Brevet FR2430514A1 — publié le 19800201

La présente invention est relative à un procédé et un dispositif pour le revêtement par bétonnage de galeries, tunnels ou autres ouvrages souterrains. Il est connu de creuser des galeries à l'abri d'un bouclier qui progresse en même temps que le front de taille et de revêtir rapidement à l'aide de béton les parois de la galerie en arrière du bouclier. I1 est alors souhaitable, en vue d'éviter les éboulements, d'assurer la continuité de la protection par le bouclier depuis le front de taille jusqu'au revêtement déjà mis en place. C'est ainsi qu'il est courant d'utiliser à cet effet une jupe de forme cylindrique, coulissante et solidaire du bouclier, contre laquelle est appliqué le revêtement de la galerie. Cependant, il se produit parfois une ovalisation de la jupe par suite de la décompression du terrain dans lequel est creusé l'ouvrage souterrain-. Si le revêtement est constitué par du béton, celui-ci doit être encore frais lorsque l'on veut procéder au démoulage, de manière que la déformation du béton permette le passage de la jupe plus ou moins ovalisée. D'autre part, la progression du bouclier est réalisée à l'aide de vérins prenant appui sur le revêtement en place, mais puisque le dernier élément de revêtement est encore frais, il est difficile d'appliquer la pression des vérins sur un appui susceptible de se contracter. La présente invention remédie à ces inconvénients. Elle a pour objet un procédé pour le revêtement par bétonnage de galeries, du type suivant lequel on creuse une galerie et on fait progresser simultanément, en prenant appui sur le revêtement déjà posé, une enveloppe cylindrique de protection, puis on met en place une nouvelle longueur de revêtement de béton par moulage à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique, caractérisé en ce qu'une phase de durcissement du béton sépare deux phases successives de progression de l'enveloppe métallique. On peut ainsi prendre appui sur un béton relativement jeune mais qui présente déjà une résistance suffisante pour supporter la réaction due à l'avancement du bouclier. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale axiale du dispositif suivant l'invention - les Fig. 2, 3 et 4 sont des vues en coupe diamétrale suivant les lignes II-II, III-III, IV-IV respectivement de la Fig. 1 ; - la Fig. 5 est une vue partielle, à plus grande échelle, d'un détail de la Fig. 1. Comme représenté à la Fig. 1, le dispositif de revêtement d'une galerie d'axe X-X est constitué principalement d'un bouclier métallique 1 de forme générale cylindrique, d'une jupe extérieure 2 et, à l'intérieur de cette dernière, d'un anneau de poussée 3. Le bouclier 1 présente une partie avant formant trousse coupante 4 protégeant le personnel et le matériel attaquant le front de taille et, à sa suite, une enveloppe cylindrique ou manteau 5. La trousse coupante 4 est prolongée dans sa moitié supérieure par une avancée en casquette 6, l'ensemble étant raidi par des goussets 7. Le manteau 5 est renforcé par des anneaux circulaires intérieurs 8, 9 dont le premier 8 à partir du front de taille sert d'appui aux goussets 7 de raidissement de la trousse 4. Le manteau 5 protège un ensemble de vérins à double effet 10 répartis deux à deux sur sa périphérie, ces vérins présentant une tige 11 s'appuyant par l'intermédiaire d'une rotule 12 sur l'anneau de renforcement 8. A l'autre extrémité, le corps de chaque vérin 10 prend appui sur l'anneau de poussée 3, également par l'intermédiaire d'une rotule 13. Les vérins traversent avec un certain jeu l'anneau de renforcement 9. Entre chaque paire de vérins 10 est placée une paire de tubes 14 solidaires des anneaux 8, 9 et contenant une barre rainurée 15 coulissant librement à l'intérieur et traversant de ce fait l'anneau 9 ; chaque barre 15 peut recevoir une clavette 16. De préférencef les vérins 10 sont au nombre de trois paires réparties à 1200 l'une de l'autre tandis que