Brevet FR2511076A1 — publié le 19830211

L'invention concerne un procédé et un appareil pour revêtir un tunnel, et plus particulièrement un procédé et un appareil pour faciliter la pose et l'étanchement de revêtements de tunnels. Des revêtements de tunnels pour foragesde grand diamètre réalisés dans le sol et destinés à des passages souterrains, des voies d'eau, des égouts et autres, sont bien connus et d'une grande variété Fondamentalement, les revêtements de tunnels sont constitués de plusieurs segments courbes qui sont assemblés pour former une section cylindri- que d'une structure cylindrique et allongée de tunnel En général, ils sont réalisés en métal ou en béton et ils sont fixés les uns aux autres à la fois longitudinalement et circonférentiellement par des boulons L'utilisation de bou- lons comme organes de fixation exige la présence de brides intérieures, d'évidements ou d'alvéoles sur la surface inté- rieure des segments de revêtement pour permettre l'accès aux organes de fixation et la pose de moyens de fixation, par exemple des écrous Ces brides,évidements ou alvéoles s'oppo- sent au but souhaité qui est de former un canal intérieur lisse, et ils exigent une finition du canal intérieur par remplissage de ces évidements avec du béton ou autre Il a donc été proposé d'utiliser des chevilles ou des saillies sur les bords latéraux des segments de revête- ment de tunnels pour aligner et maintenir ces segments lors de leur pose Malheureusement, ces dispositifs ne sont cepen- dant pas capables de fixer fermement les segments adjacents les uns aux autres d'une manière empêchant leur séparation circonférentiellement ou axialement au tunnel Ainsi, un tunnel revêtu de tels segments peut S ' ouvrir au niveau des joints et il exige certains moyens extérieurs de fixation pour maintenir les segments en position, à la fois dans les sections individuelles d'anneaux et dans la longueur du tunnel. On a conçu un segment de revêtement de tunnel, un revêtement de tunnel et un procédé de revêtement de tunnel éliminant tous ces problèmes se posant dans l'art antérieur. Les segments de revêtement de tunnel selon l'invention peuvent être assemblés rapidement pour former un revêtement de tunnel complet qui est étanché et qui ne se divise pas dans des conditions normales Ce revêtement n'exige pas la présence de brides, d'évidements ou d'alvéoles de fixation comme c'est le cas des dispositifs antérieurs Il est cons- truit aisément, assemblé facilement et ajusté étroitement. L'invention concerne donc un revêtement de tunnel constitué de plusieurs segments courbes ayant deux parois extrêmes et deux parois latérales espacées et sensiblement parallèles, au moins deux chevilles situées sur une paroi latérale faisant saillie de cette dernière dans le plan médian du segmentet l'autre paroi latérale présentant un nombre égal d'ouvertures destinées à recevoir les mêmes chevilles faisant saillie de deux segments adjacents, chaque ouverture renfermant des moyens de verrouillage qui permet- tent l'introduction des chevilles, mais s'enclenchent de façon verrouillée avec lesdites chevilles pour les empêcher de se retirer tout en maintenant les deux segments en contact bord à bord Les moyens de verrouillage se présentent avan- tageusement sous la forme d'un dispositif de verrouillage à friction unidirectionnel, par exemple une ou plusieurs atta- ches Timmerman ou autres, placées dans l'ouverture et per- mettant l'introd Lctién de la cheville, mais empêchant son dégagement Le dispositif de verrouillage peut également se présenter sous la forme d'une goupille fendue ou d'un tube qui est expansé dans une partie élargie de l'ouverture au moyen d'un dispositif d'expansion, par exemple un coin placé dans l'ouverture Une variante du dispositif de verrouillage comprend un bloc de résine introduit dans l'ouverture et perforé et activé par l'introduction de la cheville pour durcir autour de cette dernière, à l'intérieur de l'ouver- ture, afin de fixer ladite cdievrlle et d' empêcher son retrait. La dernière forme de réalisation et peut-être la plus utile comprend un manchon cylindrique en matière plastique à tête élargie, présentant une ouverture tronconique et plusieurs fentes longitudinales ménagées dans