Brevet FR2560283A1 — publié le 19850830

La présente invention a trait a un coffrage pour la construction d'un tunnel tubulaire en béton coulé à pied d'oeuvre derrière une machine de creusement, comportant une pluralité d'anneaux de coffrage successifs, déplaçables, ainsi que des éléments de centrage, des boulons tendeurs et des éléments d'étanchéité, un joint d'espacement de largeur variable, formé entre les brides des anneaux de coffrage adjacents, étant ponté par lesdits boulons tendeurs faisant office d'éléments d'espacement et rendu étanche au moyen desdits éléments d'étanchéité. Les anneaux de coffrage se composent généralement de segments et se présentent par exemple sous forme de structures d'acier soudées à membrures et nervures, réalisées par le système de construction dit à caissons, mais pouvant, le cas échéant, également être exécutés en fonte d'acier. Pour la construction d'un tunnel de forme cylindri- que en béton coulé à pied d'oeuvre par bétonnage ininterrompu sous la protection d'un bouclier, le coffrage doit s'adapter constamment au déplacement incessant de la zone fraîchement bétonnée. En présence d'un coffrage de longueur constante, laquelle dépend de la vitesse de creusement du tunnel et de la durée de prise du béton, les anneaux de coffrage doivent être démontés après la prise du béton, transportés vers l'endroit o s'effectue le coulage du béton et fixés au coffrage qui commence en ce point. Lors de leur déplacement, les anneaux de coffrage sont généralement démontés en leurs segments. Il faut que les anneaux puissent être réunis avec intercalation d'un joint d'espacement, formant en même temps une fente à projection cunéiforme dans un plan de projection perpendiculaire à l'axe du tunnel. On obtient ainsi un coffrage capable de s'adapter aux courbes, c'est-à-dire à tous les changements de direction de l'axe du tunnel, changements qui s'accompagnent de variations correspondantes de la largeur du joint d'espacement en fonction des varia- tions du rayon de courbure de la courbe suivie par l'axe du tunnel. Selon l'allure de la courbe dans l'espace, la largeur maximale et, au point diamétralement opposé, la largeur minimale du joint d'espacement pourront se trouver en n'importe quel point périphérique d'un anneau de coffrage. L'étanchéité par rapport au béton et, le cas échéant, par rapport à l'eau souterraine doit être assurée en tout moment indépendamment de la position et de l'importance du joint d'espacement. En outre, les sollicitations transversales et normales résultant de la poussée exercée par le béton, de la pression de pompage dynamique locale dans la zone frai- chement bétonnée et de l'effort exercé par les cylindres hydrauliques commandant le mouvement d'avance de la machine de creusement doivent être transmises par le joint dtespace- ment. C'est à cet effet que sont prévus les éléments de centrage. En cas d'emploi d'anneaux de coffrage du genre concerné, connu de la pratique, lesdits boulons tendeurs font office d'éléments d'espacement, déterminant, selon le réglage de leur longueur, la largeur du joint d'espacement, aussi longtemps que le système formé par l'ensemble des anneaux de coffrage est sollicité par des contraintes de traction. Si, en des conditions spéciales, dictées par le rythme d'exécution du travail ou par la situation géologique du terrain, s'engendrent également des contraintes de compression dans le système formé par l'ensemble des anneaux de coffrage, des déviations incontrôlables de l'orientation des divers anneaux sont possibles. Dans la pratique, on essaie de parer à cette difficulté à l'aide de coins de bois enfoncés dans le joint d'espacement. Cette mesure est toute- fois laborieuse et, en outre, ne permet pas un positionnement réciproque bien défini des anneaux. De plus, l'enlèvement de ces coins présente souvent de grandes difficultés, lorsqu'à la fin du coffrage un anneau doit être démonté en vue de son déplacement vers l'arrière et son remontage au début du coffrage. Un système connu, appliqué au creusement de tunnels (DE-OS 29 52 744), consiste en ce qu'entre des parties adjacentes du bouclier de creusement d'une machine de creu- sement du tunnel (non entre les anneaux de