Brevet FR2351244A1 — publié le 19771209

La présente invention concerne un bouclier de soutènement pouvant être avancé par poussée dans la direction de creusement au moyen de presses ou vérins hydrauliques prenant appui sur une contre-portée, au moins un bras d'absorption du couple ou bras de reprise de couple, guidé d'une façon assurant un blocage angulaire par un dispositif de guidage et pouvant être déplacé par translation dans la direction d'avance du bouclier, étant prévu entre ce bouclier et la contre-portée. Il est connu, d'une façon générale, de monter dans les boucliers de soutènement utilisés pour le percement de tunnels, galeries ou cavités analogues, une machine de creusement qui se présente sous la forme d'une machine attaquant une partie ou la totalité du front de taille sur la section de dégagement et qui comporte par exemple une tête de coupe ou de forage rotative. En service, le couple de réaction de la tête de coupe ou de forage rotative est transmis au bouclier, ce qui confère ainsi à celuici une tendance à la rotation. Pour empêcher alors la rotation du bouclier autour de son axe longitudinal, il est connu d'appuyer celui-ci sur une contre-portée fixe d'une manière assurant un blocage angulaire, tout en permettant une translation dans le sens de creusement, par l'intermédiaire de ce qui peut être dénommé un bras d'absorption du couple.Dans le cas d'un dispositif connu de ce type, il est prévu sur la jupe du bouclier un nombre élevé de bras d'absorption du couple en forme de rails, répartis sur le pourtour du bouclier, qui sont guidés et qui prennent appui dans des profilages en creux du soutènement formé de voussoirs monté dans le tunnel derrière le bouclier (brevet U.S. n" 2.466.709). Dans ce cas, le soutènement formé de voussoirs constitue donc la contre-portée sur laquelle les bras d'absorption du couple et les presses hydrauliques du bouclier de soutènement prennent appui. Il est également connu, dans les exploitations agissant par poussée de tubes ou tuyaux, d'utiliser comme contre-portée pour les presses et les bras d'absorption du couple un bouclier d'appui ou bouclier arrière, qui peut être bloqué contre la paroi du tunnel par des organes expansibles dans le sens radial (demande de brevet d'Allemagne Fédérale n" 2.020.320). Les bras d'absorption du couple, qui sont constitués par des poutres d'appui, sont dans ce cas fixés rigidement sur le bouclier de soutènement et sont guidés d'une manière assurant un blocage angulaire dans des guides en U du bouclier arrière. Une rotation indésirable du bouclier de soutènement autour de son axe ne peut être évitée que si la contre-portée absorbant les forces de réaction présente une position angulaire invariable, ce qui toutefois n'est souvent pas le cas dans la pratique. Même si la contre-portée, constituée par un bouclier arrière, peut être bloquée contre le terrain environnant, il peut arriver qu'au cours des travaux de creusement sa position angulaire varie progressivement, ce qui aboutit nécessairement à des modifications indésirables de la position angulaire du bouclier de soutènement. Un redressement du bouclier ae soutènement n'est alors plus possible, en règle générale, sans dif ficultes. Le but de l'invention est de créer un bouclier de scutènement avec système de bras d'absorption du couple fournissant la possibilité de corriger la position angulaire du bouclier, ou bien de s'opposer directement à la tendance à la rotation de ce bouclier résultant des influences perturbatrices, de sorte qu'il conserve en service dans une large mesure sa position théorique, sans modification. On parvient à ce résultat, suivant l'invention, par le fait que les bras d'absorption du couple et leurs guides sont orientés ou peuvent être orientés l'un par rapport à l'autre dans une position oblique obligeant le bouclier à effectuer un mouvement angulaire lors de son avance par poussée. Suivant l'invention, le système de bras d'absorption du couple du bouclier de soutènement est donc utilisé pour communiquer à celui-ci un mouvement de rotation désiré autour de son axe, soit pour s'opposer à la tendance à la rotation inévitable de ce bouclier, soit pour régler intentionnellement le bouclier dans une position angulaire prédéterminée. Le mouvement angulaire provoqué de façon positive pour le bouclier de soutènement est assuré sous l'effet des forces exercées par les presses hydrauliques, étant donné qu'en raison du guidage oblique on ob tient sur les bras d'absorption du couple une action analogue à celle d'un coin, qui exerce un couple sur le bouclier.Cette action, comparable à celle d'un coin, peut être obtenue d'une manière judicieuse en munissant les guides de surfaces de guidage s'étendant selon un angle angu par rapport à l'axe du bouclier et fournissant le guidage oblique, ces surfaces coopérant avec les bras d'absorption du couple. Ces derniers peuvent, dans ce cas, être montés de façon rigide, dans des conditions telles que leur axe longitudinal s'étende parallèlement à l'axe du bouclier et du tunnel. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les bras d'absorption du couple et (ou) leurs guides occupent une position oblique qui est variable par rapport à l'axe du bouclier. Ceci offre la possibilité de régler l'angle de rotation sur lequel le bouclier va tourner lors de la rentrée ou de la sortie des presses hydrauliques. Dans ce cas, l'agencement peut être réalisé de telle sorte qu'aucun mouvement angulaire ne soit communiqué au bouclier par l'intermédiaire des bras d'absorption du couple en fonctionnement normal. C'est seulement dans le cas où un redressement du bouclier, en ce qui concerne sa position angulaire, est nécessaire que les bras d'absorption du couple et (ou) leurs guides peuvent être amenés dans la position oblique appropriée, dans laquelle l'effet de coin mentionné est exercé. La position de réglage variable peut être obtenue d'une manière particulièrement simple en raccordant amoviblement aux guides des bras des pièces formant cales ou d'autres éléments rapportés, qui ménagent le guidage oblique pour les bras d'absorption du couple. Mais il est également possible de monter les guides prévus pour ces bras et (ou) les bras d'absorption du couple eux memes de façon déplaçable, par exemple de façon pivotante, de telle sorte qu'ils puissent être amenés par réglage dans la position chaque fois désirée. I1 est judicieux de munir les bras d'absorption du couple d'une tête de guidage élargie ou d'une partie analogue, présentant judicieusement des surfaces de glissement bombées. Le guide prévu pour les bras peut être monté par exemple à l'extrémité arrière du bouclier de soutènement, tandis que les bras d'absorption du couple sont rapportés sur la contre-portée. Cette dernière est constituée de préférence par un bouclier arrière en un ou plusieurs éléments. D'une façon générale, il est judicieux de prévoir plusieurs bras d'absorption du couple ainsi que des guides correspondants. De préférence, deux bras d'absorption du couple associés à des guides sont prévus entre le bouclier de soutènement et la contre-portée ou le bouclier arrière, sur deux côtés diamétralement opposés. Afin d'obtenir avec certitude le mouvement angu laire désiré lors de la translation du bouclier de soutènement et (ou) du bouclier arrière, il est judicieux de prévoir, sur ce bouclier de soutènement et (ou) ce bouclier arrière, des organes expansibles ou des moyens analogues, par lesquels le bouclier considéré peut être bloqué contre la paroi de la section de dégagement. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un bouclier de soutènement, avec système d'absorption du couple selon l'invention. La Fig. 2 est une vue en coupe transversale par la ligne II - II en Fig. 1. Les Fig. 3 et 4 montrent à plus grande échelle le système d'absorption du couple, en regardant dans la direction de la flèche A sur la Fig. 2. I1 est prévu à l'intérieur d'un bouclier de soutènement cylindrique 10 une machine de creusement Il qui, d'une façon en soi connue, se présente sous la forme d'une machine assurant une coupe sur la totalité de la section de dégagement, et qui comporte une tête de forage rotative 12 faisant saillie par rapport au bouclier à son extrémité. Le châssis de la machine de creusement 11 est monté sur ses côtés diamétralement opposés par l'intermédiaire de tourillons 13, d'une manière permettant un pivotement dans tous les sens dans des guides qui sont disposés sur la paroi interne du bouclier 10 et qui s'étendent dans le sens longitudinal de celui-ci.L'extrémité arrière du châssis de la machine est attaquée par un vérin hydraulique de pivotement 14, qui permet de faire pivoter la machine avec la tête de forage 12 dans le plan vertical, autour de l'axe des tourillons 13. La tête de forage rotative 12 est déplaçable dans la direction de creusement V par rapport au châssis de la machine, ce déplacement étant assuré au moyen d'un vérin d'avance 15. Le bouclier de soutènement 10 peut être bloqué contre la paroi du tunnel au moyen d'organes expansibles 16 et 17, qui sont disposés dans sa partie inférieure et au voisinage de la voûte. Cette expansion est assurée à l'aide de vérins hydrauliques 18 et 19, qui attaquent des organes et qui