Brevet FR2503350A1 — publié le 19821008

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour déterminer les déplacements angulaires et transversaux d'une machine de creusement à bouclier (désignée plus simplement ci-après par l'expression machine à bouclier") et d'un tube qui la suit, par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé d'un tunnel ou souterrain à construire par le procédé de revêtement par tubes dans lequel la machine à bouclier est propulsée par la poussée de vérins placés à la partie arrière du tunnel et par l'intermédiaire des tubes qui suivent cette machine. Au cours des dernières années, lors de la réalisation de tunnels à l'aide d'une machine à bouclier, il est devenu courant de déterminer le déplacement de la machine à bouclier par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé du tunnel au moyen d'un faisceau laser. Par exemple, dans une forme de réalisation, une cible est fixée à l'extrémité arrière de la machine à bouclier et un faisceau laser est dirigé vers cette cible à partir de l'arbre d'attaque afin de déterminer visuellement le déplacement transversal, c'est-à-dire les déplacements horizontaux et verticaux de l'extrémité arrière de la machine à bouclier par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé du tunnel à construire. Dans une autre forme de réalisation, la cible comprend de nombreuses photodiodes coûteuses, qui forment un réseau permettant de déterminer le déplacement.Cependant, en général, la première forme de réalisation, comprenant une cible contrôlée visuellement, est communément utilisée. Dans l'une ou l'autre de ces formes de réalisation, seul le déplacement transversal de l'extrémité arrière de la machine à bouclier par rapport à l'axe central prévu du tunnel à construire peut être déterminé. Pour régler la direction d'avance de la machine à bouclier lors de la construction d'un tunnel à revêtement de tubes, il est nécessaire de déterminer les déplacements angulaires et transversaux de la machine à bouclier et d'un tube qui la suit par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé du tunnel à construire. Par exemple, lorsqu'une machine à bouclier 1 et les tubes 4 qui la suivent sont placés comme montré sur la figure 1 des dessins annexés et décrits ci-après, et plus particulièrement lorsque la machine à bouclier 1 est inclinée par rapport à l'axe central prévu 12 du tunnel à construire, alors que les tubes suivants 4 sont convenablement centrés sur l'axe 12, la correction de la direction-d'avance de la machine 1 à bouclier n'est pas effectuée avec le dispositif de l'art antérieur, car l'extrémité arrière de la machine 1, où la cible est fixée, n'est pas déplacée de manière décelable, tandis que l'extrémité avant de la machine 1 à bouclier présente un déplacement important.Par conséquent, dans le dispositif de l'art antérieur, la correction de la direction d'avance de la machine 1 à bouclier est réalisée uniquement lorsque l'extrémité arrière de la machine 1 est déplacée transversalement de manière décelable par rapport à l'axe 12, de sorte que le tunnel ainsi construit risque d'être dévié considérablement de l'axe central prévu et prédéterminé 12 pour le tunnel à construire. Un risque identique existe également dans le cas montré sur la figure 2. Sur la figure 2, la machine 1 à bouclier est convenablement alignée sur l'axe 12, alors que les tubes 4 qui la suivent sont déplacés d'un certain angle et/ou transversalement par rapport à l'axe 12 en suivant la machine 1. Dans ce cas également, la correction de la direction d'avance de la machine 1 à bouclier n'est pas effectuée avec le dispositif antérieur, car la machine 1 est convenablement positionnée sur l'axe 12. Etant donné que la machine 1 à bouclier est propulsée ou poussée vers l'avant par le tuyau incliné 4 qui la suit immédiatement, cette machine 1 est cependant avancée vers l'extérieur de l'axe 12 par la poussée qui est inclinée par rapport à cet axe 12. Pour éliminer ces inconvénients de l'art antérieur, l'invention détermine les déplacements angulaires et transversaux de la machine à bouclier et d'un tube qui la suit par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé du tunnel. L'invention a donc pour objet d'éliminer les inconvénients de l'art antérieur indiqués ci-dessus. L'invention concerne en particulier un procédé et un dispositif pour déterminer les déplacements angulaires et transversaux d'une machine à bouclier et d'un tube qui la suit par rapport à un axe central prévu et prédéterminé d'un tunnel à construire par la méthode du revêtement par