Brevet FR2441717A1 — publié le 19800613

La présente invention concerne la construction des ouvrages souterrains et a notamment pour objet un bpuclier de creusement de tunnels à revêtement monolithe en béton tassé, qui peut entre utilisé avec succès, notamment dans la construction des tunnels et celle des galeries de métropolitain. L'invention peut trouver application dans les sols sablonneux peu résistants où elle permet de réaliser le creusement pratiquement sans affaissement de la terre et conserver les ouvrages sur la surface de la terre au voisinag- du tunnel creusé. On connait un bouclier utilisé pour le creusement de tunnels à revêtement monolithe en béton tassé. Dans le corps du bouclier possédant des patins horizontaux sectionnés, on a placé une commande effectuant le déplacement du bouclier suivant le trajet, un dispositif auquel est appliqué l'effort réactif de la commande et qui le transmet au mélange de béton pendant son tassement, appelé anneau de compactage, et un dispositif de formage de la surface intérieure du revêtement en béton qui est constitué par un coffrage déplaçable à sections. Ce coffrage est constitué, à son tour, par des sections distinctes démontables pliables qui, au fur et à mesure de la progression du bouclier le long du tra3et, sont démoniEs et ranges à la partie arrière, déplaces en avant vers le bouclier et montEs pour bétonner la partie ultérieure du revêtement. Le mélange de béton est posé, pendant la réalisation du revetement, dans l'espacement entre l'enveloppe du bouclier et lesdites sections fixées aux sections précédemment bétonnées. Le tassement du mélange de béton se produit pendant le déplacement du bouclier par la commande, dont l'effort réactif est transmis au mélange de béton.Pendant le déplacement du bouclier, son axe longitudinal s'écarte, en régle générale, de la direction de l'axe du revêtement à réaliser non seulement sur les secteurs rectilignes du trajet du tunnel, mais aussi sur les secteurs droits; Après le compactage du secteur suivant, la jonction annulaire du revêtement se trouve toujours dans la zone moyenne de la section et, à chaque cycle, le mélange de béton est placé tant sous la section nouvellement posée que partiellement sous la section bétonnée précédemment. Pendant le tassement du mélange, sa pression latérale agit non seulement sur la section nouvellement posée mais aussi sur la partie de la section précédemment bétonnée soutenant le revêtement pendant la période de prise et de durcissement du béton. La déformation de cette section influe d'une manière défavorable sur le revêtement, en provoquant la formation de fissures. De plus, comme mentionné plus haut, pendant le déplacement du bouclier a lieu une modification de la position réciproque des axes du bouclier et du revêtement réalisé. En conséquence, au moment où on tire l'anneau de tassement le long de l'axe du bouclier jusqu'à la position initiale après la fin du compactage, il déplace la dernière section du revêtement ensemble avec le béton récemment tassé. C'est pourquoi il se forme des fissures circulaires supplémentaires dans le revêtement. Ces inconvénients ne permettent pas, en définitive, d'obtenir un revêtement de tunnel étanche à l'eau, et compliquent la commande du bouclier. On s'est donc proposé de mettre au point un bouclier pour le creusement de tunnels à revêtement monolithe en béton tassé, dont le dispositif de formage de la surface intérieure du revêtement en béton préviendrait la formation de fissures dans le béton et assurerait l'obtention d'un revêtement de tunnel étanche à l'eau. Ce problème est résolu à l'aide d'un bouclier de creusement de tunnels à revêtement monolithe en béton tassé, dans le corps duquel est monts une commande destinée à déplacer le bouclier suivant le trajet, un dispositif auquel est appliqué l'effort réactif de la commande et le transmettant au mélange de béton pendant son tassement, et un dispositif de formage de la surface intérieure du revêtement en béton, caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'il comporte une partie de formage montée coaxialement dans le corps du bouclier de manière à pouvoir tourner conjointement avec le corps pendant le tassement et ensuite se déplacer, à la fin du tassement du secteur considéré, le long de l'axe longitu dinal du bouclier, et une partie de soutien montée en aval de la partie de formage avec possibilité des, déplacer suivant l'axe longitudinal du revêtement. Le fait que la partie de formage soit centrée par rapport