Brevet FR2365022A1 — publié le 19780414

La présente invention est relative à un procédé de réalisation d'un ouvrage ou d'une partie d'un ouvrage souterrain sans ouverture de fouille généralisée à ciel ouvert et donc sans perturbations gênantes à la voirie, au trafic, aux canalisations de tout genre et aux autres ouvrages existants. Un des procédés connus de réalisation de tels ouvrages souterrains est le fonçage sensiblement horizontal à l'aide de vérins, dont il existe deux variantes principales Primo : l'avancement, par fonçage aux vérins, du seul élément de tête, dit bouclier, suivi de la mise en place successive de tranches immobiles d'ouvrage, fournissant successivement aux vérins incorporés au bouclier, les reactions nécessaires å son avancement; le bouclier tire derrière lui une"jupe" empêchant les terres de pénétrer dans 51'espace destiné à loger une nouvelle tranche d'ouvrage; le contour du bouclier dans un plan perpendiculaire au sens du fonçage correspondant au contour de la coupe transversale de l'ensemble de 11 ouvrage et de la "jupe"; il faut prévoir - un très grand bouclier et, en conséquence, les perturbations qu'il crée lors de sa progression s'étendront à grandes distances, d'où la nécessité de situer l'ouvrage à grande profondeur ce qui est toujours fort onéreux, notamment à cause des nappes preahques et des accès nécessaires, par exemple, au droit des gares souterraines; - le contour du bouclier est genéralement de forme sensiblement circu laire, notamment pour faciliter le guidage anti-vrille lors de sa progression; ce qui est très gênant lorsque la coupe transversale fonctionnelle de l'ouvrage s écarte fortement du cercle, et lorsque, par exemple, son contour final est un rectangle à deux dimensions très différentes, tel le cas d'une gare souterraine que l'on souhaite à faible profondeur sous la surface du terrain; - ce procédé est d'un coût elevé difficilement amortissable sur des faibles longueurs, du bouclier nécessaire, et des puits ou galeries d'attaque, en particulier lorsque ces dernières doivent être réalisées elles-mêmes par pénétration latérale, c'est-à-dire sans fouille à ciel ouvert. Secundo : l'avancement généralisé par fonçage aux vérins, non seulement de l'élément de tête mais aussi de tranches d'ouvrage, à par tir d'un poste de vérinage fixe, faisant progresser simultanément et à la fois l'élément de tête et un nombre croissant de tranches d'ouvrage. Cette variante est géneralement limitée au fonçage de tuyaux circulaires de section modérée, à cause des difficultés de guidage "anti-vrille" et autres difficultés -de guidage et de fonçage, croissant avec la longueur de fonçage. Si cette variante évite l'inconvénient de devoir être pratiqué à grande profondeur, elle est difficilement adaptable à la réalisation de sections sensiblement rectangulaires, et telles que des gares souterraines ou des tunnels rectangulaires à faible profondeur; de plus, les difficultés inhérentes à la nécessité de réaliser, par accès latéral, des galeries d'attaque subsistent. I1 faut également noter que selon l'une ou l'autre de ces variantes, les galeries d'attaque doivent être plus hautes et plus larges que la section de l'ouvrage à réaliser à cause de la superposition de certaines épaisseurs importantes. Dans la présente invention, on remédie à ces inconvénients en prévoyant de réaliser un ouvrage ou une partie d'ouvrage sans ouverture de fouille généralisée à ciel ouvert, par fonçage sensiblement horizontal, du type à poussée intégrale comprenant élément de tête et tranches d'ouvrage ou du type à poussée limitée à l'élément de tête, élément de tête dit quelquefois bouclier, caractérisé en ce que l'on subdivise le bouclier en au moins deux boucliers partiels séparés entre eux par au moins un plan parallèle au sens du fonçage. Ce procédé supprime ou réduit les inconvénients cités ci-dessus en permettant de réaliser1 par fonçage, des ouvrages à grande section circulaire, rectangulaire ou autre, à faible profondeur, sans risques accrus de déterioration des ouvrages existants et ce dans des bonnes conditions de guidage "anti-vrille" et dans les plans vertical et horizontal; il supprime et évite en outre les difficultés inhérentes aux galeries d'attaque traditionnelles, réalisées par pénétration horizontale avec ou sans fonçage. Afin de mieux comprendre l'invention et d'en faire ressortir ses avantages et caractéristiques, on l'a décrit maintenant par rapport au dessin annexé qui représente de manière