le corps de diamètre réduit à la suite de l'ouverture, la tête étant emboltée dans une enveloppe métallique qui l'entoure et qui est espacée du corps de diamètre réduit Lors de l'introduction d'une cheville dans l'ouverture tronconique, cette cheville est guidée entre les parties fendues du corps de diamètre ré- duit avec lesquelles elle établit un contact de frottement tout en permettant un certain défaut d'alignement axial. Enfin, une association de ces moyens de verrouillage, par exemple l'un des moyens de fixation mécanique et le bloc de résine, peut être particulièrement efficace Tous les seg- ments de chaque anneau, sauf deux, sont de préférence en forme de parallélogramme et les deux segments restants sont de forme trapézoïdale pour faciliter l'achèvement de l'an- neau à l'intérieur d'un tunnel Les deux parois latérales et les deux parois extrêmes peuvent comporter des tenons et mortaises complémentaires. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et dans lesquels: la figure l est une vue en bout d'une section de revêtement de tunnel constituàede quatre segments selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus de la section de revêtement de tunnel de la figure i; la figure 3 est une élévation de la section de revêtement de tunnel vuedu côté gauche de la figure i la figure 4 est une élévation de la section de revêtement de tunnel vue du côté droit de la figure i; la figure 5 est une vue de dessous du revêtement de tunnel de la figure i; la figure 6 est une vue partielle de dessus d'un revêtement de tunnel partiellement posé, montrant la dispo- sition en quinconce des segments de revêtement d'une forme préférée de procédé; la figure 7 est une coupe longitudinale partielle, à échelle agrandie, de deux segments de revêtement disposés côte à côte, cette vue montrant un dispositif de liaison à prise à frottement à cheville et attache de Timmerman destiné à être utilisé avec l'invention; la figure 8 est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie de deux segments de revêtement disposés côte à côte,cette vue montrant un dispositif à cheville creuse et fendue et élément d'expansion pouvant être utili- sé avec l'invention; la figure 9 est une coupe longitudinale partielle d'une deuxième forme de réalisation du dispositif à cheville creuse et fendue pouvant être utilisé avec l'invention; la figure 10 est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie de deux segments de revêtement disposés côte à côte, cette vue montrant un dispositif à cheville et poche en matière plastique, pouvant être percée, conforme à l'invention; la figure Il est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie d'une association des dispositifs repré- sentés sur les figures 7 et 9; la figure 12 est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie d'une autre forme de réalisation d'un élément de liaison de segments de revêtement selon 1 'inven- tion; la figure 13 est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie d'une cinquième forme, préférée, de réalisation du dispositif de liaison de segments de revête- ment selon l'invention; la figure 14 est une vue en bout du dispositif de liaison représenté sur la figure 13; et la figure 15 est une vue en perspective et éclatée du dispositif de liaison représenté sur la figure 13. La figure 1 représente une section unique de revê- tement de tunnel constituée de quatre segments 10, 11, 12 et 13 de revêtement dont deux, à savoir les segments 10 et 12,- sont en forme de parallélogramme et deux autres, à savoir les segments 11 et 13, sont en forme de trapèze isocèle. Un bord latéral de chaque segment comporte deux chevilles 14 et 15 espacées dans la direction transversale du bord, en son plan médian L'autre bord latéral de chaque segment présente deux alvéoles 16 et 17 d'espacement identique Cet espacement est de préférence égal à 450 à l'intérieur du segment et à 45 entre les segments, de sorte que les segments de différentes sections puissent être disposésen quinconce comme montré sur la figure 6 Les extrémités des segments présentent avantageusement des tenons et des mor- taises complémentaires 18 et 19. Des chevilles 14 et 15 peuvent être des chevilles pleines, comme montré sur la figure 7, qui sont