Brevet FR2555656A1 — publié le 19850531

La présente invention a trait à une machine de creusement de tunnels et de galeries souterraines, équipée d'un bouclier précurseur, d'un bouclier suiveur, d'une plura- lité de systèmes à cylindres hydrauliques pour la commande du mouvement d'avance, d'un coffrage frontal et d'une plura- lité de systèmes à cylindres hydrauliques pour la commande du coffrage frontal, répartis tout autour du bouclier, chacun des cylindres hydrauliques pour la commande du mouve- ment d'avance étant articulé, d'une part, audit bouclier précurseur et, d'autre part, à un anneau de répartition de pression (et ainsi à un support rapporté), un espace annulaire, aménagé entre la roche et des anneaux de coffrage rapportés, servant à la construction d'une paroi de tunnel cylindrique par bétonnage à pied d'oeuvre, se prêtant à être fermé par le coffrage frontal, et un dispositif de désaccouplement étant prévu pour désaccoupler le mouvement dudit bouclier précurseur de celui dudit coffrage frontal. Dans les machines de creusement connues de ce genre (DE-OS n0 30 15 210), le bouclier précurseur et le bouclier suiveur sont directement accouplés l'un à l'autre, tandis que le dispositif de désaccouplement est raccordé au côté arrière du bouclier suiveur et comporte une pluralité de couteaux suiveurs supplémentaires, répartis autour du bouclier suiveur, couteaux dont la commande s'effectue avec des cylindres hydrauliques logés dans le caisson du coffrage frontal. Ce système connu a fait ses preuves dans la pratique en ce qui concerne la cinématique de l'ensemble et le désaccouplement du mouvement d'avance, effectué par le bouclier précurseur, le bétonnage s'effectuant dans ledit espace annulaire situé derrière le coffrage frontal, mais laisse à désirer au point de vue constructif et en ce qui concerne la technique de commande, par suite du nombre excessif de couteaux suiveurs et des nombreux cylindres hydrauliques de commande de couteaux suiveurs à loger dans le caisson de coffrage frontal. Or, la présente invention vise à perfectionner une machine de creusement de tunnels ou de galeries souterraines du genre défini ci-dessus de manière à rendre superflu l'emploi d'ensembles auxiliaires derrière le bouclier suiveur, et cela de façon que ce dernier soit capable, tout comme dans les machines de creusement conventionnelles, de coopé- rer directement avec le coffrage frontal, mais en permettant néanmoins le désaccouplement du travail de creusement, d'une part, du travail de bétonnage,d'autre part. L'invention prévoit à cet effet, que le dispositif de désaccouplement se compose d'un bouclier télescopique, raccordé, d'une part, au bord postérieur du bouclier précur- seur et prenant, d'autre part, au-dessus d'une partie téles- copique du bouclier suiveur, située du côté de l'avance, et ponté à son tour par les cylindres hydrauliques commandant le mouvement d'avance, et qu'une pluralité de dispositifs cylindres hydrauliques télescropiques, répartis tout autour du bouclier, sont articulés entre le bouclier télescopique et le bouclier suiveur. Dans la machine de creusement selon l'invention, le désaccouplement du travail de creusement, d'une part, du travail de bétonnage, d'autre part, s'effectue par commande appropriée des dispositifs à cylindres hydrau- liques télescopiques, de manière que le bouclier télescopique se déplace en télescopant par rapport à la partie télesco- pique et crée ainsi le degré de liberté requis pour le désaccouplement. 