tubes. L'invention concerne donc un procédé pour déterminer les déplacements angulaires et transversaux d'une machine à bouclier et d'un tube qui la suit par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé d'un tunnel à construire par la méthode du revêtement par tubes, ce procédé consistant à placer sur la machine à bouclier un premier émetteur de lumière qui dirige vers l'arrière un faisceau lumineux suivant l'axe longitudinal central de la machine à bouclier, à projeter ce faisceau lumineux sur deux cibles portant chacune une échelle graduée et placées dans un tube qui suit la machine, à une distance prédéterminée l'une de l'autre suivant l'axe longitudinal central du tube, de manière que des points lumineux soient formés sur les cibles, à projeter sur les deux cibles un autre faisceau lumineux émis par un second émetteur de lumière, suivant l'axe central prévu du tunnel à construire, afin de former des points lumineux sur les cibles, le second émetteur de lumière étant placé à la partie arrière du tunnel, et à observer les points lumineux apparaissant sur chacune des cibles, sur les graduations respectives, afin de déterminer les déplacements angulaires et transversaux de la machine à bouclier et du tube qui la suit par rapport à l'axe central prévu du tunnel à construire. L'invention concerne également un dispositif destiné à déterminer les déplacements angulaires et transversaux d'une machine à bouclier et d'un tube qui la suit par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé d'un tunnel à construire par la méthode à revêtement par tubes, ce dispositif comprenant un premier émetteur de lumière placé dans la machine à bouclier et émettant un faisceau lumineux dirigé vers l'arrière, suivant l'axe longitudinal central de la machine, deux cibles placées dans le tube qui suit la machine, destinées à recevoir le faisceau lumineux émis par le premier émetteur afin qu'il se forme des points lumineux sur ces cibles, chacune des cibles portant une échelle graduée et lesdites cibles étant espacées l'une de l'autre d'une distance prédéterminée suivant l'axe longitudinal central du tube suivant la machine, un second émetteur de lumière étant placé dans la partie arrière du tunnel afin d'émettre un faisceau lumineux suivant l'axe central prévu du tunnel à construire afin de former des points lumineux sur les cibles, les points lumineux formés sur chaque cible étant observés sur les échelles respectives afin que les déplacements angulaires et transversaux de la machine à bouclier et du tube qui la suit soient déterminés par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé du tunnel à construire. Dans une forme de réalisation de l'invention, chaque cible est montée de manière à pouvoir pivoter dans le tube suivant la machine, afin que les cibles puissent s'éloigner ou se rapprocher en pivotant du trajet du faisceau lumineux. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, chaque cible comprend une plaque semitransparente sur laquelle l'échelle graduée est tracée. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, chaque cible comprend une plaque transparente et une plaque semi-transparente, maintenue parallèlement à la plaque précédente afin qu'un certain intervalle soit ménagé entre les deux plaques. Une échelle graduée réfléchissant la lumière est tracée sur la surface de la plaque transparente tournée vers la plaque semi-transparente, et des sources de lumière sont disposées autour du bord périphérique de la plaque transparente afin que les faisceaux lumineux émis par ces sources pénètrent dans la. plaque transparente par sa périphérie, sous un angle provoquant la réflexion totale sur les surfaces opposées de la plaque transparente. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels - les figures 1 et 2 représentent schématiquement les orientations que peuvent prendre une machine à bouclier et les tubes qui la suivent - la figure 3 est une vue schématique partielle d'une forme de réalisation du dispositif selon l'invention - la figure 4 est une vue schématique en plan de l'orientation que peuvent prendre la machine à bouclier et les tubes qui la suivent, selon l'invention - la figure 5 est une élévation schématique de la forme de réalisation montrée sur la figure 4 ; - les figures 6A et 6B sont des vues de face de cibles utilisées selon l'invention - la figure 7 est une vue de face d'une forme de réalisation d'une cible utilisée selon l'invention ; et - la figure 8 est une coupe partielle suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7. Les figures, et plus particulièrement