coulées dans le béton du segment de revêtement, à une extrémité, l'autre extrémité des chevilles faisant saillie de la paroi latérale du segment Dans ce cas, les alvéoles sont de préférence constitués chacun d'un logement cylindrique intérieur 20 ayant une ouverture conique 21 et portant une attache Timmer- man 22 ou un dispositif analogue à prise unidirectionnelle à frottement, et un élément extérieur 23 de guidage mainte- nant l'attache Timmerman 22 et présentant une ouverture conique 23 a de guidage qui dirige la cheville 14-15 vers l'intérieur et à travers l'attache Timmerman La face exté- rieure de l'élément 23 de guidage peut être de forme conique, comme montré, ou bien peut comporter une bride extérieure ou un organe analogue pour la maintenir dans le béton coulé autour d'elle. La cheville 14,15 est introduite par l'ouverture 23 a de guidage et l'ouverture de l'attache Timmerman 22 dans l'ouverture du logement jusqu'à ce que les deux segments butent l'un contre l'autre L'attache Timmerman 22 s'en- clenche avec la surface extérieure de la cheville 14,15 pour empêcher cette dernière de se retirer, et ceci verrouille étroitement l'un à l'autre les deux segments adjacents. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 8, les chevilles 14 ' et 15 ' se présentent sous la forme de tubes fendus qui sont de préférence remplis d'une résine plastique L'alvéole présente de préférence une forme en sablier ou tronconique double comportant un couvercle intérieur 31 qui porte un élément conique et cen- tral 32 d'expansion L'alvéole 30 et le couvercle 31 sont coulés dans le segment en béton La cheville tubulaire est coulée dans un segment adjacent et introduite à force dans l'alvéole 30, sur l'élément denté 32 d'expansion qui provo- que une expansion de l'extrémité du tube fendu à l'inté- rieur de l'alvéole 30, autour de cet élément 32, et oblige la résine plastique à s'expanser à l'intérieur de l'alvéole. La figure 9 représente une autre forme de réalisa- tion d'extrémité de tube expansé et de structure analogue à celle-de jafigure 8, mais comportant une forme sensible- ment différente d'élément d'expansion 40 qui peut être introduit dans l'extrémité du tube fendu pour l'expanser lorsqu'il est inséré à l'intérieur de l'alvéole 30 '. La figure 10 représente un dispositif dans lequel des chevilles 14 ' et 15 " pénètrent dans un alvéole consti- tué d'une coupelle cylindrique intérieure 50 contenant un sachet 51 de matière plastique à deux compartiments séparés qui renferment, l'un une résine plastique, et l'autre un durcisseur Un élément 52 de guidage, présentant une ouver- ture tronconique 53, a pour fonction de guider les chevilles 14 m et 15 " dans leurs logements respectifs 50 afin de per- forer les sachets de résine et de durcisseur et de provoquer leur mélange mutuel et leur application à force autour de la surface périphérique de la cheville, à l'intérieur de l'alvéole, afin que la résine prenne et maintienne la che- ville en position Une bride annulaire 54 de l'élément de guidage empêche ce dernier de se dégager du segment de béton moulé. La figure il représente essentiellement la même structure que celle montrée sur la figure 7, sauf qu'un sachet de matière plastique à deux compartiments, contenant une résine et un durcisseur comme montré sur la figure 10, est introduit dans le logement 20 pour être perforé par l'introduction d'une cheville 14 "' ou 15 "' dans ce logement. Ceci provoque le mélange mutuel de la résine et du durcis- seur et leur application à force autour de la cheville et à l'intérieur de l'alvéole On obtient ainsi à la fois une force de maintien plus grande et une meilleure protection contre la corrosion des pièces métalliques. La forme de réalisation représentée sur la figure 12 comprend des chevilles 14 "" et 15 "" présentant une bague élastique 60 de verrouillage entre les extrémités du tronçon faisant saillie vers l'extérieur du segment La bague 60 de verrouillage est comprimée par l'ouverture tronconique 61 de guidage de l'alvéole 62, ce qui permet à la cheville d'être introduite en passant par l'ouverture 63 dans la par- tie intérieure 64 du logement de l'alvéole o la bague 60 s'expanse à un diamètre compris entre le diamètre initial et le