Brevet FR2337249A1 — publié le 19770729

La présente invention est relative à une carcasse de soutènement pour galeries ou autres ouvrages souterrains, du type comprenant des anneaux successifs placés à intervalles déterminés. Elle vise à obtenir une carcasse qui maintient le terrain en place après décompression tout en fournissant un appui à llap- pareil de creusement. A cet effet, elle a pour objet une carcasse du type précité, caractérisée en ce que les anneaux sont composites et présentent plusieurs barres rendues solidaires entre elles par des moyens décartement, lesdites barres constituant des secteurs circulaires reliés entre eux par des éléments de fixation présentant des logements de réception desdites barres. Suivant une autre caractéristique de ltinvention, les éléments de fixation présentent des lamages recevant des dispositifs drexpansion de vanneau composite. 11 autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés sur lesquels la Fig. 1 est une vue en perspective d'une carcasse cylindrique de soutènement suivant llinvention ; les Fig. 2 et 3 sont des agrandissements en coupe longitudinale radiale des anneaux constitutifs de la carcasse suivant invention les Fig. 4 et 5 sont des agrandissements également en coupe longitudinale radiale dlune variante de réalisation des anneaux selon Itinvention la Fig. 6 est une vue en perspective dtun élément d'expan- sion des anneaux et de fixation des barres qui les constituent ;; la Fig. 7 est une vue en perspective d'une variante de réalisation dtun anneau suivant I1 invention la Fig. 8 est une vue en perspective à plus grande échelle drun élément d'espacement des barres constituant les anneaux la Fig. 9 est une vue en perspective et à plus grande échelle également d'un autre mode de réalisation des éléments de fixation desdites barres. Comme représenté à la Fig. I, l'invention est appliquée à un soutènement de galerie d'axe X-X constitué d'une carcasse cylindrique 1. Cette carcasse 1 est faite d'annaux 2 maintenus espacés par des entretoises longitudinales 3. Les anneaux 2 sont eux-mêmes composites, présentant au moins deux barres courbes 4a, 4b, suivant des secteurs circulaires dont le centre est situé sur i axe X-X, et toutes deux placées dans un meme plan radial. Elles ont, en section longitudinale radiale, une forme par exemple de pain de sucre avec une base trapézoidale isocèle et une tete circulaire et sont de préférence moulées en fonte, notamment par un procédé de moulage en coquille. Conformément à la Fig. 2, les barres 4a, 4b, ... sont maintenues en place par un dispositif mécanique d'assemblage et de conservation d'écartement constitué par des brides transversales 5 profilées intérieurement au contact des barres, selon les contours desdites barres, et présentant un relief axial 6 de séparation, de manière à isoler radialement ces dernières. Les brides 5 sont réunies et serrées contre les barres 4a, 4b, etc... au moyen de boulons 7. La Fig. 3 représente un mode de réalisation suivant lequel anneau 2 est constitué de quatre barres 4a, 4b, 4c, 4d disposées autour dun support 8 par exemple tubulaire et contre lequel elles sont maintenues à laide des brides 5. Selon une variante de réalisation représentée aux Fig. 4 et 5, la solidarisation des barres 4a, 4b, 4c, 4d peut être effectuée par mécanosoudure autour d'un voile 9 chanfreiné de manière à permettre un point de soudure 10. Chacun des anneaux participant au soutènement comporte également des dispositifs assurant simultanément l'expansion dudit anneau et la fixation des barres ; ces dispositifs, dans exemple décrit à la Fig. 1, sont au nombre de quatre. Chacun d'entre eux se présente comme indiqué sur la Fig. 6 sous forme d'un double chapeau lla, 11b de fixation et de solidarisation avec les barres, qui est, en outre, spécialement adapté à ltex- pansion de 11 anneau complet. Le chapeau supérieur lia emprunte au dispositif mécanique de fixation simple déjà décrit une contre-bride 12 identique à la bride 5 mais en l'associant, toujours au moyen d'un boulon 7, à une bride 13 constituant un réceptacle pour les barres 4a, 4b. La bride 13 est venue de matière en saillie sur des brides de liaison 14, 15 appartenant à des plans radiaux et qui sont reliées circonférentiellement par des boulons 16, 17 aux brides 14a, 15a du chapeau inférieur 11b recevant les barres qe, 4f Le