coffrage!) s'emploient des pistons de cylindres hydrauliques montés en compound, articulés aux deux parties du bouclier, au lieu de boulons tendeurs. Il s'agit généralement de cylindres hydrauliques à double effet, à fonctionnement actif ou passif. Z560283 En cas de fonctionnement actif, les cylindres hydrauliques peuvent être commandés,individuellement, ce qui permet le réglage réciproque des deux parties du bouclier. Les pistons du système de cylindres hydrauliques compound pourront également être montés hydrauliquement en parallèle ou bien former ensemble un réseau hydraulique fermé, permettant le réglage réciproque des deux parties du bouclier. Ce système s'applique également en présence d'une machine de creusement de tunnels, dans laquelle les parties du bouclier sont, à titre de mesure supplémentaire, mutuel- lement articulées (DE-AS 12 03 300), ce qui permet d'éviter les réglages manuels des boulons tendeurs conventionnels. Toutes ces mesures connues n'ont toutefois nullement contri- bué à la solution des problèmes susmentionnés posés par les coffrages de tunnel déplaçables, en raison du fait que les systèmes de pistons de cylindres hydrauliques compound sont difficiles à démonter ou bien que le problème de déplacement décrit ne se pose pas. Or, la présente invention se propose de perfection- ner un coffrage de tunnel du genre précédemment défini à un degré tel que la largeur du joint d'espacement est également fixée pour résister aux contraintes provoquées par les sollicitations de compression selon l'orientation désirée des anneaux de coffrage successifs, et cela sans entraver d'aucune façon le déplacement requis des anneaux de coffrage. L'invention prévoit à cet effet qu'entre les brides desdits anneaux de coffrage sont disposés des éléments d'es- pacement supplémentaires sous forme d'éléments de pression, répartis uniformément sur le pourtour des anneaux, suscep- tibles d'être adaptés à la largeur du joint et d'être bloqués dans la position de réglage ainsi déterminée. Suivant un - mode de mise en oeuvre préféré du système selon l'invention, lesdits éléments de pression faisant office d'éléments d'espacement se présentent sous forme de pistons de cylindres hydrauliques, qui sont raccordés à une conduite annulaire et réglables en vue de l'espacement requis par l'entremise de cette conduite annulaire, et cela de manière que l'ar- rangement des pistons des cylindres hydrauliques peut être bloqué par voie hydraulique à l'aide de soupapes, et cela soit individuellement, soit par groupes. Les cylindres hydrauliques raccordés à ladite conduite annulaire peuvent former un système hydraulique passif fermé ou bien former un système hydraulique actif et être raccordés à une pompe (cf. DE- OS 29 52 744). Suivant un autre mode de mise en oeuvre du système selon l'invention, lesdits éléments de pression faisant office d'éléments d'espacement sont des dispositifs de transmission à coins, dont les coins sont disposés en X, un io coin d'espacement étant fixé à une bride d'anneau de coffrage et deux coins de réglage et de blocage pouvant être ajustés au moyen d'une tige de commande à contre-filet, susceptible d'être vissé dans les coins de réglage et de blocage. Les éléments de pression faisant office d'éléments d'espacement peuvent être montés dans les brides d'anneaux de coffrage correspondants ou y être fixés. Une des caracté- ristiques de l'invention prévoit la mise en oeuvre de cylin- dres hydrauliques à double effet supplémentaires, raccordés à une pompe et répartis uniformément autour des anneaux de coffrage, de manière à permettre par leur commande l'orientation mutuelle de ces derniers. Le grand avantage du système selon l'invention consiste en ce que la mise en oeuvre d'un coffrage de tunnel concerné permet la fixation, de manière aussi simple qu'ef- ficace, des joints d'espacement entre les anneaux de coffrage adjacents aussi bien par rapport aux contraintes de traction que par rapport aux contraintes de compression engendrées dans le système formé par l'ensemble des anneaux de coffrage. On emploie à cet effet des éléments d'espacement auxiliaires sous forme d'éléments de pression, tandis que les éléments de construction classiques, qui ont fait leur preuve dans la pratique, à savoir les éléments de centrage, les boulons tendeurs et les éléments d'étanchéité, continuent à jouer leur rôle habituel, tout cela de manière à permettre le déplacement des anneaux de coffrage au rythme de la progres- sion du bétonnage. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente, en coupe longitudinale, un coffrage de tunnel selon l'invention, composé de plusieurs anneaux de coffrage. La figure 2 représente une coupe transversale du coffrage suivant la ligne A-A de la figure 1. La figure 3 représente à plus grande échelle la partie B de la figure 1 avant la réunion des deux anneaux de coffrage adjacents. La figure. 4 représente, de manière analogue à la figure 3, un autre mode d'exécution du dispositif représenté par la figure 1. La figure 5 représente, également, de manière analogue à la figure 3, encore un autre mode d'exécution du dispositif selon la figure 1. La figure 6 représente une coupe du coffrage suivant la ligne C-C de la figure 5. Le coffrage de tunnel représenté par les figures sert à la construction d'une paroi de tunnel tubulaire par bétonnage à pied d'oeuvre derrière une machine de creusement 1. Ce coffrage de tunnel se compose essentiellement d'une pluralité d'anneaux successifs démontables et déplaçables 2, d'éléments de centrage 3, de boulons tendeurs 4 et d'éléments d'étanchéité 5. L'ensemble est conçu de manière que les anneaux de coffrage adjacents 2 forment entre leurs brides un joint d'espacement 7 de largeur variable, ponté par des boulons tendeurs 4 faisant office d'éléments d'espacement. Ce joint 7 est rendu étanche à l'aide d'éléments d'étanchéité après l'assemblage des anneaux de coffrage 2. Entre les brides 6 des anneaux de coffrage 2 sont en outre disposés des éléments d'espacement auxiliaires réglables sous forme d'éléments de pression 8, répartis uniformément à des dis- tances égales autour des anneaux de coffrage 2. Ces éléments d'espacement auxiliaires réglables 8 peuvent être adaptés à la largeur du joint 7 et bloqués dans leur position. Selon le mode de mise en oeuvre illustré par les figures i à 4, lesdits éléments de pression 8 faisant office d'éléments d'étanchéité sont des pistons de cylindres hydrauliques 8a, raccordés à une conduite annulaire, par l'entremise de laquelle l'extension des pistons peut être réglée d'après la largeur voulue du joint. Les pistons 8a peuvent après leur réglage être bloqués séparément ou par groupes par voie hydraulique au moyen de soupapes 10 et les cylindres hydrauliques, raccordés à la conduite annulaire 9, peuvent former un système hydraulique fermé passif ou un système hydraulique actif. Selon le mode de mise en oeuvre illustré par les figures 5 et 6, lesdits éléments de pression 8 faisant office d'éléments d'espacement se présentent sous forme de dispositifs de transmission à coins 8b, dont les coins 8 s'opposent mutuellement en forme de X. Un des coins est raccordé à titre d'élément d'espacement Il à l'une des brides d'anneau de coffrage 6 et deux coins de réglage et de blocage 12 peuvent être réglés au moyen d'une tige de com- mande filetée 13 à filet de sens opposé, susceptible d'être vissée dans les coins de réglage et de blocage 12, comme on voit par l'examen comparatif des figures 5 et 6. J Selon le présent exemple de mise en oeuvre, les éléments d'espacement 8 sont disposés dans la bride d'anneau de coffrage correspondante 6. Lorsque ces éléments d'espace- ment sont des pistons de cylindres hydrauliques 8a, il suffit généralement d'équiper une seule des brides d'anneaux de coffrage adjacents d'éléments d'espacement de ce genre 8, ce qui n'empêche pas que les deux brides d'anneau de coffrage 6 pourront, le cas échéant, également être équipées de cette manière, ce qui exige le décalage mutuel des cylindres hydrauliques 8a des deux anneaux de coffrage 2 ainsi réunis. Dans tous les cas, des cylindres hydrauliques à double effet 14, équidistants, pourront, à titre de mesure supplémentaire, être uniformément répartis autour des anneaux de coffrage 2, et cela de manière à permettre également le réglage mutuel des anneaux de coffrage 2 à l'aide de ces cylindres hydrau- liques à double effet 