la figure 3, représentent schématiquement une forme de réalisation de l'invention. La figure 3 représente notamment une machine 1 à bouclier et plusieurs vérins 2 destinés à corriger ou modifier la direction d'avance de la machine 1. Le cylindre 21 de chaque vérin 2 est fixé rigidement à l'intérieur de la machine 1 à bouclier et la tige 22 du piston porte contre une extrémité d'un tube court 3 qui peut coulisser dans le tronçon extrême arrière de la machine 1. L'autre extrémité du tube court 3 bute contre une extrémité d'un tube 4 suivant immédiatement la machine. Les vérins 2 sont espacés circonférentiellement les uns des autres. Cependant, sur la figure 3, deux seulement de ces vérins sont représentés. Le tube court 3 peut être supprimé si cela est souhaité. Un premier émetteur de lumière 5, par exemple un laser, est disposé dans la partie centrale de la machine 1 à bouclier et émet un faisceau lumineux bien concentré vers l'arrière, le long de l'axe longitudinal central de la machine 1. Cet axe longitudinal de la machine 1 présente un point 6 de référence. Des organes 7a et 7b de support et de commande de cibles 8a et 8b, respectivement, comprennent des bras 71a et 71b reliés respectivement aux cibles 8a et 8b. Les organes 7a et 7b sont montés de manière amovible sur le tube suivant 4 et ils supportent les cibles 8a et 8b à une distance prédéterminée L2 l'une de l'autre, le long de l'axe longitudinal central du tube 4. Une échelle graduée est tracée sur chacune des cibles 8a et 8b. Un second émetteur 9 de lumière, par exemple un élément laser, est disposé en position fixe dans la partie arrière du tunnel, par exemple au fond du puits de départ, afin d'émettre un faisceau lumineux bien concentré, le long de l'axe central prévu et prédéterminé du tunnel à construire. Chacune des cibles 8a et 8b comprend avantageusement une plaque semi-transparente de manière que les points lumineux formés sur cette plaque par les faisceaux lumineux des premier et second émetteurs 5 et 9 de lumière, respectivement, puissent être vus simultanément d'un côté de la cible. Une échelle graduée est tracée en outre sur la plaque semi-transparente de chaque cible. Les cibles 8a et 8b sont suspendues aux organes respectifs 7a et 7b de support et de commande de manière que le point d'intersection de l'axe des abscisses et de l'axe des ordonnées de chaque échelle graduée se trouve sur l'axe longitudinal central du tube 4. Les cibles 8a et 8b sont montées de manière à pouvoir pivoter sur les organes 7a et 7b de support et de commande, respectivement, afin que les cibles puissent pivoter dans le sens indiqué par les flèches, sur les organes 7a et 7b, pour s'éloigner des trajets des faisceaux lumineux ou pour se placer sur ces trajets, à des fins indiquées ci-après.Une caméra 10 de télévision permet d'observer ou de contrôler les points lumineux formés sur les cibles 8a et 8b par rapport aux graduations respectives. La caméra 10 de télévision peut être montée dans tout tube suivant convenable 4. La graduation peut être tracée sur une surface de la plaque semi-transparente par peinture ou par fixation de minces rubans en matière opaque. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention sera à présent décrit en regard des figures 4, 5, 6A et 6B. Lorsque la machine 1 à bouclier, le tube court 3 et le tube suivant 4 sont orientés comme montré en plan sur la figure 4 et comme montré en élévation sur la figure 5, l'axe longitudinal central 11 de la machine 1 à bouclier (c'est-à-dire le faisceau lumineux émis par le premier émetteur 5), l'axe central prévu et prédéterminé 12 du tunnel à construire (c'est-à-dire le faisceau lumineux émis par le second émetteur 9 de lumière) et l'axe longitudinal central 13 du tube suivant 4, dans lequel les cibles 8a et 8b sont placées, sont orientés comme montré sur les figures 4 et 5. Dans cette position, la cible 8a est basculée vers le bas par l'organe 7a de support et de commande afin d'être placée en position de travail, tandis que l'autre cible 8b est maintenue rabattue vers le haut, en position inopérante, par l'organe 7b de support et de commande afin de ne pas intercepter le faisceau lumineux provenant du second émetteur 9 de lumière. Ainsi, un point lumineux 14 est formé sur la cible 8a par le faisceau lumineux 11 provenant du premier émetteur 5 de lumière et un autre point lumineux 15 est formé par le faisceau lumineux 12 provenant du second émetteur 9 de lumière. La figure 6A montre ces points lumineux 14 et 15 sur la cible 8a, tels qu'ils sont vus au moyen de la caméra 10 de télévision.Les