Brevet FR2337248A1 — publié le 19770729

a présente invention a essentiellement pour objet un dispositif formant structure de pénétration ou bouclier " destinée par exemple à être poussée dans le sous-sol, pour la construction dgun tunnel. Plus précisément, la structure de pérlé4ration selon i1invention est conçue pour réduire la déconsolidation du terrain dans la zone de pénétration. I1 est connu de construire un tunnel en poussant dans le sous-sol une structure de pénétration ou "bouclier " de forme tubulaire, ayant les dimensions du futur tunnel; la progression du n- bouclier 'r permettant par exemple de disposer (également par poussage) derrière celui-ci des segments préfabriqués dudit tunnel. Dans certains terrains cependant des problèmes surgissent au cours du poussage ; il s'agit dune décompression du terrai à 11 avant de la structure de pénétration, qui est due à l'éboulement naturel des terres à l'intérieur de la portion tubulaire d'attaque dudit "bouclier".La zone de décompression doit donc autre limitée au maximum pour éviter les risques d'effondrement du terrain, au cours d poussage. On peut remédier très partiellement à l'inconvénient susmentionné en donnant une certaine inclinnison au plan d'attaque du "bouclier ", pour que ce dernier puisse prendre convenablement appui sur le talus naturel de terre au cours du poussage0 l'effica- cité de ce système est cependant très limitée car il n'empêche pas une certaine pénétration de terre, par éboulement naturel, à 1' in- térieur du " bouclier ::"o En outre, 11 angle d'inclinaison du plan d'attaque doit être déterminé pour chaque cas en fonction du terrain, ce qui signifie que cet angle ne peut jamais avoir une valeur optimale puisque la nature même du terrain peut varier notablement au cours du poussage. Enfin, il est relativement difficile de maintenir une orientation correcte du "bouclier " à plan d'attaque incliné, tout au long de sa progression dans le sous-sol0 L'invention a pour but de réduire la déconsolidation du terrain entant de la structure de pénétration et cela est obtenu en diminuant l'éboulement naturel et spontané des terres à lXintérieur de la portion tubulaire d'attaque du "bouclier".De cette façon, ai ours du poussage, la plus grande partie des terres est évacuée mécaniquement au fur et à mesure de la progression du "bouclier" de sorte qu'il est plus facile de contrer la quantité réelle de terre extraite Dans cette optique, l'invention concerne particulièrement un dispositif formant structure de pénétration pour la construction d'un tunnel, comprenant notamment une porion tubulaire d'attaque aux dimensions dudit tunnel et destinée par exemple à être poussée dans le sous-sol, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une dalle horizontale anti-éboulement disposée transversalement à l'intérieur de ladite portion tubulaire d'attaque. te nombre de dalles est fonction de la hauteur du tunnel et de la tenue des terres. Cependant, lorsqu'on a affaire à certains terrains relativement instables, il subsiste encore des risques d'éboulement et d'effondrement brutal du terrain,desen en particulier à la formation d'une voûte à l'avant de la structure de pénétration. L'invention concerne également un perfectionnement du dispositif décrit -cidessus qui permet d'éviter l 'effondrement brutal d'une telle volte. Plus particulièrement, l'invention se rapporte donc également à un dispositif du type décrit cidessus et caractérisé en ce qu'une partie au moins de ladite dalle anti-éboulement est mobile en translation, longitudinalement par rapport à ladite portion tubulaire d'attaque; la partie mobile de ladite dalle étant ctionnée par exemple par des vérins. Notamment, la dalle anti-éboulement peut se composer d'une partie fixe dont le bord antérieur est sensiblement confondu avec le plan d'attaque de ladite portion tubulaire et d'une partie mobile pouvant coulisser le long de ladite partie fixe de façon à la prolonger en avant dudit plan d'attaque.Ainsi, la partie mobile de la dalle anti-éboulement peut ester constamment en contact avec le front de taille et meAme y pénétrer, pour empêcher la formation de voutes , notamment Si la position de ladite partie mobile est ajustée par un automatisme approprié,à temps