s'intercalent entre elles également trois paires de tubes 14 à 1200 comme indiqué sur la Fig. 2. La jupe extérieure 2 a une forme cylindrique de diamètre extérieur identique à celui du manteau 5. Elle présente à l'intérieur de sa partie inférieure un guide 17 servant de support à l'anneau de poussée 3 et, de part et d'autre de ce guide, une garniture anti-friction 18 sur laquelle coulisse ledit anneau 3. De préférence, la garniture 18 recouvre au total le tiers inférieur de la jupe, de manière symétrique par rapport au guide 17 qui est constitué par un profilé plat soudé sur la jupe. Des mouvements relatifs de la jupe par rapport au manteau 5 dans le plan vertical passant par l'axe X-X sont permis grâce à un emboîtement 19 ménagé dans le manteau 5, l'étanchéité à l'égard d'infiltrations éventuelles étant assurée par un joint 20 en matière compressible (Fig. 4 et 5). La jupe 2 est solidaire du manteau 5 dans ses déplacements au moyen de pièces d'attelage articulées 21 réparties sur son pourtour intérieur au niveau de l'emboîtement 19.Plus particulièrement, les pièces d'attelage 21 sont constituées chacune de deux ergots 22, 23 de forme ronde ou prismatique, solidaires respectivement du manteau 5 et de la jupe 2, et sur chacun desquels sont soudés des goussets 24, 25, percés chacun d'un orifice 26, 27 recevant une goupille 28, 29 qui bloque en position une entretoise 30 présentant deux évidements 31, 32 coopérant chacun avec l'un des ergots 22, 23 respectivement. Afin d'éviter toute rotation du manteau 5 par rapport à la jupe 2, deux dispositifs antigiratoires 33 sont placés à l'intérieur de la jupe 2. Ils sont constitués chacun d'une barre rectangulaire 34 solidarisée avec la jupe 2 par soudage et maintien par deux équerres 35, 36, ladite barre 34 étant logée dans un étrier 37 formé par l'anneau de renforcement 9 et deux ailes 38, 39. Ces dispositifs antigiratoires sont intercalés entre les pièces d'attelage 21, dans la moitié supérieure de la jupe 2. Ils sont complétés par la présence de deux ailerons 40 soudés ou boulonnés de part et d'autre et à l'extérieur de la casquette 6. L'anneau de poussée 3 a une forme générale de caisson sensiblement carré, dont la longueur axiale n'est qu'une fraction de celle de la jupe 2. I1 comporte une face avant 41 sur laquelle s'appuient les vérins 10, ainsi que des pots de presse hydrau lique 42 répartis par groupes de deux de manière à coopérer avec les barres rainurées 15 placées dans les tubes 14. La même facé avant supporte une centrale hydraulique 43 comprenant une pompe à trois éléments, non représentés. Chacun des éléments alimente par un premier distributeur un jeu de deux vérins 10 et par un second distributeur un jeu de deux pots de presse 42. L'anneau de poussée 3 présente également une face arrière 44 prenant appui sur l'élément de revêtement durci 45 et maintenant la section de celui-ci entre une aile 46 du caisson, parallèle extérieurement à la jupe 2, et un coffrage intérieur 47 du type chauffant éventuellement, rétractable, glissant ou roulant en plusieurs éléments, ce coffrage 47 étant fixé de manière non définitive sur la face arrière 44 de l'anneau de poussée par boulonnage ou clavetage. Le coffrage intérieur 47 comporte des trous 48 pour l'injection du béton et des réservations 49 pour l'injection d'un mortier de remplissage, tel que bentonite, entre le terrain et le béton après durcissement de celui-ci. L'aile 46 du caisson a un profil tronconique s'ouvrant vers le revêtement de manière à permettre un démoulage aisé. Elle ménage également avec la jupe 2 un espace annulaire 50 d'épaisseur correspondant à celle d'une plaque 51 en matériau dégradable tel que du polystyrène expansé qui sera utilisé comme coffrage perdu, son épaisseur étant comprise entre 10 et 30 mm. Ce dernier est maintenu en place contre la jupe 2 par collage provisoire, goupillage, encastrement dans l'espace annulaire 50 ou encore cloutage au moyen de clous en matière