coordonnées (X11, Yll) et (X21, Y21) des points lumineux 14 et 15, respectivement, sont lues au moyen de la caméra 10 de télévision ou bien directement par un opérateur, sans utilisation de la caméra 10. Ensuite, on fait pivoter la cible 8a vers le haut, en position inopérante, et on fait pivoter la cible 8b vers le bas, en position de travail. Les coordonnées (X12, Y12) et (X22, Y22) des points lumineux 16 et 17, correspondant aux points lumineux 14 et 15, respectivement, sont lues de la même manière. Au moyen des données ainsi recueillies, les déplacements angulaires et transversaux de la machine 1 à bouclier et du tube 4 qui la suit peuvent être déterminés ou calculés de la manière suivante. (1) Le déplacement angulaire Gpx du tube suivant 4 dans la direction X (direction horizontale) est (2) Le déplacement transversal lpx du tube px suivant 4 dans la direction X, sur la cible 8b, est px = -X22.cos epx Etant donné que cos e est sensiblement égal à px 1, on a lpx 'V (3) Le déplacement angulaire esx de la machine 1 à bouclier dans la direction X est (4) Le déplacement transversal Zsx de la machine 1 à bouclier dans la direction X, au point 6 de référence, est (5) Le déplacement angulaire epy du tube suivant 4 dans la direction Y (direction verticale) est (6) Le déplacement transversal lpy du tube suivant 4 dans la direction Y, sur la cible 8b, est: lpy = -Y22.COS #py Etant donné que cos #py est sensiblement égal à 1, on a : lpy # -Y22. (7) Le déplacement angulaire e de la machine 1 sy à bouclier dans la direction Y est (8) Le déplacement transversal lsy de la machine 1 à bouclier dans la direction Y, au point 6 de référence, est T. Dans les équations précédentes, L1 est la distance comprise entre la cible 8b et le point de référence 6, et L2 est la distance comprise entre les cibles 8a et 8b. La distance L1 peut être considérée comme constante, car le déplacement angulaire relatif entre la machine 1 à bouclier et le tube 4 qui la suit ne fait pas varier de manière notable cette distance L1. Le point 6 de référence peut être choisi sur le côté opposé de la cible 8b, à la distance L1 de cette cible 8b. Connaissant ces déplacements angulaires et transversaux déterminés de la machine 1 à bouclier et du tube 4 qui la suit par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé 12 du tunnel à construire, l'orientation de la machine 1 à bouclier et du tube 4 peut être aisément connue à cet instant. Ainsi, en actionnant convenablement les vérins 2, il est possible de contrôler ou de corriger la direction d'avance de la machine 1 à bouclier afin qu'elle soit propulsée convenablement le long de l'axe central prévu 12 du tunnel à construire. Le calcul des déplacements angulaires et transversaux de la machine 1 à bouclier et du tube 4 qui la suit peut être effectué par un calculateur placé au sol. Bien que les circuits des vérins 2 ne soient pas représentés sur les figures, ils peuvent être aisément conçus par l'homme de l'art. La commande des diverses vannes (qui ne sont également pas représentées sur les figures) des circuits peut être assurée également au sol. Pour lire les points lumineux formés sur l'échelle graduée de la cible, cette échelle doit être vue. A cet effet, l'ensemble de la cible est éclairé d'une manière permettant à l'échelle graduée d'être vue, et des points lumineux intenses sont formés sur la cible. Dans ce cas, il est nécessaire que les premier et second émetteurs 5 et 9 de lumière émettent des faisceaux lumineux relativement intenses et, dans certains cas, il se peut que les points lumineux ne puissent être ius avec un contraste suffisant. Pour éviter de tels inconvénients, la cible peut être conçue comme montré sur les figures 7 et 8. Ces figures 7 et 8 représentent un cadre 18 au moyen duquel une plaque transparente 19, par exemple une plaque de matière plastique ou de verre, et une plaque semi-transparente 20, par exemple une plaque de verre givré ou dépoli, sont supportées parallèlement l'une à l'autre et en face l'une de l'autre afin de ménager entre elles un intervalle 21. Des lignes graduées opaques 22, réfléchissant la lumière, sont tracées sur la surface de la plaque transparente 19 tournée vers la plaque semi-transparente 20. Comme décrit précédemment, les lignes graduées 22 peuvent être tracées par peinture ou par fixation de minces rubans.Un espace 23 est ménagé dans le cadre 18, autour de la périphérie 24 de la plaque transparente 19, et un nombre convenable de sources 29 de lumière sont placées dans cet espace 23, dans des positions appropriées, afin de diriger des faisceaux lumineux vers le bord périphérique 24 de la plaque transparente. Les faisceaux lumineux des sources 24 passent dans de petits trous 26 réalisés dans une plaque 27 opaque à la lumière de manière à pénétrer dans la plaque transparente 19 à travers son bord périphérique 24, sous un angle tel qu'une réflexion totale se produise sur les surfaces opposées de la plaque transparente 19. Ainsi, lorsque la cible 8 est vue de son côté droit, comme montré sur la figure 8, les lignes graduées 22 apparaissent distinctement sur un fond sombre. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, les cibles 8a et 8b peuvent être placées dans le deuxième tube qui suit la machine, plutôt que dans le premier tube (c'est-à-dire dans le tube suivant immédiatement la machine 1 à bouclier). REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer les déplacements angulaires et transversaux d'une machine (I) à bouclier et d'un tube (4) qui la suit par rapport à un axe central prévu et prédéterminé (12) d'un tunnel à construire par la méthode à revêtement de tubes, caractérisé en ce qu'il consiste à placer sur la machine (1) à bouclier un premier émetteur (5) de lumière qui émet vers l'arrière un faisceau lumineux (11) suivant l'axe longitudinal central de la machine, à projeter ce faisceau lumineux sur deux cibles (8a, 8b) portant chacune une échelle graduée et placées dans le tube (4) qui suit la machine, à une distance prédéterminée l'une de l'autre suivant l'axe longitudinal central du tube, afin que des points lumineux (14, 16) soient formés sur les cibles, à projeter sur les deux cibles un faisceau lumineux émis par un second émetteur (9) de lumière, suivant ledit axe central prévu (12) du tunnel à construire, afin de former sur les cibles des points lumineux (15, 17), le second émetteur de lumière étant placé à la partie arrière du tunnel, et à relever les points lumineux sur les cibles, par rapport aux échelles graduées respectives, afin de déterminer les déplacements angulaires et transversaux de la machine à bouclier et du tube qui la suit par rapport à l'axe central prévu du tunnel à construire. 2. Dispositif pour déterminer les déplacements angulaires et transversaux d'une machine (1) à bouclier et d'un tube (4) qui la suit par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé (12) d'un tunnel à construire par la méthode à revêtement par tubes, caractérisé en ce qu'il comporte un premier émetteur (5) de lumière placé dans la machine à bouclier et émettant un faisceau lumineux (11) dirigé vers l'arrière et suivant l'axe longitudinal central de la machine, deux cibles (Sa, 8b) placées dans le tube qui suit la machine et destinées à recevoir le faisceau lumineux émis par le premier émetteur afin qu'il se forme sur lesdites cibles des points lumineux (14, 16), ces cibles portant chacune une échelle graduée et étant espacées l'une de l'autre d'une distance prédéterminée, le long de l'axe longitudinal central du tube (4), un second émetteur (9) de lumière, placé dans la partie arrière du tunnel, émettant un faisceau lumineux le long de l'axe longitudinal prévu (12) du tunnel à construire afin qu'il se forme des points lumineux (15, 17) sur les cibles, lesdits points lumineux de chaque cible étant relevés sur les échelles graduées respectives pour la détermination des déplacements angulaires et transversaux de la machine à bouclier et du tube qui la suit par rapport à l'axe central prévu et prédéterminé du tunnel à construire. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune des cibles est montée de manière à pouvoir pivoter dans le tube qui suit la machine, afin que lesdites cibles puissent être éloignées des trajets des faisceaux lumineux ou placées sur ces trajets, en pivotant. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque cible comprend une plaque semitransparente (20) sur laquelle l'échelle graduée (22) est tracée. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque cible comprend une plaque transparente (19) et une plaque semi-transparente (20) maintenue parallèlement à la plaque (19) afin de former avec elle un espace (21), une échelle graduée (22) réfléchissant la lumière étant tracée sur la surface de la plaque transparente tournée vers la plaque semi-transparente, et des sources (25) de lumière étant disposées autour de la périphérie (24) de la plaque transparente afin que les faisceaux lumineux émis par ces sources pénètrent dans la plaque transparente, à travers sa périphérie, sous un angle tel qu'une réflexion totale se produise sur les surfaces opposées de la plaque transparente.