prennent appui à articulation sur des consoles fixées sur l'enveloppe intérieu re du bouclier. Les deux organes expansibles 16 disposés au voisinage du mur, au-dessous du châssis de la machine de creusement 11, sont déplacés par les vérins 18, dont l'axe est parallèle à l'axe du bouclier. Lors de la sortie des vérins 18, les organes 16 subissent une expansion radiale vers l'extérieur par l'intermédiaire de surfaces en coin.Les vérins 19 des organes expansibles supérieurs 17 sont disposés transversalement aux vérins 18, de telle sorte qu'ils puissent repousser directement ces organes expansibles dans le sens radial contre la paroi de la section de dégagement, sans renvoi. On comprend que le bouclier de soutènement 10 présente sur sa périphérie des orifices correspondants pour le passage des organes expansibles 16 et 17. L'agencement du dispositif d'expansion bloquant le bouclier de soutènement 10 contre la paroi du tunnel est en outre d'une importance secondaire. On peut utiliser à cet effet des dispositifs connus. L'avance du bouclier de soutènement 10 est assurée au moyen de presses ou vérins hydrauliques à double effet 20, dont les tiges de pistons sont articulées sur des consoles 21 qui sont fixées elles-mêmes sur la paroi intérieure du bouclier de soutènement. Les presses ou vérins 20 prennent appui par l'intermédiaire de consoles 22 sur une contre-portée qui est constituée par un bouclier arrière cylindrique 23. De son côté, le bouclier arrière 23 peut subir une expansion pour son blocage contre la paroi de la section de dégagement ou la paroi du tunnel, résultat qui peut être obtenu au moyen d'un dispositif d'expansion 32. Le bouclier de soutènement 10 et son bouclier arrière 23 sont reliés entre eux par un système d'absorption du couple. Celui-ci est constitué par des bras 24 en forme de poutres ou de plaques, qui sont fixés rigidement sur le bouclier arrière 23 dans des conditions telles que leur axe longitudinal s'étende parallèlement à l'axe du bouclier et à la direction de creusement V. Comme le montre la Fig. 2, il est prévu entre le bouclier de soutènement et son bouclier arrière au total quatre presses hydrauliques 20, et deux bras d'absorption du couple 24 disposés entre elles. Ces derniers se trouvent sur des côtés diamétralement opposés du bouclier, sensiblement à la hauteur de son plan horizontal longitudinal médian. Les deux bras 24 d'absorption du couple présentent chaque fois à leur extrémité libre une tête de guidage 25, qui est élargie par rapport au corps 26 du bras et dont les surfaces de glissement opposées 27 ont une forme bombée, comme le montrent en particulier les Fig. 3 et 4. Il est prévu pour chaque bras d'absorption du couple 24 un guide 28, qui est fixé sur la paroi intérieure du bouclier de soutènement 10 et qui est constitué chaque fois par deux barres de guidage 29, lesquelles peuvent être munies de profilages en creux, ou bien de rainures de guidage 30 ou de moyens analogues, dans lesquels les bras d'absorption du couple 24 sont guides. Comme le montrent principalement les Fig. 3 et 4, les barres 29 présentent des surfaces de guidage 31 qui sont parallèles entre elles et qui ménagent ensemble une coulisse de guidage pour la tête de glissement 25 du bras 24 d'absorption du couple. Les surfaces de guidage 31 s'étendent alors dans une direction faisant un angle aigu avec l'axe longitudinal du bras 24 d'absorption du couple, et ainsi également un angle aigu avec l'axe du bouclier, qui coïncide avec la direction de creusement V. En conséquence, les barres de guidage 29 forment ensemble un guide oblique pour le bras d'absorption du couple conjugué 24. On a représenté en traits pleins sur les Fig. 3 et 4 la position de la tete de coulissement 25 du bras 24 d'absorption du couple par rapport au guide 28 et à ses barres de guidage 29 lorsque les presses hydrauliques sont complètement rentrées. On peut voir que la tête de guidage 25 s'applique par ses surfaces bombées 27 sur les surfaces de guidage 31. Si, après relâchement de ses organes expansibles assurant son blocage, le bouclier de soutènement 10 est repoussé vers l'avant dans la direction de creusement V par la mise en pression et la sortie des presses hydrauliques 20, les barres de guidage 29 du guide 28 du bras sont entrainées par le bouclier. Etant donné que les surfaces de guidage 31 sont orientées obliquement par rapport à la direction d'action des presses 20, il en résulte un effet de coin selon lequel les barres de guidage 28 sont déplacées dans la direction de la flèche R par la tête de guidage 25, de sorte que le bouclier d'avance 10 est alors