à l'axe longitudinal du bouclier permet de supprimer l1influence défavorable du bouclier sur le béton et d'obtenir l'élimination desdites fissures dans le revêtement. De plus, on assure une commande (manuvrabilité) aisée du bouclier sur le trajet. Il est avantageux de placer la partie de formage sur un support fixé dans le corps du bouclier et portant des éléments d'appui suivant lesquels se déplace la partie de formage. Une telle dispositif de la partie de formage assure sa position coaxiale par rapport au corps du bouclier quel que soit le virage de ce dernier pendant le mouvement suivant le trajet et son déplacement le long de l'axe du corps. Il est avantageux de monter les éléments d'appui sur le support de manière à pouvoir régler leur position par rapport au corps du bouclier dans la direction radiale. Un tel montage permet d'assurer la coaxialité de la partie de formage par rapport au corps tant pendant le montage que lors de l'ajustage du bouclier. Il est rationnel de relier la partie de soutien à la partie de formage à l'aide dé vérins dont les corps sont articulés à la partie de formage et dont les tiges sont articulées à la partie de soutien. Une telle liaison permet de déplacer la partie de soutien simultanément avec la partie de formage, assure les libres déplacements angulaires relatifs desdites parties pendant le mouvement du bouclier suivant le trajet, et permet d'avancer la partie de formage tout en maintenant la partie de soutien immobile en vue d'examiner la partie frontale dia revêtement fni et de graisser la surface extérieure de la partie de formage. L'invention sera mieux comprise et d'autres but8, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux è la lumière de'la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels:: - la figure 1 représente une vue d'ensemble, en coupe longitudinale, du bouclier de creusement de tunnels à revête- ment monolithe en béton tassé, conformément à l'invention - la figure 2 est une vue du même bouclier suivant la flèche A de la figure I - la figure 3 est une vue en coupe suivant ICI ICI de la figure 2 (suivant l'élément d'appui de la partie de formage) - la figure 4 montre la position des parties du bouclier avant le tassement du mélange de béton - la figure 5 montre la position des mêmes parties après le tassement du mélange de béton et l'avancement du bouclier d'une passe - la figure 6 montre la position des mêmes parties après le retour de la partie de formage à sa position initiale - la figure 7 montre la position des parties du bouclier lors de ltexamen de la face du revêtement de béton, du nettoyage et du graissage de la surface extérieure de la partie de formage. La figure 1 représente le bouclier proposé pour le creusement de tunnels à revêtement monolithe en béton tassé, comportant un corps annulaire I dans lequel sont placés une commande destinée à déplacer le bouclier suivant le trajet, un dispositif auquel est appliqué l'effort de la commande et qui le transmet au mélange de béton 2 au cours de son tassement, et un dispositif de formage de la surface intérieure du revêtement en béton 3. La commande pour le déplacement du bouclier suivant le trajet est constftuéépar plusieurs vérins hydrauliques 4 montés dans les alésages du corps 1 suivant son périmètre. Les cylindres 4a des vérins hydrauliques 4 sont fixés dans le corps 1, tandis que leurs tiges 4b s'appuient contre le dispositif auquel est appliqué l'effort réactif et qui le transmet au mélange de béton 2 pendant son tassement. Ce dispositif est exécuté sous forme d'un anneau plein ou fendu 5. Conformément à l'invention, le dispositif de formage de la surface intérieure du revêtement de béton 3 comporte une partie de formage 6 qui est montée coaxialement dans le corps 1 de manière à pouvoir tourner conjointement avec lui pendant le processus de tassement et être déplacé ensuite par une commande indépendante le long de l'axe longitudinal de l'axe du bouclier après le tassement du secteur considéré, et une partie de soutien 7 montée avec possibilité de se déplacer derrière la partie de formage 6 suivant l'axe longitudinal du revêtement 3. La partie de formage 6 est exécutée sous forme d'un anneau cylindrique avec un méplat à sa partie inférieure (figure 2). La forme de la surface extérieure de la partie de formage 6 assure l'obtention de la forme requise de la section transversale du revêtement en béton 3 du tunnel. La partie de formage 6 est déplacée par une commande exécutée, dans le cas particulier considéré, sous