plastique 52, verrouillés dans des trous, non représentés, pratiqués dans la jupe 2. Suivant une variante de réalisation, non représentée, le matériau dégradable servant de coffrage perdu peut être remplacé par une virole métallique de section intérieure conique, de sommet dirigé vers le front de taille et s'appuyant contre la jupe 2. Le fonctionnement du dispositif est le suivant Un élément de revêtement durci 45 étant en place entre la jupe 2, le coffrage perdu 51 et le coffrage intérieur 47, l'anneau de poussée 3 prend appui contre celui-ci par sa face arrière 44, en frettant l'extrémité antérieure du revêtement grâce à l'aile 46 et au coffrage intérieur 47. Les vérins 10 ont leur tige rentrée. Au fur et à mesure du creusement de la galerie, le bouclier 1 est avancé grâce à l'intervention de la centrale hydraulique 43 qui commande les tiges 11 des vérins 10. La pression exercée sur le béton durci est alors inférieure à 60 kg/cm2. Si la résistance du terrain est supérieure à la poussée des six vérins 10, il est nécessaire de faire intervenir les pots de presse 42 en extrayant les barres rainurées 15 des tubes 14, en les bloquant chacune aussi près que possible du pot de presse 42 correspondant au moyen de la clavette 16, puis en appliquant la pression développée par la centrale hydraulique sur les six pots de presse 42, après s'être assuré que la résistance du revêtement en béton était suffisante. Le bouclier 1 entraîne dans sa progression la jupe 2 qui coulisse, grace à la garniture anti-friction 18, autour de l'anneau de poussée 3 et du coffrage perdu 51. Le vide laissé par la jupe 2 entre le terrain et le coffrage perdu 51 est alors comblé par des injections de bentonite par exemple, à travers les réservations 49. Simultanément, les déblais sont évacués par des moyens traditionnels. Si la décompression du terrain a provoqué une ovalisation de la jupe, celle-ci peut néanmoins être retirée grâce à la compression ou même à la dégradation, par déchirement par exemple, du matériau constituant le coffrage perdu. Lorsque la course des vérins 10 a atteint son amplitude maximale, on désolidarise le coffrage intérieur 47 de l'anneau de poussée 3 et on ramène ce dernier à proximité du front de taille par mise en action du deuxième effet des vérins d'avance 10 ; l'anneau de poussée 3 est guidé dans son déplacement grâce à un évidement 17a, pratiqué dans sa partie inférieure et coopérant avec le guide 17. L'espace dégagé entre l'anneau 3 et le dernier élément de revêtement 45 est alors protégé par la jupe 2 qui empêche tout éboulement dans la galerie. La longueur de la jupe 2 est supérieure à la course des vérins, de manière qu'elle protège encore une partie de ltélément 45 après extension des vérins 10.On peut alors mettre en place les clous 52 ou tout autre système d'accrochage du coffrage perdu 51 à l'intérieur de la jupe 2, puis le coffrage lui-même sous forme soit de plaques, planches ou voussoirs moulés, soit de matériau à projeter, de manière à ce qu'il recouvre les deux tiers supérieurs de la jupe, le tiers inférieur étant constitué par la garniture anti-friction. On ramène ensuite le coffrage intérieur 47 au niveau de l'anneau de poussée 3 et, au moyen du trou 48, on peut procéder à l'in jection de béton dans l'espace délimité par le coffrage perdu 51, la face arrière 44 de l'anneau de poussée 3, le coffrage intérieur 47 et le dernier élément moulé 45. On procède alors à l'étuvage ou au traitement thermique in situ du béton mis en place, au moyen du chauffage incorporé au coffrage intérieur 47 ou par des éléments de chauffage mobile montés sur un chariot circulant à l'intérieur du coffrage 47. L'emploi du polystyrène expansé comme matériau' dégradable constituant le coffrage perdu est particulièrement avantageux car ses propriétés calorifugeantes favorisent le traitement thermique. Les conditions de temps et de température sont déterminées de manière à assurer une prise suffisante pour que, par