Brevet FR2560282A1 — publié le 19850830

La présente invention se rapporte à un procédé pour le revêtement ininterrompu de la paroi d'un tunnel par bétonnage à pied d'oeuvre derrière une machine de creusement s'avançant graduellement par creusement et suivie d'une enveloppe de bouclier, bétonnage qui s'effectue par refoule- ment du béton liquide entre la roche et le coffrage intérieur à travers un coffrage, frontal, appliqué, d'une part, à la surface intérieure de ladite enveloppe de bouclier et, d'autre part, à la surface extérieure du coffrage intérieur O10 et susceptible de se déplacer le long de cette enveloppe de bouclier et de ce coffrage intérieur, lors du mouvement d'avance du coffrage frontal. L'invention a pour objet un procédé tel que précité, caractérisé en ce que le mouvement du coffrage frontal est exclusivement commandé par l'ef- fort exercé par la pression du béton liquide amené, qui est suffisamment élevée pour vaincre les résistances qui s'op- posent à ce mouvement. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé dont le coffrage fron- tal présente, d'une part, un dispositif d'étanchéité extérieur appliqué à la surface intérieure de l'enveloppe du bouclier, et, d'autre part, un dispositif d'étanchéité intérieur, appliqué à la surface extérieure du coffrage intérieur, et est raccordé à une pompe à béton au moyen d'une conduite de transport de béton déplaçable, ledit coffrage frontal étant pour son mouvement d'avance, quasi totalement découplé de ladite enveloppe du bouclier. En ce qui concerne les mesures de ce genre (connues dans la pratique) le coffrage frontal est avancé régulière- ment à l'aide d'au moins un système de commande à cylindres hydrauliques généralement articulés à l'enveloppe du bouclier. Or, le problème qui se pose, en l'occurrence, est le suivant. L'espace libre formé par le mouvement d'avance du coffrage frontal doit être rempli simultanément de béton liquide introduit par pompage sous une surpression aussi constante que possible, sinon le revêtement de béton réalisé par bétonnage sur place risque de présenter des défauts sérieux, et cela surtout si la roche environnante se compose d'un sédiment meuble, situé en outre dans la nappe phréatique. En effet, dans un espace vide, formé par un mouvement d'avance trop rapide du coffrage frontal, pénètrent iniédia- tement des matériaux meubles introduits par la pression hydro- statique, qui ne s'en laissent pas chasser par le béton coulé intérieurement. Le risque que, dans ces conditions, le rythme du mouvement d'avance du coffrage frontal ne con- corde pas, en l'absence de mesures de prévention appropriées, avec celui du bétonnage, est de au fait que la commande du mouvement d'avance du coffrage frontal et celle de la pompe de bétonnage s'effectuent indépendamment l'une de l'autre par des groupes hydrauliques différents. Pour réduire ce risque, on a jusqu'à présent essayé, dans la plupart des cas, de se tirer d'affaire par la mesure de la pression régnant dans le béton pompé dans l'espace situé derrière le coffrage frontal ou dans la conduite de bétonnage à un niveau situé immédiatement en amont de ce dernier, la valeur ainsi mesurée servant de critère pour la commande du système hydraulique du mécanisme de commande du mouvement d'avance du coffrage frontal, d'une part, et de celui de la pompe de bétonnage, d'autre part. Lorsque la pression du béton dépasse une limite supérieure déterminée, le débit du béton est arrêté, tandis que, lorsque la pression du béton atteint une limite inférieure, l'amenée d'huile vers le système de commande hydraulique du coffrage frontal est coupée. L'in- convénient de ces mesures consiste toutefois en ce qu'elles réagissent trop lentement. En effet, les corrections de commande de l'amenée d'huile hydraulique ne peuvent s'effec- tuer qu'après l'observation d'une pression supérieure à une limite déterminée-, ce qui rend inévitables des différences de volume, qui, aussi faibles qu'elles soient, occasionnent une chute immédiate de la pression du béton liquide et donc une pénétration de sol meuble provenant de l'extérieur. Or, la présente invention vise la réalisation d'un système aussi simple et efficace que possible, pour le revêtement de la paroi d'un tunnel par bétonnage à pied d'oeuvre, selon le procédé et l'installation précités. Les mesures préconisées par l'invention assurent