forme d'un système de vérins hydrauliques 8. Sur le fond du cylindre 8a de chaque vérin 8 de la commande et sur sa tige 8b sont prévues des articulations 9. Le cylindre 8a de chaque vérin 8 est articulé au corps I du bouclier, tandis que sa tige 8b est articulée à la partie de formage 6. Sur le corps 1 du bouclier, est fixé un support 10 possédant des poutres transversales Il et 12 (figure 2) sur lesquelles sont montés des éléments d'appui 13 (figure 1) et 14 (figure 2) respectivement. Dans le cas particulier considéré, les éléments d'appui 13, 14 sont exécutés sous forme de rouleaux montés sur des axes 15 (figure 3). La partie de formage 6 repose sur les éléments d'appui 13 et 14 disposés dans deux plans parallèles, perpendiculaires à l'axe du bouclier. Les éléments d'appui 13 et 14 sont installés sur les poutres Il et 12 du support 10 de manière à ce que leur position par rapport au corps 1 du bouclier puisse être réglée dans la direction radiale. On réalise ce réglage en se servant du dispositif à coins 16. Par exemple, le dispositif à coins 16 peut être constitué par deux coins 17 et 18 orientés dans des sens opposés et montés sur une embase plate 19 prévue sur les poutres transversales Il et 12 du support 10, tandis que ltembase 20 des éléments d'appui 13 et 14 du rouleau est montée sur ces mêmes coins 17 et 18 par sa surface cunéiforme double. En rapprochant ou en éloignant l'un de l'autre les coins 17 et 18 on provoque le déplacement radial des rouleaux. Derrière la partie de formage 6 est montée la partie de soutien 7, dont le déplacement le long de l'axe longitudinal du revêtement 3 est assuré par une commande autonome. Dans le cas considéré, la partie de soutien 7 est exécutée sous forme d'une structure annulaire suivant le périmètre de laquelle sont disposés radialement des vérins hydrauliques 21 (figure 1). Les cylindres 21a des vérins 21 sont fixés surlapartie de de soutien 7. Aux extrémités des tiges 21b des vérins 21 sont montés des plateaux 22 s'appliquant su 4 erevêtement monolithe tassé fini 3 sous l'action des vérins hydrauliques 21. Les plateaux 22 sont exécutés sous forme d'enveloppes courbées suivant la forme de la surface intérieure du revêtement 3 du tunnel. La partie de soutien 7 est reliée à la partie de formage 6 par des vérins hydrauliques 23 assurant le déplacement de la partie de soutien 7 le long de l'axe longitudhal du revêtement. Une articulation 24 est fixée sur la tige 23a du vérin hydraulique 23, tandis qu'une articulation 25 est fixée sur le fond du cylindre 23b. L'articulation 24 est fixée à son tour sur la partie de soutien 7, tandis que l'articulation 25 est fixée sur la partie de formage 6. Les vérins hydrauliques 23 peuvent être fixés aussi dans la position inverse. Pour amener le mélange de béton 2, on a prévu dans la partie de formage 6 un canal 26 doté d'un dispositif d'arrêt 27. Le dispositif d'arrêt 27 peut être de n'importe quelle conception appropriée. Dans le cas considéré, il est réalisé sous forme d'un bouchon de forme cylindrique que l'on fixe dans le canal 26 après avoir retiré la conduite à béton amenant le mélange de béton 2 dans l'espace situé derrière la partie de formage. La tranche supérieure du bouchon est conforme suivant la forme cylindrique de la surface extérieure de la partie de formage 6 et est placée au ras de celle-ci. Dans le corps I du bouclier, sont montés des pathos ou analogues 28 et 29 augmentant la rigidité du corps 1 du bouclier dans sa partie comportant les couteaux, et assurant la division, par exemple, du front de taille de la roche sablonneuse, en compartiments horizontaux, et la formation des pentes sablonneuses maintenant l'équilibre du front de taille. Dans la partie d'appui du corps 1 est placé un patin ou analogue 30 augmentant la rigidité du corps 1 du bouclier et destiné au montage de l'équipement à l'intérieur du bouclier. Sur la figure est montré derrière le bouclier, un revêtement monolithe de béton tassé 3 sous forme dlun anneau plein de béton appliqué intimement sur le sol environnant et possédant le même contour que la surface intérieure imposée par le projet de la forme du tunnel à cuvette plate. Lors de la formation du revêtement monolithe en béton tassé, le bouclier fonctionne de la manière suivante. Le dispositif et la partie de formage 6 sont placés, par rapport au corps 1 du bouclier, dans la position représentée sur la figure 4. Dans cette position, on amène le mélange de béton 2 à travers le canal 26 dans ltespace délimité par