soumis à un mouvement de rotation qui dépend du pas ou de la pente du coin. Sur la Fig. 3, on a représenté en traits mixtes la position de la tête de glissement 25 et celle des barres de guidage 29 lorsque les presses hydrauliques 20 sont sorties.On remarque que, par suite du guidage oblique, celui des deux boucliers 10 et 23 dont le disposi tif d'expansion est desserré subit par rapport à la partie bloquée du bouclier un mouvement de rotation qui permet de redresser ou d'aligner les boucliers, en ce qui concerne leur position angulaire, ou bien de compenser la tendance à la rotation qui résulte d'influences perturbatrices extérieures, en particulier du couple de réaction de la machine de creusement 11. Dans le cas du mode de réalisation que montre la Fig. 4, les surfaces de guidage 31 des barres 29 sont inclinées en sens opposé par rapport aux surfaces de guidage du système de guidage représenté sur la Fig. 3, de sorte que dans ce cas il en résulte un mouvement de rotation en sens opposé du bouclier considéré. Les barres de guidage 29 munies de surfaces de guidage obliques 31 peuvent être-constituées par des cales rapportées particulières, en forme de plaques ou de barres, qui peuvent être raccordées amoviblement aux guides des bras. Il est également possible d'agencer les barres de guidage 29 de telle sorte que des éléments rapportés puissent y être raccordés de façon interchangeable, ces éléments présentant les surfaces de guidage obliques 31. Il est également possible de monter les pièces 29 et 31 de façon déplaçable, par exemple de façon pivotante sur le bouclier, de telle sorte que l'inclinaison des surfaces de guidage 31 et ainsi l'amplitude du mouvement de rotation positif du bouclier puissent être modifiées. Le bouclier arrière 23 peut, de son côté, être raccordé à un système d'absorption du couple prévu sur un bouclier (non représenté) placé encore en arrière et servant à la réception de dispositifs desservant la machine ou de moyens analogues Des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Bouclier de soutènement pouvant être avancé par poussée dans la direction de creusement au moyen de presses ou vérins prenant appui sur une contre-portée, au moins un bras ou organe analogue d'absorption du couple, guidé d'une manière assurant un blocage angulaire par un système de guidage et pouvant coulisser dans la direction d'avance par poussée du bouclier étant prévu entre ce bouclier et cette contre-portée, caractérisé en ce que les bras (24) d'absorption du couple et leurs guides (28) sont orientés ou peuvent être orientés l'un par rapport à l'autre dans une position oblique, obligeant le bouclier (10) à effectuer un mouvement de rotation lors de son avance par poussée. 2.- Bouclier de soutènement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les guides (28) sont munis de surfaces de guidage (31) ménageant un guidage oblique et s'étendant selon un angle aigu par rapport à l'axe du bouclier. 3.- Bouclier de soutènement suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les bras (24) d'absorption du couple et (ou) leurs guides (28) présentent une position oblique variable par rapport à l'axe du bouclier. 4.- Bouclier de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des cales (29) formant les guides obliques peuvent être raccordées amoviblement aux guides (28) des bras. 5.- Bouclier de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque bras (24) d'absorption du couple est muni d'une tête de glissement élargie (25). 6.- Bouclier de soutènement suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la tête de glissement (25) est munie de surfaces de glissement bombées (27). 7.- Bouclier de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les guides (28) sont prévus à l'extrémité arrière du bouclier de soutènement (10) et en ce que les bras (24) d'absorption du couple sont prévus sur la contre-portée (23). 8.- Bouclier de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la contre-portée (23) est constituée par un bouclier arrière. 9.- Bouclier de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bouclier de soutènement (10) et (ou) la contre-portée ou le bouclier arrière (23) peuvent être bloqués au moyen d'organes d'expansion (16, 17, 32) pouvant être appliqués par expansion contre la paroi de la section de dégagement. 10.- Bouclier de soutènement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre le bouclier (10) et la contre-portée (23), deux bras (24) d'absorption du couple associés à des guides (28) et prévus sur des côtés diamétralement opposés, sensiblement dans le plan horizontal médian du bouclier.