une constance suffisante de la pression du béton coulé sur place pour le revêtement de la paroi d'un tunnel en cas de creusement ininterrompu, et cela grâce au fait que le cof- frage frontal, doté d'une grande liberté de mouvement, exécute son mouvement d'avance uniquement sous la commande de la pression du béton liquide-amené par pompage, qui doit vaincre quasi uniquement le frottement glissant entre le coffrage frontal et l'enveloppe du bouclier, ainsi que du coffrage intérieur, exécuté, en particulier, sous forme de coffrage transposable. La création de différences de volume est ainsi exclue et le béton coulé accuse une qualité impeccable et constante. L'invention se prête à de nombreux modes de mise en oeuvre. Pour éviter, d'une part, que le coffrage ne puisse se disposer derrière la queue du bouclier lors du mouvement d'avance de l'enveloppe du bouclier et que, d'autre part, il ne puisse pénétrer trop profondément dans le bouclier, le déplacement longitudinal relatif entre l'enveloppe de bou- clier et le coffrage frontal est limité à une longueur dé- terminée, l'arrivée éventuelle du coffrage frontal en sa position extrême avant provoquant l'arrêt du bétonnage et l'arrivée du coffrage frontal en sa position extrême arrière provoquant l'arrêt de son mouvement d'avance,et l'instal- lation est équipée d'un dispositif de commande à dispositif de mesure de déplacement pour contrôler le déplacement du coffrage frontal par rapport à ladite enveloppe du bouclier en guise d'organe de détection et de signalisation comman- dant, les cas échéant, l'arrêt de la pompe à béton ou le déclenchement du système à cylindre hydraulique. Si les limites de ce domaine sont atteintes, le système de commande à cylindres hydrauliques commandant le mouvement d'avance de l'enveloppe du bouclier est arrêté ou bien l'amenée du béton est coupée par le dispositif de commande. En outre, le coffrage frontal est soutenu par un système à ressorts réglable, pour assurer l'uniformité cinématique de son mou- vement, d'une part, et la constance de la pression du béton sur toute la périphérie du tunnels d'autre part. -La description qui va suivre, en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre commant la présente invention peut être mise en pratique. La figure unique représente en coupe longitudinale schématique une installation pour la mine en oeuvre du pro- cédé de l'invention. L'installation représentée sert au revêtement inin- terrompu de la paroi d'un tunnel 1 par bétonnage à pied d'oeuvre derrière une machine de creusement s'avançant dans le sens indiqué par la flèche 2, machine dont sont repré- sentés uniquement une enveloppe de bouclier 3 suiveur et un système de commande à cylindre-hydraulique 4, par l'en- tremise duquel cette enveloppe de bouclier 3 est accouplée à un groupe de commande du mouvement d'avance de la machine. Le revêtement de béton est réalisé par bétonnage à pied d'oeuvre au moyen d'un coffrage 5, 6, qui se compose, d'une part, d'un coffrage intérieur 5 et, d'autre part, d'un coffrage frontal 6. Le coffrage intérieur 5 est exécuté sous forme de coffrage transposable pénétrant dans l'enve- loppe de bouclier 3. Le coffrage 6 se compose d'un anneau susceptible de coulisser entre ladite enveloppe 3 et ledit coffrage intérieur 5 et est muni d'un dispositif d'étanchéi- té extérieur 7, appliqué à la surface intérieure de l'enve- loppe 3, et d'un dispositif d'étanchéité intérieur 8, ap- pliqué au coffrage intérieur 5. Le béton de revêtement à couler sur place s'amène à partir d'un récipient d'alimenta- tion 9 au moyen d'une pompe à béton 10 par l'entremise d'une conduite déplaçable 11, raccordée au coffrage frontal 6, par lequel il s'introduit entre la roche et le coffrage intérieur 5, coffrage frontal 6 dont le mouvement d'avance est assuré automatiquement par la pression exercée par le béton liquide ainsi amené. Le déplacement du coffrage frontal 6 par rapport à l'enveloppe de bouclier 3 se limite à une longueur donnée S pour éviter, d'une part, que le coffrage frontal 6 ne puisse quitter l'enveloppe 3 et, d'autre part, ne puisse y pénétrer-trop loin. A cet effet, est prévu un dispositif de commande électrique 12, auquel sont raccordés, d'une part, un dispositif de mesure de déplacement, intercalé entre l'enveloppe de bouclier 3 et le coffrage frontal 6 et faisant office d'élément de