le corps 1, la partie de formage 6, l'anneau 5 et le revêtement fini 3. Après le remplissage dudit espace, on ferme le canal 26 à l'aide du dispositif 27 et on met en action la commande 4 du bouclier. Le bouclier avance en surmontant la résistance du sol dans le front de taille et le frottement du sol environnant. L'effort réactif de la commande 4 agit sur l'anneau 5, lequel tasse le mélange de béton 2 et le chasse hors des limites du corps 1 du bouclier comme montré sur la figure 5. Au cours de ce processus, la partie de formage 6 reste immobile suivant la direction axiale du tunnel, mais en même temps elle tourne dans la direction transversale suivant la rotation de l'axe longitudinal du bouclier. Ainsi, l'axe longitudinal du secteur fini suivant du tunnel 31 concide toujours avec l'axe du corps 1 du bouclier. La face en about du revêtement 3 réalisé précédemment se trouve toujours en dehors de la partie de formage 6. C'est pourquoi cette dernière ne peut exercer aucune influence nuisible sur le béton en cours de durcissement, ce qui supprime la cause de la formation de fissures dans le revêtement. Une fois achevé le tassement (figure 5) on déplace la partie de formage 6à l'aide de la commande 8 à l'intérieur du corps 1 du bouclier jusqu'à sa position initiale. La parts de soutien 7 est alors entratnée avec la partie de formage par l'intermédiaire des vérins 23 (figure 6). Au préalable, on diminue la pression des plateaux 22 sur le revêtement 3 et on rétablit la pression des plateaux 22-sur le revêtement 3 à la fin du déplacement. Pendant ce déplacement de la partie de formage 6 et de la partie de soutien 7, l'anneau 5 reste appliqué sur la face du secteur fini du tunnel 31. Après avoir déplacé B partie de formage 6 conjointement avec la partie de soutien 7 jusqu'à la position voulue et avoir appliqué les plateaux 22 sur le revêtement 3, on avance l'anneau 5 vers l'intérieur du corps 1 du bouclier. Pour donner la possibilité d'examiner la face en about du revêtement fini 3 et de graisser la surface extérieure de la partie de formage 6, on fait reculer cette dernière à l'aide de la commande 8 jusqu'à la position représentée sur la figure 7. Pendant ce temps la partie de soutien 7 reste en place, alors que la tige 23a du vérin 23 avance librement sans empêcher le déplacement de la partie de formage 6 en avant. L'invention permet d'obtenir une construction étanche du tunnel, d'élever la cadence de construction des tunnels à revêtement monolithe en béton tassé grace à la suppression du travail manuel au cours du désassemblage et du transport des coffrages à sections utilisés dans les dispositifs connus, d'améliorer la commande du mouvement du bouclier sur les secteurs curvilignes du trajet , de réduire la masse du bouclier et de tout le système de dispositifs le desservant. Bien entendu, l' invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Bouclier de creusement de tunnels à revêtement monolithe en béton tassé du type dans le corps duquel est montée une commande d'avancement du bouclier suivant le trajet prévu, un dispositif auquel est appliqué l'effort réactif de la commande et le transmettant au mélange de béton pendant son tassement, et un dispositif de formage de la surface intérieure du revêtement en béton, caractérisé en ce que le dispositif de formage de la surface intérieure du revêtement en béton comporte une partie de formage montée coaxialement dans le corps du bouclier de manière à pouvoir tourner conjointement avec celui-ci pendant le tassement et à se déplacer ensuite le long de l'axe longitudinal du bouclier à la fin du tassement du secteur considéré du revêtement, et une partie de soutien montée en aval de la partie de formage avec possibilité de se déplacer suivant l'axe longitudinal du revêtement. 2. Bouclier conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de formage est montée sur un support fixé dans le corps du bouclier et portant des éléments d'appui sur lesquels est montée ladite partie de formage et suivant lesquels ce dernier se déplace. 3. Bouclier conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits éléments d'appui sont montés sur ledit support de manière à permettre le réglage de leur position par rapport au corps du bouclier dans la direction radiale. 4. Bouclier conforme à l'une des revendications 1 å 3, caractérisé en ce que la partie de soutien est déplacée à l'aide de vérins, dont les corps sont articulés à la partie de formage et dont les tiges sont articulées à la partie de soutien.