Brevet FR2558208A1 — publié le 19850719

La présente invention a trait à un dispositif de creusement de tunnels et de galeries souterraines, équipé d'un bouclier précurseur, d'un bouclier suiveur, d'un système d'articulation entre le bouclier précurseur et le bouclier suiveur, d'un anneau de pression, de systèmes à cylindres hydrauliques pour la commande du mouvement d'avance, et d'un dispositif de correction de roulement, ces systèmes à cylindres hydrauliques pour la commande du mouvement d'avance, répartis autour du bouclier, étant, d'une part, articulés audit anneau de pression par l'entremise d'articulations et s'appuyant, d'autre part, sur ledit bouclier précurseur également par l'entremise d'articulations, et pouvant, en outre, être mis en une position oblique par rapport aux génératrices de l'enveloppe du bouclier précurseur et de cel- le du bouclier suiveur au moyen de cylindres hydrauliques d'orientation dudit dispositif de correction de roulement. On sait que le bouclier est, lors de son mouvement d'avance, fréquemment sollicité par des couples de rotation engendrés par des irrégularités du sol ou des déviations de forme de la construction. En outre, au moins lors du creusement du sol ou de la roche sur toute la surface concernée avec les outils rotatifs, le bouclier est inévitablement sollicité par des couples de rotation, qui en provoquent la rotation, appelée "roulement", autour de l'axe longitudinal de l'ensemble. A ce roulement participent le bouclier précur- seur et le bouclier suiveur séparément ou conjointement, et cela également avec roulement relatif réciproque de ces deux boucliers, Il s'agit d'un phénomène particulièrement cri- tique surtout en présence d'un bouclier suiveur suspendu à l'aide de cylindres hydrauliques faisant office d'articu- lations, par suite du fait que des suspensions de ce genre ne permettent que des mouvements de roulement relatifs limités. Dans les dispositifs.du genre concerné-connus de la pratique,-le dispositif de correction de roulement agit en coopération avec l'anneau de pression. Les cylindres hydrau- liques d'orientation dûment supportés sont des moyens auxi- liaires servant à tourner l'anneau de pression autour de son axe par rapport au bouclier suiveur, de manière à placer les cylindres hydrauliques pour la commande du mouvement d'avance, qui s'appuient directement sur le bouclier précurseur, dans une position oblique par rapport à l'axe longitudinal de l'ensemble, de manière que la composante tangentielle de leur effort engendre un couple de rotation, en cas d'effort d'avance longitudinale d'intensité légèrement réduite. Cette mesure permet de bloquer le couple de rotation, qui tend à provoquer le roulement du bouclier précurseur, et même de réorienter ce dernier éventuellement désorienté par roule- /ment. Or, cette rotation correctrice de l'anneau de pression n'est pas facile à réaliser sans perturbation du reste de l'ensemble. En effet, lorsque les cylindres hydrauliques pour la commande du mouvement d'avance fonctionnent, il est à peine possible, dans le cadre des mesures conventionnelles, de déplacer l'anneau de pression en vue de la correction du roulement. En outre, le déplacement angulaire correcteur de l'anneau de pression est impossible lorsque l'anneau de pression est solidaire du bouclier suiveur sans possibilité de rotation réciproque, ce qui est parfois le cas. Une correction facile et efficace du roulement relatif entre le bouclier précurseur et le bouclier suiveur n'est donc pas possible dans le cadre des mesures connues. Or, la présente invention se propose de perfection- ner un dispositif de creusement de tunnels et de galeries du genre défini ci-dessus de manière à permettre la cor- rection du roulement sans rotation de l'anneau de pression et, suivant un mode de mise en oeuvre préféré, également une correction active, simple et pratique, du roulement actif entre le bouclier précurseur et le bouclier suiveur. L'invention prévoit à cet effet que le dispositif de correction de roulement est muni d'un anneau de correction de roulement, disposé dans le bouclier précurseur, suscep- tible d'être tourné par rapport au bouclier précurseur et s'appuyant sur un contre-palier fixé dans ce dernier, que lesdits cylindres hydrauliques pour la commande du mouvement d'avance sont articulés à cet anneau de correction de roule- ment et s'appuient ainsi indirectement sur le bouclier pré- curseur, et que lesdits cylindres hydrauliques d'orientation sont disposés, avec leur axe principalement orienté suivant une sécante, entre ledit anneau de correction de roulement et ledit contre-palier. Ce dernier est, suivant un mode d'exécution préféré de l'invention exécuté sous forme d'anneau de support, muni de consoles de raccord pour les ) cylindres hydrauliques d'orientation, et est à cet effet fixé dans le bouclier précurseur. Ces cylindres hydrauliques d'orientation sont de préférence des cylindres hydrauliques à double effet, permettant des corrections