signalisation, et, d'autre part, le système de commande à cylindre hydraulique 4 ou une soupape hydraulique correspondante 14, ainsi que la pompe à béton 10, qui font office d'éléments de réglage. Si l'appareil de mesure de déplacement 13 signale un déplace- ment S insufissant, le dispositif de commande 12 commande l'arrêt de la pompe à béton 10, mais si cet appareil de mesure 13 signale pour le déplacement la valeur limite S, l'amenée d'huile hydraulique au système de commande à cylin- hydrau!iqui dre/4 est coupee par le dispositif de commande 12. La figure montre également qu'entre l'enveloppe du bouclier 3 et le coffrage frontal 6 est intercalé un méca- nisme à ressort 15, ici représenté de manière schématique sous forme d'un ressort hélicoïdal pour ne pas trop compli- quer la figure. Ce mécanisme à ressort 15 sert, d'une part, à égaliser autant que possible la pression du béton, variant d'un point à l'autre sur la périphérie du tunnel, et, d'autre part, à engendrer, le cas échéant, une force auxiliaire appliquée au coffrage frontal 6 et servant à régler la pres- sion du béton par rapport à la résistance opposée par le frottement. REVENDICATIONS 1. Procédé de reyvtement ininterrompu d'une paroi de tunnel par bétonnage à pied d'oeuvre derrière une machine de creusement s'avançant graduellement par creusement et suivie d'une enveloppe de bouclier, bétonnage qui s'effectue par refoulement du béton liquide entre la roche et le cof- frage intérieur à travers un coffrage, frontal, appliqué, d'une part, à la surface intérieure de ladite enveloppe de bouclier et, d'autre part, à la surface extérieure du cof- frage intérieur et susceptible de se déplacer le long de cette enveloppe de bouclier et de ce coffrage intérieur, lors du mouvement d'avance du coffrage frontal, caractérisé en ce que le mouvement du coffrage frontal est exclusive- ment commandé par l'effort exercé par la pression du béton liquide amené, qui est suffisamment élevée pour vaincre les résistances qui s'opposent à ce mouvement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déplacement longitudinal relatif entre l'enve- loppe de bouclier et le coffrage frontal est limité à une - longueur déterminée,eten ceque l'arrivée éventuelle du coffrage frontal en sa position extrême avant provoque l'ar- rêt du bétonnage et l'arrivée du coffrage frontal en sa po- sition extrême arrière provoque l'arrêt de son mouvement d'avance. 3. Procédé selon la revendication i ou 2, caracté- risé en ce que sur la face antérieure du coffrage frontal agit une force de compensation réglable, parallèle à l'axe longitudinal du tunnel, dont la résultante avec la résis- tance provoquée par le frottement entre le coffrage frontal et l'enveloppe du bouclier est inférieure à l'effort de pression exercé par le béton liquide amené. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications i à 3, dont le coffrage frontal présente, d'une part, un dispositif d'étanchéité extérieure appliqué à la surface intérieure de l'enveloppe du bouclier, et, d'autre part, un dispositif d'étanchéité intérieur, appliqué à la surface extérieure du coffrage intérieur, et est raccordé à une pompe à béton au moyen d'une conduite de transport de béton déplaçable, caractériséeen ce que ledit coffrage frontal (6) est pour son mouvement d'avance, quasi totalement découplé de ladite enveloppe du bouclier (3). 5. Installation selon la revendication 4, suivant le mode d'exécution muni d'une enveloppe de bouclier accou- plée à un groupe de commande pour le mouvement d'avance à l'aide d'au moins un système à cylindre hydraulique, carac- térisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de commande Io (12) à dispositif de mesure de déplacement (13) pour con- tr8ler le déplacement du coffrage frontal (6) par rapport à ladite enveloppe du bouclier en guise d'organe de détec- tion et de signalisation commandant, le cas échéant, l'arrêt de la pompe à béton (10) ou le déclenchement du système à cylindre hydraulique (4). 6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'entre un contre-palier antérieur de l'enveloppe de bouclier et le coffrage frontal (6) est prévu un système à ressort (i5) réglable pour le réglage de la résistance opposée par le coffrage frontal (6) à son déplacement et pour compenser les différences de pression accusées par le béton liquide dans le sens périphérique du tunnel.