exemplative et non limitative schématiquement à la figure 1, une première vue en coupe verticale transversale au droit d'un ouvrage souterrain (ligne A/A de la figure 4) réalisé sans ouverture, même temporaire, de la voirie qui le surmonte et sans enlèvement, même temporaire, des terres qui le couvrent ni des canalisations qui s'y trouvent; à la figure 2, une deuxième vue en coupe verticale transversale, opérée en cours des travaux (ligne B/B de la figure 4) au droit de l'espace protégé par la "jupe" à l'abri de laquelle on réalise ou place une tranche dE ouvrage;; à la figure 3, une troisième vue en coupe verticale transversale (ligne C/C de la figure 4) opérée au droit des éléments de tête de pénétration horizontale dans le sol et de retenue de celui-ci, éléments dits boucliers partiels; à la figure 4, une vue en coupe verticale- longitudinale dans les mêmes zones (lignes D/D des figures 1 à 3); à la figure 5, une vue en coupe horizontale de la figure 4; à la figure 6, une vue en coupe verticale transversale (ligne E/E de la figure 7) dans un bouclier partiel muni d'un avant-bouclier formé par un tube à section circulaire; à la figure 7, une vue en coupe verticale longitudinale (ligne F/F de la figure 6) de ce même bouclier partiel et son avant-bouclier dans deux positions relatives différentes (traits continus - traits discontinus);; à la figure 8, une vue en coupe horizontale dans une zone de pénétration latérale par fonçage transversal intégral, préalable au fonçage longitudinal de tête, dans un seul sens d'avancement; à la figure 9, une vue en coupe identique à la figure 8 mais avec deux fonçages longitudinaux dans deux sens d'avancement opposés. Dans ces différentes figures on a représenté schématiquement par 1. une tranche d'ouvrage réalisée, amenée ou poussée au fur et à mesure de l'avancement longitudinal (flèche 14), des boucliers partiels (8); 2. la terre; 3. la voirie maintenue en service sans interruption pendant toute la durée des travaux; 4. l'infrastructure des maisons voisines existantes avant le début des travaux; 5. une canalisation qui peut être en tout genre et en nombre variable, dès avant le début des travaux; 6. la "jupe" attachée aux boucliers partiels (8) et destinée à empécher les terres (2) de pénétrer l'espace dégagé dans lequel on réalise ou monte une tranche d'ouvrage (1); 7. des couvre-joints de la "jupe"(6); 8. les boucliers partiels, six selon l'exemple choisi, garnis de couteaux (8'); 9. les espaces formant jeux entre les boucliers partiels (8) qui de préférence seront suffisants pour le passage d'un homme; 10. des vérins logés dans les boucliers partiels (8); 11. des flèches représentant les forces exercées par les vérins (10) sur la tranche d'ouvrage (1) exécutée à l'arrière des boucliers partiels (8), forces (11) créant des réactions produisant l'avancement de ces boucliers (8) dans le sens des couteaux (8') qui les garnissent et s'enfoncent dans les terres (2); 12. un produit d'injection remplissant l'espace libéré par la "jupe" (6) et les couvre-joints (7), au fur et à mesure de leur avancement (flèches 14) derrière les boucliers partiels (8); 13. le pas d'avancement longitudinal égal à la longueur des tranches successives d'ouvragé (1); 14. des flèches représentant le sens d'avancement longitudinal; 15. (fig. 6 et 7) un avant-bouclier-guide, en traits discontinus dans une première position relative au bouclier partiel, en traits continus dans une deuxième position relative avancée d'un pas ou fraction de pas (fig. 7); 16. (fig. 6 et 7) des pièces de contact avec jeu obligeant le bouclier partiel (8) de suivre l'avant-bouclier -guide (15); 1 7. (fig. 7) une trousse coupante orientable à l'aide de laquelle on peut corriger au fur et à mesure de 11 avancement (flèches 14) les déviations éventuelles de l'avant-bouclier-guide (15) lui-même; 18. (fig. 6) des blocs de guidage complémentaires empêchant d'éventuelles déviations en vrille des boucliers partiels (8); 19. (fig. 8 et 9) un bouclier de pénétration latérale (flèches 20) gr ce auquel les boucliers partiels (8) pour la péné tration longitudinale (flèches 14) sont mis en place de départ pour cette dernière pénétration; 20. (fig. 8 et 9) des flèches représentant le sens de pénétration transversale; 21 et 22 (fig. 8 et 9) des éléments arrières de fonçage transversal (flèches 20) formant couloir d'accès, immobilisés après ledit fonçage transversal; 23. (fig. 8 et 9) des baies dans les parois longitudinales des boucliers partiels (8) au travers desquelles, lors du fonçage transversal (flèches 20), s'opérée la circulation des hommes et des outils ainsi que l'évacuation des terres (2); 24. (fig. 8 et 9) des parois temporaires de soutènement des terres (2) fonctionnant pendant la pénétration latérale (flèches 20) et qui sont supprimées lors du démarrage de la pénétration longitudinale (flèches 14); 25 (fig. 8 et 9) des parois temporaires, similaires aux parois 24, fermant les espaces formant jeux (9) entre boucliers partiels (8) voisins, et pouvant aussi former butons entre ces boucliers partiels voisins; 26. (fig. 8) des panneaux de fermeture immobilisés après la pénétration latérale (flB- ches 20) formant élément de butée fournissant la réaction indispensable aux vérins (10) lors du premier avancement longitudinal (flèches 14) des divers boucliers partiels (8); 27. des flèches représentant le sens d'avancement longitudinal opposé à un premier sens d'avancement (flèches 14). Aux figures 1 à 5 on a représenté la réalisation d'un ouvrage par un fonçage longitudinal (flèches 14) du type à poussée limitée aux boucliers partiels (8) mais toutefois il est possible de procéder également par un fonçage du type à poussée intégrale des boucliers partiels (8, éléments de tête) et des tranches d'ouvrage (1) successivement mis en place; on aura également recours à un fonçage de ce type pour la pénétration latérale (fig. 8 et 9, flèches 20). La subdivision du bouclier général en boucliers partiels (8) peut se faire à la fois suivant des plans de séparation verticaux comme horizontaux sans limitation de nombre, ni de grandeur de chacun des boucliers partiels (8) qui, par exemple, pour le besoin de la forme de l'ouvrage à réaliser pourront être différents les uns des autres partiellement ou totalement. La subdivision en boucliers partiels (8), lorsque l'on a prévu entre-eux un espace (9) formant jeu, de préférence suffisamment large pour permettre à un homme d'y pénétrer permet de rectifier les erreurs d'avancement (flèches 14) pouvant se produire lors des fonçages de chacun des boucliers partiels (8); ceci constitue un des avantages particuliers du procédé selon l'invention. Afin de limiter l'importance des troubles causés aux ouvrages existants par l'avancement des boucliers partiels, on décale au moins partiellement dans le temps l'avancement de ceux-ci; de plus, afin de pouvoir se servir d'un premier ou d'une série de premiers boucliers partiels (8) déjà avancés pour le guidage d'un deuxième ou d'une série de deuxièmes boucliers partiels (8), on décale dans le- temps, l'avancement des boucliers partiels voisins, ou encore, par exemple, on procède en un premier temps à l'avancement d'une partie ou de tous les boucliers partiels (8) placés à la périphérie avant l'avancement des autres. Ceci constitue également un avantage particulier du procédé selon l'invention. De même, on prévoit encore d'utiliser des avant-boucliers -guides 15 (fig. 6 et 7) dont l'avancement (flèche 14) se fera avant celui des boucliers partiels (8), ces avant-boucliers-guides (15) auront une section inférieure à celles des boucliers partiels (8) et de préférence une section circulaire, plus facile à guider; on peut les prévoir comme représenté aux figures 6 et 7 à l'intérieur d'un bouclier partiel (8) vu en coupe perpendiculaire au sens d'avancement (flèches 14) mais ceci n'est pas obligatoire, on peut également prévoir, par exemple, deux avant-boucliers-guides (15) pour un bouclier partiel (8) de manière à empêcher tout effet de vrille lors de l'avancement de ce dernier. Il n'est toutefois pas nécessaire de prévoir un ou plusieurs avantboucliers-guides (15) pour chaque bouclier partiel (8); en effet, après avoir assuré le parfait avancement d'un premier ou d'une série de boucliers partiels (8), on peut se servir de celui-ci ou de ceux-ci pour le guidage des autres ou successivement des autres. D'autres mesures peuvent être prévues tels des blocs de guidage complémentaires 18 (fig. 6) qui sont également destinées à éviter d'éventuelles déviations, surtout en vrille des boucliers partiels (8). Pour permettre de rectifier une déviation de l'avancement des avant-boucliersguides (15), on munit avantageusement ceux-ci d'une trousse coupante orientable (17). Cette rectification ayant bien sûr lieu préalablement à l'avancement du ou des boucliers partiels (8) guidés par ces avantboucliers-guides (15). Les diverses possibilités de guidage des boucliers partiels (8) évoquées ci-dessus, permettent