de roulement dans les deux sens opposés. r0 L'invention part du fait d'expérience que, en vue d'une correction de roulement, n'est pas exigée une interven- tion de l'anneau de pression allant au delà de sa fonction normale, et cela grâce au fait qu'un anneau de correction de roulement peut être monté et supporté de la manière décrite, sans le moindre inconvénient, dans ledit bouclier précurseur, et cela de manière que cet anneau de correction de roulement ne se trouve pas en contact étroit avec la roche ou le sol envirnnant, ce qui est possible grâce au fait que sa périphérie est un peu décalée vers l'intérieur. LO Dans ces conditions, l'anneau de correction de roulement peut se reposer pratiquement sans frottement appréciable sur son contre-palier, exécuté par exemple sous forme d'anneau de support, tout cela de manière à permettre une faible rotation de l'anneau de correction de roulement. Il s'ensuit qu'en cas de disposition adéquate des cylindres hydrauliques d'orientation, la correction de roulement peut également s'effectuer sans difficultés, lorsque les cylindres de com- mande du mouvement d'avance agissent dans le sens d'avance. Dans le mode d'exécution, caractérisé par le fait que le sys- tSme d'accouplement entre le bouclier précurseur et le bou- clier suiveur comporte des cylindres hydrauliques d'articu- lation répartis autour du bouclier et articulés, d'une part, au bouclier suiveur, et, d'autre part, au bouclier précur- seur, existe également la possibilité d'une correction active entre ces deux boucliers. L'invention prévoit, dans cet ordre d'idées, que les cylindres hydrauliques d'articulation sont également raccordés à l'anneau de correction de roule- ment, qui, à cet effet, est disposé au niveau des articula- tions. L'invention préconise également, dans cet ordre d'idées, de prévoir dans le bouclier précurseur un deuxième anneau de correction de roulement rotatif, à contre-palier muni de cylindres hydrauliques d'orientation, et de raccorder les cylindres hydrauliques d'articulation à ce deuxième anneau de correction de roulement, disposé à cet effet au niveau des articulations. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure i représente en perspective isométrique un dispositif selon l'invention vu de face. La figure 2 représente à plus grande échelle une coupe du dispositif selon la figure 1, suivant la ligne A-A de cette dernière. Le dispositif selon l'invention, représenté par les figures des dessins annexés, sert au creusement de tunnels et de galeries souterraines. Il se compose essentiellem.ent d'un bouclier précurseur 1, d'un bouclier suiveur 2, d'un système d'articulation 3 entre le bouclier précurseur 1 et le 2û bouclier suiveur 2, d'un anneau de pression 4, a'une piura- lité de systèmes à cylindres hydrauliques 5 pour la commande du mouvement d'avance, dont un seul est dessiné, et d'un dispositif de correction de roulement. Les cylindres hydrauliques 5 pour la commande du mouvement d'avance, répartis autour du bouclier, sont raccordés, d'une part, audit anneau de pression 4 par l'en- tremise d'articulations 6 et s'appuient, d'autre part, sur ledit bouclier précurseur 1 également par l'entremise d'arti- culations 7, et cela de manière indirecte, comme il sera expliqué ciaprès. Les cylindres hydrauliques 5 peuvent être orientés obliquement par rapport aux génératrices des enveloppes du bouclier précurseur 1 et du bouclier suiveur 2 au moyen des cylindres hydrauliques d'orientation 8 du dis- positif de correction d'orientation, comme le montre la figure 1. Le dispositif de correction de roulement comporte un anneau de correction de roulement 9 disposé dans le bouclier précurseur 1, anneau de correction d'enroulement qui est monté de manière rotative par rapport au bouclier précurseur 1 et s'appuie du côté de l'avance sur un contre-palier exécuté sous forme d'anneau d'appui 10, fixé dans le bouclier précurseur 1. Les cylindres hydrauliques 5 pour la commande du mouvement d'avance sont articulés à l'anneau de correction de roulement 9 et, comme déjà dit, s'appuient ainsi indirectement sur le bouclier précurseur 1. Les cylindres hydrauliques d'orientation 8, orientés prati- quement suivant une sécante, sont disposés entre l'anneau de correction de roulement 9 et le contre-palier 10. Ce contre-palier ou anneau de support 10 est muni de consoles de raccord Il pour les cylindres hydrauliques d'orientation 8 et est fixé audit bouclier précurseur 1. Les cylindres hydrauliques d'orientation 8 sont des cylindres hydrauliques à double effet et sont ainsi en mesure de déplacer l'anneau de correction de roulement 9 dans les deux sens, c'est-à- dire par rapport au bouclier précurseur 1 et par rapport au bouclier suiveur 2. Comme le montre la figure 2, l'anneau de correction de roulement 9 est pour ainsi dire noyé entre le bouclier précurseur 1 et le bouclier suiveur 2 pour éviter tout con- tact perturbateur avec la roche 14 ou le sol environnant. Par suite de leur déviation par roulement, les