diamètre à l'état comprimé, l'empêchant de se dégager et maintenant la cheville à l'intérieur de l'alvéole 62. La forme du dispositif de liaison de segments de revêtement représentée sur les figures 13, 14 et 15 comprend un élément cylindrique et allongé de verrouillage en matière plastique (par exemple du type ABS) ayant une tête cylin- drique 70 qui présente un épaulement réduit 71, et une seconde partie réduite formée par un corps réduit 76 emboîté et fixé dans un cylindre métallique 72 de protection La tête 70 présente une ouverture tronconique 73 aboutissant à un canal cylindrique 74 compris entre des branches allon- gées 75 délimitées par des fentes ménagées dans le corps réduit 76 et partant axialement de la tête 70 Lorsqu'une cheville 14 '"''' ou 15 '"''' est introduite dans l'ouverture tronconique 73, elle est guidée vers l'intérieur du passage 74, expansant autour d'elle la matière plastique qui, par suite, réalise un contact de frottement avec la cheville et empêche ainsi cette dernière de se retirer, sauf sous l'ap- plication d'une force importante L'extrémité du cylindre métallique 72 opposée à la tête 70 est de préférence fermée par un couvercle 77 qui peut être en matière plastique ou en métal. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au segment de revêtement de tunnel décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 segment dé revêtement de tunnel, caractérisé en ce qu'il comporte un corps mis en forme comprenant deux parois extrêmes et deux parois latérales sensiblement paral- lèles, au moins deux chevilles ( 14, 15) faisant saillie d'une première paroi latérale, en des points intermédiaires de sa longueur et dans le plan médian du corps, transver- salement à ladite paroi latérale, un nombre égal d'ouver- tures ( 16, 17) ménagées dans l'autre paroi latérale et destinées chacune à recevoir l'une desdites chevilles de deux segments adjacents ajustés l'un à l'autre, et des moyens de verrouillage situés dans l'ouverture et permettant l'in- sertion des chevilles dans lesdites ouvertures de segments adjacents et l'enclenchement et-le verrouillage de ces che- villes pour empêcher leur retrait, ces moyens de verrouillage tendant à maintenir les deux segments adjacents en contact étroit, bout à bout. 2 Segment de revêtement de tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de verrouil- lage comprennent un élément de verrouillage à frottement, ce dernier pouvant notamment être une attache Timmerman ( 22)maintenue dans un évidement annulaire ( 21) situé entre les extrémités de l'ouverture. 3 Segment de revêtement de tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite ouverture comprend un logement cylindrique intérieur ( 20) et un élément extérieur ( 23) de guidage, au moins une gorge annulaire ( 21) étant située entre le logement et l'élément de guidage et une attache Timmerman ( 22) étant maintenue dans cette gorge. 4 Segment de revêtement de tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cheville ( 14 ', ') est creuse et fendue à l'extrémité faisant saillie de la paroi latérale, et en ce que l'ouverture ( 30) présente un étranglement annulaire situé entre ses extrémités, et un élément conique ( 32) d'expansion placé à l'intérieur de l'ouverture et agissant de manière à expanser l'extrémité fendue de la cheville à l'intérieur de l'étranglement annu- 25110 ? 6 i laire pour empêcher ladite cheville d'être retirée de l'ou- verture. Segment de revêtement de tunnel selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comprennent un cylindre allongé en matière plastique présen- tant un canal axial ( 74), une ouverture tronconique ( 73) de guidage à une extrémité et plusieurs fentes situées à l'autre extrémité et formant des doigts axiaux ( 75) de serrage. 6 Segment de revêtement de tunnel selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'ouverture est remplie d'un récipient ( 51) pouvant être brisé et contenant des composants d'une résine plastique durcissable, ce récipient étant brisé par l'introduction d'une cheville pour mélanger la résine et provoquer sa prise autour de la cheville, dans l'ouverture. 