d'adapter ce guidage et, donc, le fonçage de telle sorte qu'il est aisé de réaliser des parcours curvilignes en plan, en profil en long, de varier la largeur ou la hauteur de l'ensemble de l'ouvrage souterrain, ce qui constitue un autre avantage essentiel du procédé selon l'invention. Si le fonçage comme décrit ci-dessus est réalisable à partir d'une tranchée à ciel ouvert ou encore d'une galerie souterraine réalisée selon les méthodes connues à partir d'un puits placé latéralement en dehors de 11 ouvrage à réaliser, il est avantageux dans ce dernier cas (fig. 8 et 9) de réaliser un fonçage transversal (flèche 20) avant le ou les fonçages longitudinaux (flèches 14et 27) et d'utiliser au moins une partie des éléments mis en place lors du fonçage transversal comme boucliers partiels (8) pour le ou les fonçages longitudinaux. En effet on peut être amené à devoir réaliser à partir du fonçage transversal (flèche 20) un seul (fig. 8) fonçage longitudinal (flèche 14) à angle droit (ou non) ou encore deux fonçages longitudinaux (flèches 14 et 27, fig. 9).Ce ou ces fonçages transversaux seront des fonçages du type à poussée intégrale dont le bouclier de pénétration (19) sera abandonné à la fin du fonçage transversal et les éléments arrières 21 et 22 formeront couloir d'accès et seront immobilisés à la fin de cedit fonçage. Bien entendu, afin que les éléments mis en place pendant le ou les fonçages transversaux (flèches 20), et qui devront servir ensuite de boucliers partiels (8) pour le ou les fonçages longitudinaux (flèches 14 et 27), puissent permettre la circulation pendant le fonçage transversal (flèches 20), on prévoit des baies (23) et des parois temporaires de soutènement (24) qui seront supprimées lors du fonçage longitudinal (flèches 14 et 27) de même que les parois (25). Si l'on prévoit de ne réaliser qu'un fonçage longitudinal (flèches 14), il y a lieu de prévoir en outre des panneaux de fermeture (26) qui seront immobilisés après la pénétration latérale et qui formeront les éléments de butée fournissant la réaction indispensable aux vérins (10) lors du premier pas d'avancement longitudinal (flèches 14) des divers boucliers partiels (8), par contre si l'on réalise deux fonçages longitudinaux (fig. 9) de sens opposé (flèches 14 et 27), la réaction aux vérins (1-0) des boucliers partiels (8) d'un premier fonçage longitudinal (par exemple flèches 14) sera fournie par les boucliers partiels (8) du deuxième fonçage longitudinal (par exemple flèches 27), les tranches d'ouvrage ( non représentables à la figure 9) amenées ou réalisées dans la zone précédemment occupée par les boucliers partiels du premier fonçage, servant ensuite de réaction pour les vérins (10) du deuxième fonçage. Dans l'exemple choisi, on a prévu de faire précéder le fonçage longitudinal par un fonçage transversal, il est toutefois possible de prévoir l'inverse. L'invention n'est pas limitée au procédé de réalisation de l'ouvrage ou partie d'ouvrage tel que décrit ci-dessus, mais concerne également les différents dispositifs tels que décrits ci-dessus et représentés au dessin annexé et qui sont nécessaires pour la mise en oeuvre, de plus d'une manière générale on ne sortirait pas du cadre de l'invention en y apportant des modifications. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou d'une partie d'ouvrage souterrain, sans ouverture de fouille généralisée à ciel ouvert, par fonçage sensiblement horizontal, du type poussée intégrale comprenant élément de tête et tranches d'ouvrage ou du type à poussée limitée à l'élément de tête, élément de tête dit quelquefois bouclier, caractérisé en ce que l'on subdivise le bouclier en au moins deux boucliers partiels séparés entre eux par au moins un plan parallèle au sens du fonçage. 2. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plans de séparation sont verticaux. 3. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plans de séparation sont horizontaux. 4. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on prévoit un certain espace formant jeu entre deux boucliers partiels voisins, de manière à faciliter la rectification des erreurs d'avancement pouvant se produire lors des fonçages de chacun d'eux. 5. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le jeu entre deux boucliers partiels voisins est prévu suffisamment large pour qu'un homme puisse y pénétrer. 6. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que l'on décale dans le temps, l'avancement aux vérins d'au moins deux boucliers partiels. 7. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on décale dans le temps, l'avancement aux vérins d'au moins deux boucliers partiels voisins. 8. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour rectifier les erreurs d'avancement d'au moins un bouclier partiel, on prévoit au moins un avant-bouclier élémentaire, à section plus réduite que l'on fait pénétrer dans le sol devant le bouclier partiel, de manière que l'on puisse imposer à l'avant-bouclier le rle de guide pour l'avancement d'au moins un bouclier partiel. 9. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'avant-bouclier est à section circulaire. 10. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'avantbouclier-guide est placé à l'intérieur du bouclier partiel guidé, vu en coupekerpendiculaire au sens d'avancement du fonçage. 11. Procédé de réalisation drun ouvrage ou partie. d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'on assure le guidage d'au moins un bouclier partiel au moyen d'au moins deux avant-boucliers. 12. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que l'on se sert d'un bouclier partiel pour le guidage d'au moins un de ses voisins. 13. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'on se sert d'au moins une partie des boucliers partiels situés à la périphérie de la section totale pour le guidage d'au moins une partie des autres boucliers partiels. 14. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 4 à 13, caractérisé en ce que le fonçage de tête étant réalisé au moyen d'un ensemble de boucliers partiels, on prévoit une "jupe" commune périphérique constituée par des fractions solidaires des boucliers partiels périphériques et de couvre-joints au droit des espaces formant jeux entre les boucliers partiels, de manière que l'ensemble de la "jupe" empêche les terres de pénétrer dans espace destiné à la réalisation d'une nouvelle tranche d'ouvrage souterrain. 15. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'on adapte les guidages et les fonçages des boucliers partiels de manière à opérer des parcours curvilignes en plan et/ou en profil en long. 1 6. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'on adapte les guidages et les fonçages des boucliers partiels de manière à réaliser des variations de largeur et/ou de hauteur de l'ensemble de l'ouvrage souterrain. 1 7. Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que lson réalise au moins un fonçage transversal avant le fonçage longitudi- nal ou vice et versa et que llon utilise au moins une partie des é liements mis en place lors du premier fonçage, comme boucliers partiels pour le deuxième fonçage. 18) Procédé de réalisation d1un ouvrage ou partie d'ouvrage selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'on réalise un premier fonçage dans une direction formant un angle droit avec celle prévue pour le deuxième fonçage. 19) Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisé en ce -qutaprès la fin du premier fonçage, on abandonne le bouclier ayant servi à ce fonçage. 20) Procédé de réalisation d'un Ùuvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 17 à 19 caractérisé en ce que lors du premier pas de chaque bouclier partiel au début du deuxième fonçage, on fournit les réactions aux vérins par des éléments de butée mis en place lors du premier fonçage. 21) Procédé de réalisation dsun ouvrage ou partie d'ouvrage selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que l'on réalise un premier fonçage double permettant la mise en place de couples de boucliers partiel s adossés ltun à autre de manière à pouvoir procéder ensuite à deux deuxièmes fonçages, dans une autre direction, mais dans deux sens opposés. 22) Procédé de réalisation d'un ouvrage ou partie ouvrage selon la revendication 21, caractérisé en ce que'on trouve dtabord la réaction aux vérins d'un premier bouclier partiel de chaque couple dans le deuxième bouclier partiel du couple, et ensuite la réaction aux vérins de ce deuxième bouclier partiel dans la tranche d'ouvrage mise en place derrière le premier. 23) Dispositif pour la réalisation d4n ouvrage du.dhnepartie d'ouvrage souterrain, sans ouverture de fouille généralisée à ciel ouvert, par fonçage sensiblement horizontal, du type a' poussée intégrale comprenant un élément de tête et des tranches d'ouvrage ou du type à poussée limitée à l'élément de tête, élément de tête dit bouclier, caractérisé en ce qulil est particulièrement adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 22.