cylindres hydrauliques 5 essaient de se mettre en une posi- tion oblique par pivotement d'un angle positif ai (figure 1), dont le sens positif est indiqué par la flèche dans la figure 1. Les cylindres hydrauliques 5 pour la commande du mouvement d'avance sont pivotés d'un angle négatif a2 dans le sens négatif au moyen de l'anneau de correction de roule- ment 9. Pendant le mouvement d'avance entrent ainsi en action des efforts tangentiels, qui s'opposent à la déviation par roulement du bouclier précurseur 1. Les efforts sont transmis vers l'arrière au coffrage 12 par l'entremise de l'anneau de pression 4, o ils atteignent, par frottement de l'enveloppe, la couche de béton 13 en cours de durcisse- ment et sont à partir de cette couche absorbés par la roche environnante 14. Le système d'accouplement par articulation, qui réunit le bouclier précurseur 1 et le bouclier suiveur 2, est indiqué schématiquement dans la figure 1. Cet accouple- ment s'effectue généralement par l'entremise de cylindres hydrauliques d'articulation 15. Comme le montre la figure 1, l'anneau de correction de roulement 9 pourra, le cas échéant, être rapproché suffisamment du système d'articulation 3 pour permettre également le raccord des cylindres d'articulation à l'anneau de correction de roulement 9 de la manière décrite ci-dessus. Il est également possible de prévoir à cet effet un anneau de correction de roulement spécial. REVENDICAtIONS 1. Dispositif de creusement de tunnels et de galeries souterraines, équipé d'un bouclier précurseur, d'un bouclier suiveur, d'un système d'articulation entre le bouclier pré- curseur et le bouclier suiveur, d'un anneau de pression, de systènes à cyliAres hydrauliques pour la commande du mou- vement d'avance, et d'un dispositif de correction de roule- ment, ces cylindres hydrauliques pour la commande du mouve- ment d'avance, répartis autour du bouclier, étant, d'une part, articulés audit anneau de pression par l'entremise d'articulations et s'appuyant, d'autre part, sur ledit bou- clier précurseur également par l'entremise d'articulations, et pouvant, en outre, tre mis en une position oblique par rapport aux génératrices de l'enveloppe du bouclier précur- seur et de celle du bouclier suiveur au moyen de cylindres hydrauliques d'orientation dont est équipé ledit dispositif de correction de roulement, caractérisé en ce que le dispo- sitif de correction de roulement est muni d'un anneau de correction de roulement (9), disposé dans le bouclier précurseur (1), susceptible d'être tourné par rapport au bouclier précurseur '1) et s'appuyant sur un contre-palier (i0) solidaire de ce dernier, que lesdits cylindres hydrau- liques pour la commande du mouvement d'avance (5) sont articulés à cet anneau de correction de roulement (9) et s'appuient ainsi indirectement sur le bouclier précurseur (1), et que lesdits cylindres hydrauliques d'orientation (8) sont disposés, avec Leur axe principalement orienté suivant une sécante, entre ledit anneau de correction de roulement (9) et ledit contre-palier (10). 2. Dispositif de creusement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contre-palier pour l'anneau de correction de roulement (9) est exécuté sous forme d'un anneau de support (10),'muni de consoles de raccord (11) pour les cylindres hydrauliques d'orientation (8), et en ce que cet anneau de support (10) est fixé dans le bouclier précurseur (1). 3. Dispositif de creusement selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que les cylindres hydrauliques d'orientation (8) sont exécutés sous forme de cylindres hydrauliques à double effet. 4. Dispositif de creusement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, selon le mode d'exécution dans lequel le système d'articulation entre le bouclier précur- seur et le bouclier suiveur comporte une pluralité de cylindres hydrauliques d'articulation répartis autour du bouclier, qui sont articulés, d'une part, au bouclier suiveur et, d'autre part, au bouclier précurseur, caractérisé en ce que ces cylindres hydrauliques d'articulation (15) sont également raccordés audit anneau de correction de roulement (9), qui, à cet effet, est disposé à proximité du système d'articulation (3). 5. Dispositif de creusement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, selon le mode d'exécution dans lequel le système d'articulation entre le bouclier précur- seur et le bouclier suiveur comporte une pluralité de cylindres hydrauliques d'orientation répartis autour du bouclier, qui sont articulés, d'une part, au bouclier suiveur et, d'autre part, au bouclier précurseur, caractérisé en ce que dans le-bouclier précurseur (1) est monté de manière pivotable un deuxième anneau de correction de roulement (9) à contre-palier (10) et à cylindres hydrauliques d'orientation (8), et en ce que les cylindres hydrauliques d'articulation (15) sont raccordés à ce deuxième anneau de correction de roulement (9), qui, à cet effet, est disposé à proximité du système d'articulation (3).