la suite, l'anneau de poussée 3 puisse prendre appui sur le nouvel élément de revêtement, la pression exercée sur ce dernier étant inférieure à 60 kg/cm2. Suivant la variante de réalisation constituée par le remplacement du coffrage perdu par une virole conique, les opérations comprennent le démontage de la virole conique avant la progression de la jupe 2 sous l'effet des vérins 10. Le démoulage extérieur du béton moulé est ainsi facilité grâce à la forme conique de la virole. Elle est ensuite remise en place entre la jupe 2 et l'anneau de poussée 3 après avoir rentré les tiges 11 dans les vérins 10, puis on procède à l'injection de béton. Dans un exemple de réalisation, le diamètre du bouclier est de 3,50 m et la course des vérins de 2 m. La force exercée sur l'ensemble des vérins est de 300 tonnes et la pression sur le dernier élément de l'ordre de 12 kg/cm2. L'épaisseur du coffrage perdu constitué de plaques de polystyrène expansé est de 15 mm. En cas de difficultés rencontrées dans la progression du bouclier, la pression exercée par les pots de presse 42 peut atteindre 600 tonnes pour une course de 10 cm. L'étuvage est réalisé en huit heures, temps suffisant pour assurer la prise du béton de manière que l'anneau de poussée 3 puisse s'appuyer dessus au cours d'une nouvelle progression du bouclier 1. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour le revêtement par bétonnage de galeries souterraines, du type suivant lequel on creuse une galerie à l'abri d'une enveloppe cylindrique, on procède au revêtement de ladite galerie par introduction de béton dans un coffrage intérieur à l'enveloppe cylindrique, on laisse le béton durcir pus on prend appui sur le revêtement durci pour faire progresser l'enveloppe cylindrique, caractérisé en ce que le durcissement du béton moulé s'effectue dans un coffrage chauffant, après application contre l'enveloppe cylindrique d'un matériau calorifugé servant de coffrage perdu. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, avant bétonnage, le matériau calorifuge est maintenu en place contre l'enveloppe cylindrique par collage. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau calorifugé est maintenu en place par cloutage. 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la progression de l'enveloppe cylindrique s'accompagne, lorsque cette dernière a subi une déformation, de l'écrasement du matériau calorifuge. 5.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, du type comportant un bouclier, une jupe circulaire, l'ensemble pouvant avancer grâce à l'action de moyens de progression solidaires d'un anneau de poussée coopérant avec le revêtement déjà en place, présentant une cavité pour le remplissage de béton délimitée par l'anneau de poussée, un coffrage intérieur amovible, la tranche de la dernière section de revêtement posé et durci et un support extérieur, appliqué contre l'intérieur de la jupe circulaire, caractérisé en ce que le support extérieur est constitué par un matériau calorifugé et déformable dont l'épaisseur est suffisante pour assurer le passage, après revetement, de la jupe éventuellement ovalisée. 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau calorifuge et déformable est constitué par du polystyrène expansé. 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'épaisseur du matériau calorifuge est comprise entre 10 et 30 mm. 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le support extérieur appliqué contre la jupe circulaire recouvre celle-ci sur les deux tiers supérieurs. 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la jupe circulaire coulisse autour de l'anneau de poussée grâce à une garniture antifriction recouvrant le tiers inférieur de sa partie intérieure. 10.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le support extérieur appliqué contre la jupe circulaire est constitué par une virole métallique de section longitudinale tronconique, son sommet étant dirigé vers le bouclier