résine époxy polymérisant à froid. 8. Une galerie souterraine caractérisée en ce qu'elle est réalisée selon le procédé selon l'une des revendications 3 à 6, et en ce qutelle comporte une suite d'éléments de voûte en béton disposés à chevauchement les uns derrière les autres.