réceptacle où sont collées les barres qa, 4b est constitué par la bride 13, surmontant elle-même un logement 18 de section longitudinale sensiblement en forme de quadrilatère ; ses deux côtés transversaux sont intérieurement conformés, en vue de ltaccueil des barres, comme les brides 5 d'assemblage mécanique décrites précédemment. L'une, 19, de ses faces transversales a une dimension circonférentielle plus petite que celle 20, lui faisant face et c'est à la partie supérieure en forme de bride 13 de cette dernière qutest associée, en regard, la contre-bride 12. L'un, lib, des deux chapeaux est entaillé dtun lamage 21 dans sa face au contact du chapeau 1a associé et en rive de sa tranche la plus interne. Le lamage 21 a de préférence une section transversale triangulaire, la pointe de ce triangle restant à quelque distance en retrait de la tranche externe du chapeau. Cette entaille est destinée à recevoir un coin expanseur 22, de section longitudinale rectangulaire et de section transversale trapézoidale. Dans exemple décrit, les moyens dtespacement entre anneaux que constituent les entretoises longitudinales 3 sont répartis régulièrement- sur la périphérie des anneaux 2. Les entretoises 3 comprennent chacune deux douilles taraudées 23, 24 en contact avec les anneaux par appui direct, reliées par une tige filetée 25 portant un relief 26 servant au vissage au moyen d'un levier 27. La mise en place de la carcasse suivant l'invention stef- fectue alors de la manière suivante. La machine ayant creusé une nouvelle portion de terrain, on monte à la distance d'entretoisement convenable un anneau 2. A cet effet, les boulons de blocage 16, 17 des brides 14, 15 venues de matière avec les chapeaux Ila, 11b sont serrés . On présente alors les coins expanseurs 22 dans les lamages 21 correspondants et on desserre les boulons, 16, 17 de blocage circonférentiel des chapeaux. On peut alors enfoncer les coins 22 jusqu'à expansion complète de l'anneau 2, assurant ainsi la venue en prise des barres de anneau contre le terrain. On reboulonne ensuite les brides dans leur nouvelle position pour fixer l'expansion obtenue et on règle au moyen des tiges filetées 26 les entretoises longitudinales 3 à la distance voulue pour placer anneau de soutènement suivant.Un revêtement à la manière connue, tel que bétonnage in situ par projection ou par coffrage coulissant, est enfin effectué après avoir éventuellement retiré les entretoises réglables 3. Les anneaux peuvent également être revêtus préalablement à la pose d'un revêtement grossier sous forme de treillis ou tôle métallique ou en matériau synthétique, destiné à assurer une étanchéité primaire et un moyen de retenue du terrain. De tels soutènements sont en général utilisés à lrarrière immédiat d'une machine de percement de la galerie - laquelle machine prend d'ailleurs appui sur les parties déjà posées dudit soutènement - et juste avant le revêtement de la galerie. Si les entretoises d'espacement entre anneaux n'ont pas été retirées, les efforts de poussée de la machine de forage sont alors retransmis depuis l'anneau appui sur les quelques anneaux suivants du fait de la solidarisation par les entretoises et également sur le terrain périphérique grâce à l'expansion desdits anneaux. De même, la possibilité de réglage des entretoises permet une excellente adaptation aux coudes éventuels de la galerie. Suivant une variante de réalisation représentée à la Fig. 7, les anneaux 2 sont constitués d'au moins deux barres 4a, 4b en forme de secteur circulaire placées sur une enveloppe cylindrique de même axe XX que celui de la galerie. Les barres sont alors maintenues en place par des entretoises 28 qui déterminent un espacement constant entre chaque élément. Les entretoises 28, de forme générale parallélépipédique, dont la tranche longitudinale extérieure vient s'appuyer contre le terrain, enserrent les barres 4a, 4b en un logement 29 de contour adapté à leur forme et dans lequel lesdites barres 4a, 4b sont éventuellement collées. La tranche radiale des dites entretoises présente avantageusement deux évidements 30, 31 servant de réservation pour un boulonnage éventuel sur une entretoise correspondante de l'anneau contigu. Qn réalise ainsi une parfaite solidarisation mécanique des anneaux entre eux dans le sens circonférentiel et avec le terrain grâce au éontact des entretoises. A leurs