de réponse suffisam ment rapide,pour maintenir le contact (ou la pénétration) avec ledit front de taille. t' invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels :: - la figure t représente une coupe d'une structure de pénétration ou IT bouclier" selon l'invention - la figure 2 illustre un autre mode de réalisation de structure de pénétration selon l'invention pendant une phase délicate du poussage, au moment de la formation d'une votte - la figure 3 illuste l'effondrement brutal de cette vote ; - la figure 4 montre un perfectionnement de la structure de pénétration selon l'invention permettant d'éviter l'effondrement de ladite voûte ;; - la figure 5 représente une vue en perspective de la por tion tubulaire d'attaque d'un autre mode de réalisation de la structure de pénétration selon l'invention - le figures 6 et 7 représentent la portion tubulaire d'attaque de la figure 5 mais avec arrachement partie des niveaux différents ; - la figure 8 représente un autre mode de réalisation de la portion tubulaire d'attaque d'une structure de pénétration selon l'invention ; et - les figures 9 et 10 montrent la portion tubulaire d'attaque de la figure 8 mais avec arrachemen' partiel,à des niveaux diffé rents En se référant à la figure t, on a représenté un mode de réa lisation élémentaire d'un dispositif formant structure de pénétration 11 dont la portion tubulaire-d'attaque 12 est munie d'un plan d'attaque 13 incliné. n est à noter cependant que l'invention s'applique aussi bien lorsque le plan d'attaque est perpendiculaire à la direction de pénétration de ladite structure de pénétration, comme c'est visible notamment sur les figures 2 à 4. Selon l'inven- tion, deux dalles horizontales anti-éboulement, fixes, 14 et 15 sont mnntées transversalement à l'intérieur de la portion tubulaire d'attaque 12. tes bords antérieurs t6 et t7 des dalles respectives 14 et t5 sont confondus avec le plan d'attaque incliné 13.La portion tubulaire 12 est en outre représentée engagée dans le sous-sol 18 ce qui permet de bien comprendre le fonctionnement du dispositif selon l'invention, c'est-à-dire le rble des dalles 14 et 150 En effet, si on repère par (a) l'angle du talus naturel d'éboulement des terres à l'intérieur de la portion tubulaire 12, lequel dépend essèntiellement de la nature du terrain au voisinage de la zone de pénétration, il apparat clairement d'après la figure 1 que le talus d'éboulement devrait pénétrer jusqu'en Â si la portion tubulaire 12 n'était par pourvue des dalles anti-éboulement 14 et 15. Une pénétration aussi importante du talus d'éboulement à l'intérieur de la portion tubulaire 12 risquerait de provoquer une décompression des terres à l'avant de la structure de pénétration, d'ou les risques d'effondrement mentionnés plus haut. Au contraire, grave à la présence dee dalles 14 et 15, il se forme en réalité trois petits talus d'éboulement 19, 20 et 2t à l'intérieur de la portion tubulaire 12, ayant sensiblement la même pente (a) et dont le volume total est faible en regard de ce qu'il aurait dû être si le talus s'était formé jusqu'au point A. Suivant la nature du terrain et les dimensions du tunnel on peut prévoir un nombre plus OU moins grand de dalles anti-éboule- ment. C'est en réduisant ainsi le volume des terres éboulées naturellement à l'intérieur de la portion tubulaire attaque 12 qu'on évite pour une grande part là décompression du sous-sol 18 et qu'on élimine une partie des risques d'effondrement, Les figures 2 et 3 montrent cependant une autre sorte de risque d'éboulement non contrôlé survenant au cours du poussage d'une structure de pénétration 29 essentiellement constituée par une portion tubulaire d'attaque 22, à section rectangulaire ou carry à l'intérieur de laquelle sont montées des dates anti-éboulement 24 et 25. A un certain stade du poussage il peut en effet se former une volte 26 à levant de la structure de pénétration. Cette voûte est fragile et peut très bien s'effondrer brusquement (figure 7). L'effondrement de la voûte provoque une avancée brutale des terres- à l'intérieur de la portion tubulaire d1 attaque 22 et aussi un affaissement de terrain qui peut se répercuter jusqu'au niveau du sol et sérieusement endommager les construc- tions de surface.Il