7 Segment de revêtement de tunnel selon l'une quelconque des revendications 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comporte un récipient ( 51) pouvant être brisé et contenant les composants d'une résine plastique durcis- sable, ce récipient étant brisé par l'introduction d'une cheville pour mélanger la résine et provoquer sa prise autour de là cheville,dans l'ouverture. 8 Segment de revêtement de tunnel selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce qu'il est réalisé en béton armé. 9 Segment de revêtement de tunnel selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, carac- térisé en ce qu'une paroi latérale comporte deux chevilles ( 14, 15) et l'autre paroi latérale présente deux ouvertures ( 16, 17), une paroi extrême pouvant notamment comporter un tenon( 18)et une autre paroi extrême pouvant présenter une Mor- taise ( 19) de contour analogue. Anneau de revêtement de tunnel constitué d'un assemblage de segments de revêtement en forme de parallélogramme ( 10,12) et en forme de trapèze ( 11, 13), chaque segment comportant deux parois extrêmes et deux parois latérales parallèles, au moins une cheville ( 14, 15) faisant saillie d'une paroi latérale, en un point intermé- diaire de sa longueur, dans le plan médian du segment et transversalement à la paroi latérale, un nombre égal d'ou- vertures ( 16, 17) étant ménagées dans l'autre paroi latérale et destinées à recevoir la ou les chevilles provenant d'un segment adjacent ajusté au premier segment cité, ladite ouverture renfermant des moyens de verrouillage qui permet- tent l'introduction d'au moins ladite cheville dans cette ouverture et son enclenchement et son verrouillage dans l'ouverture pour empêcher son retrait. 11 Anneau de revêtement de tunnel selon la reven- dication 10, caractérisé en ce-que les parois extrêmes com- portent des parties ( 18, 19) en forme de tenons et de mor- taises s'ajustant entre elles. 12 Anneau de revêtement de tunnel selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'une paroi latérale de chaque segment comporte au moins deux chevilles transversales ( 14, 15) qui en font saillie dans le plan médian,et en ce que l'autre paroi latérale possède un nombre identique d'ouvertures complémentaires ( 16,17) sur le plan médian, chaque ouverture renfermant des moyens de verrouillage qui permettent l'introduction d'une cheville d'un segment immédiatement adjacent dans cette ouverture et l'enclenche- ment et le verrouillage de cette cheville pour empêcher son retrait. 13 Anneau de revêtement de tunnel selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comprennent un élément de verrouillage à frottement, et notamment une attache Timmerman ( 22) maintenue dans un évidement annulaire ( 21) situé dans l'ouverture. 14 Anneau de revêtement de tunnel selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la che- ville ( 14 ', 15 ') est creuse et fendue à l'extrémité faisant saillie de la paroi latérale,et en ce que l'ouverture ( 30) présente un étranglement annulaire ertre ses extrémités, et un élément conique ( 32) d'expansion placé à l'intérieur de cette ouverture et agissant de manière à expanser l'extré- mité fendue de la cheville à l'intérieur de l'étranglement annulaire pour empêcher la cheville de se retirer de l'ouver- ture. Anneau de revêtement de tunnel selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'ouver- ture est remplie d'un récipient ( 51) pouvant être brisé et contenant les composants d'une résine plastique durcissable, le récipient étant brisé par l'introduction d'une cheville pour mélanger la résine et provoquer sa prise autour de la cheville dans l'ouverture. 16 Anneau de revêtement de tunnel selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comprennent un cylindre plastique allongé présentant un canal axial plusieurs fentes qui forment des doigts axiaux ( 75) de ser- rage. 17 Anneau de revêtement de tunnel selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comprennent un cylindre plastique allongé traversé par un alésage axial ( 74) et fendu à une extrémité jusqu'à un point intermédiaire de sa longueur, une tête élargie ( 70), située à l'extrémité opposée du cylindre, pré- sentant une ouverture tronconique ( 73) de guidage qui aboutit dans l'alésage, et une enveloppe cylindrique extérieure ( 72) espacée du cylindre et fixéeà ladite tête.