extrémités, les barres 4a, 4b sont reliées aux barres 4e, 4f contigus dans le sens circonférentiel au moyen de deux plaques d'about 32a, 32b symétriques par rapport à un plan longitudinal radial, présentant chacune deux réceptacles 33, dans lesquels les barres sont emboltées puis collées et, au droit de chacun des réceptacles, un lamage 34 de section radiale triangulaire pour permettre l'introduction du coin expanseur 22. Les éléments d'expansion peuvent également prendre la forme dlune clé 35 de section radiale plus importante afin de compenser le débattement nécessaire à la mise en place des deux dernières barres 4a, 4b avant expansion de l'anneau 2. Les plaques d'about 32a, 32b sont solidarisées après expansion par un boulonnage, non représenté. Quel que soit le mode de réalisation envisagé, on peut utiliser un ou plusieurs coins suivant l'expansion désirée. On peut aussi avoir une gamme de coins d'épaisseur variée et faire en sorte qutaucun coin ne dépasse à l'intérieur du soutènement une fois ltexpansion réalisée, permettant ainsi d'adapter cette dernière à l'usure progressive des outils de forage. La technique ainsi décrite pour une galerie circulaire peut etre étendue, bien évidemment, à une galerie de section miéliptique ou en fer à cheval, de même que les anneaux peuvent etre mis en place tout montés et appliqués sans expansion contre le terrain lorsque la nature de celui-ci le permet. L'invention apporte ainsi une solution très compétitive au problème de la résistance à la décompression des terrains dans le creusement des galeries. L'obtention à grande cadence des barres élémentaires constitutives des anneaux sur une chaîne très mécanisée, et l'obtention parallèle des brides de solidarisation et maintien de l1écartement, ainsi que des chapeaux de fixation et dtexpansion, conduisent en effet à un ensemble très bon marché et par ailleurs de mise en oeuvre très aisée. - REVENDICATIONS 1.- Carcasse de soutènement pour galeries souterraines, du type comprenant des anneaux (2) successifs placés à intervalles déterminés, caractérisée en ce que les anneaux (2) sont composites et présentent plusieurs barres (4a, 4b, etc...) rendues solidaires entre elles par des moyens d'écartement (5, 8, 9, 28), lesdites barres constituant des secteurs circulaires reliés entre eux par des éléments de fixation (lia, 11b, 32a, 32b) présentant des logements de réèeption (18, 33) desdites barres (4a, 4b, etc...). 2.- Carcasse de soutènement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de fixation (lia, llb, 32a, 32b) présentent des lamages (21, 34) recevant des dispositifs d'expansion (22, 35) de l'anneau composite (2). 3.- Carcasse de soutènement suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens de solidarisation et d'écartement des barres sont mécaniques et comportent des brides transversales (5) reliées entre elles par boulonnage et présentant un relief axial (6) de séparation. 4.- Carcasse de soutènement suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la solidarisation et l'écartement des barres (4a, 4b) sont obtenus par mécanosoudure desdites barres de part et d'autre d'un voile métallique (9). 5.- Carcasse de soutènement suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que llespacement entre deux anneaux successifs est déterminé à laide d'entretoises longitudinales (3) s'appuyant sur chacun d'eux et réglables en longueur. 6.- Carcasse de soutènement suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les anneaux composites(2) sont constitués dXau moins deux barres (4a, 4b, etc...) placées dans un même plan radial. 7.-Carcasse de soutènement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de solidarisation et d'écartement des barres sont des entretoises(28) enserrant lesdites barres, chaque entretoise étant reliée à l'entretoise correspondante de vanneau (2) contigu par boulonnage dans des réservations (30, 31) ménagées sur leur tranche radiale. 8.- Carcasse de soutènement suivant la revendication 7, caractérisée en ce que les anneaux composites (2) sont constitués de barres (4a, 4b) formant des secteurs circulaires placés sur une enveloppe cylindrique concentrique à la galerie. 9.- Carcasse de soutènement suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les extrémités des barres placées dans les logements de réception (18, 33) y sont maintenues par collage.