est à noter au passage que la structure de pénétration 29 se distingue de la structure il par le fait que son plan d'attaque 23 est perpendiculaire à la direction de pénétration mais que le m8me incident peut très bien survenir au cours du poussage d'une structure de pénétration Il te phénomène qui vient autre décrit ci-dessus peut tre éliminé grâce au perfectionnement de l'invention représenté sur la figure 4.Dans cette variante, chaque dalle anti-éboulement 30 ou 31 est plus complexe et se compcse de deux parties, une partie fie 32 ou 33 (en fait équivalente à la dalle complète dans les modes de réalisation précédents) et une partie mobile 34 ou 35, respectivement0 tes bords antérieurs 36 et 3? desdites parties fixes sont morfondes avec le plan d'attaque 38 de la portion tu bullaire 22 Chaque partie mobile 34 ou 35 est adaptée pour coulisser longitudinalement par rapport à sa partie fixe assocée (32 ou 33 , respectivement) grâce r des jeux de vérins 39, 40 Gracie à ce système, il est possible de prolonger vers l'avant, au-delà du plan d'attaque 9E, la portée des dalles anti-éboulement 30 et 31. te même système peut être adapté sur la face iriterne du plafond 40 de la portion tubulaire 22 qui joue ainsi le rôle de la partie fixe d'une dalle anti-éboulement. Ainsi, sur la figure 4 est également représentée une partie mobile 41 actionnée par un jeu de vérins 42 solidaires du plafond 40. Grâce à ce système de dalles prolongeables vers l'avant il est toujours possible de maintenir le contact entre extrémités des parties mobiles 34, 35, 41 et le front de taille même si celui-ci se trouve brusquement repoussé en avant à cause de la formation d'une voûte telle que 26 L'effondrement représenté sur la figure 3 peut ainsi être évité, En oute, on peut prévoir des moyens de réglage automatique de la position des parties mobiles. Ces moyens, non représentés, peuvent être constitués parut système d'asservissement de l'élongation des tiges desvérins,agissant pour maintenir en permanence les extrémités antérieures de ces parties mobiles en coeitact avec le front de taille, Ce dernier perfection nement présente lfavantage supplémentaire d'éviter la formation de voûtes trop importantes tes figures 5 a 7 illustrent un autre i;;erfectionnement de l'invention apporté à une structure de pénétration du même type que celle qui est décrite sur la figure 2, c'est-à-dire à plan d'attaque 23 perpendiculaire à la direction de poussage. n est bien évident cependant que le système qui va être décrit ci-dessous peut très bien être adapté à une structure de pénétrationà tian d'attaque incliné.Ce perfectionnement consiste à disposer des volets d'obturation à l'avant de la portion tubulaire d'attaque 22, chaque volet 50, 51 ou 52 venant fermer lule tartie de cette der nière 0 Plus précisément, le volet 50 est monté à l'aide d' ze charnière 53 à l'extrémité avant du plancher de la portion tubulaire 22, tandis que les volets 51 et 52 sont articulés par des charnières analogues respectives 54 et 55 le long du bord ntérieur d'une dalle anti-éboulement 24, 25, respectivement.Sur là figure 5, seul le volet supérieur 52 est ouvert et les figures 6 et 7 permettent de mieux voir les n:-oyens de manoeuvre de ces volets qui sont constitués par des vérins hydrauliques 60 articulés à leurs deux extrémités au moyen de chapes appropriées, les chapes d'articulation des corps de vérins étant fixées à lkne des dalles ou au plancher de la portion tubulaire d'attaque et les extrémités des tiges de ces vérins étant articulées sur les c- lets eux-m8mesO tes figures 8 à 10 montrent une autre variante à volets d'obturation, mais cette fois la portion tubulaire d'attaque 22 est munie de cloisons verticales fixes 62, 67 définissant avec les dalles anti-éboulement 24 et 25 une pluralité de petites portions tubulaires à l'intérieur de ladite portion tubulaire d'attaque 22. Un volet d'obturation (64 à 72) est monté à la partie anté rieure de chaque petite portion tubulaire au niveau du plan d'attaque 27. tes volets d'obturation ont la m8me structure, sont montés de la mEme façon et sont articulés par les rnires moyens (des vérins hydrauliques 74) que les volets 50, 51 et 52 décrits précédemment. ta présence de ces volets d'obturation