14. Le système de jonction des anneaux adjacents 2 d'un coffrage selon l'invention se compose essentiellement de quatre sortes d'éléments, à savoir des éléments de pression 8 faisant office d'éléments d'espacement sous forme de cylindres hydrauliques 8a généralement à simple effet ou sous forme de coins de transmission 8b, des boulons tendeurs 4, des éléments de centrage 3 et des éléments d'étanchéité 5. L'emploi des boulons 4 et des éléments de centrage 3 est une mesure traditionnelle. Les éléments d'espacement sous forme d'éléments de pression 8 servent au double but d'assurer, d'une part, la transmission requise de la pression, et, d'autre part, l'espacement requis, c'est-a-dire la fixation de la largeur du joint d'espacement 7. La course de chaque élément d'espacement 8 correspond à la largeur maximale du joint 7, déterminée par le rayon de courbure minimum désiré de l'axe du tunnel. La conduite annulaire susmentionnée 9 est, conformément aux segments 2a, 2b, 2c...., dont se composent les anneaux de coffrage 2, divisée, de manière particulièrement efficace, en une plura- lité de sections 9a, 9b, 9c..., dont l'accouplement mutuel ne présente pas de difficultés. REVENDICATIONS 1. Coffrage de tunnel pour la construction d'une paroi de tunnel tubulaire en béton coulé à pied d'oeuvre derrière une machine de creusement, comportant une pluralité d'anneaux de coffrage successifs, déplaçables, ainsi que des éléments de centrage, des boulons tendeurs et des éléments d'étanchéité, un joint d'espacement de largeur constante, formé entre les brides des anneaux de coffrage adjacents, étant ponté par lesdits boulons tendeurs faisant office d'éléments d'espacement et rendu. étanche au moyen desdits éléments d'étanchéité, caractérisé en ce qu'entre les brides (6) des anneaux de coffrage (2) sont prévus des éléments de pression réglables et équidistants (8), faisant office d'éléments d'espacement supplémentaires, qui, à cet effet, sont uniformément répartis autour des anneaux de coffrage (2), et en ce que ces éléments de pression (8) faisant office d'éléments d'espacement sont réglables selon la largeur dudit joint d'espacement et susceptibles d'être bloqués dans la position de réglage ainsi déterminée. 2. Coffrage de tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments de pression (8) faisant office d'éléments d'espacement se présentent sous forme de pistons de cylindres hydrauliques (8a), raccordés à une conduite annulaire (9) et réglables par l'entremise de cette dernière selon l'espacement requis, et en ce que ces pistons de cylindres hydrauliques (8a) peuvent, après leur réglage, être bloqués séparément ou par groupes au moyen de soupapes. 3. Coffrage de tunnel selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits cylindres hydrauliques (8a), raccordés à ladite conduite annulaire (9), forment un système hydraulique fermé passif. 4. Coffrage de tunnel selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits cylindres hydrauliques (8a), raccordés à ladite conduite annulaire, forment un système hydraulique passif et sont à cet effet raccordés à une pompe. 5. Coffrage de tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments de pression (8) faisant office d'éléments d'espacement se présentent sous forme de coins de transmission (8b), dont les coins s'op- posent mutuellement en forme de X, coins dont l'un (11) est, à titre de coin d'espacement, fixé à une bride (6) d'anneau de coffrage et deux coins mutuellement opposés (12) sont, à titre de coins de réglage et de blocage, réglables au moyen d'une tige de commande (13) filetée à filet de sens opposé, vissée dans les coins de réglage et de commande (12). 6. Coffrage de tunnel selon l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisé en ce que lesdits éléments de pression faisant office d'éléments d'espacement (8) sont disposés dans les brides d'anneaux de coffrage correspondants (6). 7. Coffrage de tunnel selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des cylindres hydrauliques (14) à double effet, raccordés à une pompe, sont répartis uniformément, à distances égales, autour des anneaux de coffrage (2), de manière à permettre le réglage mutuel de ces derniers.