permet de diminuer à volonté la section d'abattage en tete du tunnel si cela s'avère nécessaire et notamment lorsqu'il y a de trs gl-crnds dangers d'éboulement. Bans ces conditions, on procède par exemple en fermant tous les volets sauf un, en procédant à un abattage partiel des 'erre cn avant de ce tolet et en le refermant avant d'ouvrir un second volet pour procéder à un nouvel abattage dans une régior adjacente. De nombreuses variantes à ce dernier perfectionnement sont possibles. Notamment dans le eas des figures 5 à 7, il est possi- ble de fractionner chaque volet s'étendant sur toute la largeur de l'ouvrage en plusieurs volets adjacents articulés par des groupes de vérins distincts.Il est encore pessible d'obturer la partie de la surface d'attaque comprise entre deux dalles anti-éboulement ou entre tne dalle anti-éboulement et la portion tubulaire 22 au moyen de deux volets de largeur inférieure de moitié à celle des volets 50-52 qu'ils remplacent , le volet inférieur se rabat- tant vers l'intérleur et vers le bas comme précédemment et le volet supérieur se rabattant vers l'intérieur et vers le haut.En outre, les figures 5 à 10 représentent une structure de pénétration équipée de dalles anti-éboulement fixes et de volets mobiles mais il est bien évident que l'invention couvre également tout autre mode de réalisation (non représenté) d'une structure de pénétration équipée à la fois de volets d'obturation et de dalles mobiles ou au moins en partie mobles l'es volette d'obturation peuvent aussi être montés aux extrémités des dalles mobiles ou des parties mobiles des dalles anti-éboulement. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux différents modes de réalisation décrits ci-dessus, elle couvre tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1 - Dispositif formant structure de pénétration pour la construction d'un tunnel, comprenant notamment une portion tubulaire d'attaque aux dimensions dudit tunnel et destinée par exemple à être poussée dans le sous-sol; caractérisé en ce qu'il comporte au moins une dalle horizontale anti-éboulement, disposée transversalement à l'intérieur de ladite portion tubulaire d'attaque 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite dalle anti-éboulement est fixe. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie au moins de ladite dalle ant--éboulement est mobile en translation, longitudinalement par rapport è. ladite portion tubulaire d'attaque ; la partie mobile de ladite dalle étant actionnée par exemple par des vérins0 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite dalle anti-éboulement se compose d'une partie fixe dont le bord antérieur est sensiblement confondu avec le plan d'attaque de ladite portion tubulaire d'attaque et d'une partie mobile pou vant OOulisSï le long de ladite partie fixe de façon à la pro3 prolon- ger en avant dudit plan d'attaque. 5 - Dispositif selon la revendication 4., caractérisé en ce qu'il comprend en outre une partie mobile précitée coulissant le long de la face interne du plafond de ladite portion tubulaire d'attaque formant partie fixe. 6 - Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage automatique de la position de ladite partie mobile ; lesdits moyens agissant pour xainte- nir en permanence l'extrémité antérieure de ladite partie mobile sensiblement en contact avec le front de taille 7 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un volet d'obturation d'une certaine partie de ladite portion tubulaire d'attaque 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit volet d'obturation comporte une charnière d'articulation montée le long du bord antérieur de la partie fixe ou de la partie mobile d'une dalle anti-éboulement ou le long de l'un des bords antérieurs de ladite portion tubulaire d'attaquez 9 - Dispositif selon laine des revendicqtions 7 ou 8, caractérisé en ce outil comporte au moins une cloison verticale fixe à l'intérieur de ladite portion tubulaire d'attaque, définissant avec la ou les dalles anti-éboulement précitées une pluralité de petites portions tubulaires à l'intérieur de ladite portion tubulaire d'attaque ; un volet d'obturation précité étant monté de préférence à la partie antérieure de chaque petite portion tubu- laire.