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 1 représente en coupe longitudinale une machine de creusement selon l'invention. Les figures 2, 3 et 4 représentent la machine selon la figure i en trois autres positions de fonctionnement. La figure 5 représente à plus grande échelle que les figures 1 à 4 et avec plus de détails constructifs la partie A de la figure 1. La figure 6 représente une coupe du dispositif représenté par la figure 5, pratiquée suivant la ligne B-B de cette dernière. La machine de creusement représentée par les figures des dessins annexés et servant au creusement d'un tunnel ou d'une galerie souterraine 1 se compose essentiel- lement d'un bouclier précurseur 2, d'un bouclier suiveur 3, d'une pluralité de cylindres hydrauliques d'avance 4 répartis sur le pourtour du bouclier, d'un coffrage frontal 5 et d'un certain nombre de cylindres hydrauliques 6 pour le coffrage frontal, répartis autour du bouclier. Les systèmes de commande du mouvement d'avance, qui agissent dans le bouclier précurseur 2 au côté frontal, peuvent être conçus de plusieurs manières différentes. Les cylindres hydrauliques d'avance 4 sont à l'aide d'articula- tions 7 articulés, d'une part, au bouclier précurseur 2 et, d'autre part, à un anneau de répartition de pression 8 et ainsi à un élément rapporté 9. Le coffrage frontal 5 permet la fermeture étanche d'un espace annulaire 12, formé entre la roche 10 et des anneaux de coffrage rapportés il et destiné à la construction d'une paroi de tunnel cylindrique par bétonnage à pied d'oeuvre. La machine de creusement selon l'invention représentée par les figures annexés est équipée d'un dispositif de désaccouplement, servant à désaccoupler le mouvement du bouclier précurseur 2 du mouve- ment du coffrage frontal 5. En- effet, on sait que le fonction- nement d'une machine de creusement du genre concerné est caractérisé en ce que deux activités essentiellement dif- férentes sont mutuellement accouplées. D'une part, au niveau du bouclier précurseur 2 s'effectue le creusement et, d'autre part, au niveau du bouclier suiveur 3 s'effectue le bétonnage. Le bouclier précurseur 2 et le bouclier suiveur 3 sont articulés l'un à l'autre. Par suite de cet accouplement, en présence d'un système d'avance dépourvu d'un dispositif de désaccouplement, toute perturbation d'une des activités occasionne une perturbation de l'autre activité, évidemment au détriment du rendement de la machine de creusement. C'est ce que doit éviter le dispositif de désaccouplement. Le dispositif de désaccouplement se compose d'un bouclier télescopique 13, qui, d'une part, est raccordé au bord postérieur 14 du bouclier précurseur 2 et, d'autre part, prend au-dessus d'une partie télescopique antérieure du bouclier suiveur 3, tout en étant ponté par les cylindres hydrauliques d'avance 4. Tout autour du bouclier, entre le bouclier télescopique 13 et le bouclier suiveur 3, agit une pluralité de dispositif à cylindreshydrauliques télescopiques16, raccordés par des articulations 17 et commandant le mouvement télescopique dudit bouclier télesco- pique 13 par rapport à la partie télescopique 15 du bouclier suiveur 3. Il va sans dire que des éléments auxiliaires 18 doivent être prévus, qui sont attaqués par les cylindres hydrauliques télescopiques 16 et.qui, dans le présent mode d'exécution, recouvrent les systèmes à cylindres hydrauliques d'avance 4. L'arrangement dans le présent exemple de mise en oeuvre est, selon un mode d'exécution préféré, conçu de manière que le bouclier télescopique 13 pénètre dans le bou- clier précurseur 2 au moyen d'une partie de raccord 19 de diamètre réduit. Du reste, son diamètre correspond à celui du bouclier précurseur 2. Le diamètre de ladite partie télescopique 15 du bouclier suiveur 3 est inférieur au dia- mètre du reste de ce dernier, correspondant à celui du bouclier précurseur 2. Il va de soi que dans les diverses zones d'embrassement et de pénétration doivent être prévus des moyens d'étanchéité 20. Le--fonctionnement d'une machine de creusement selon l'invention est illustré par les figures 1 àe4, qui, à cet effet, présentent des divisions, qui, par rapport aux anneaux de coffrage 11, correspond aux segments a à p de ce dernier. La figure 1 représente la machine de creusement selon l'invention en des conditions de fonctionnement normales. C'est au niveau du bouclier précurseur que s'ef- fectue le creusement du sol, qui s'accompagne du mouvement d'avance du bouclier précurseur 2 sous la commande desdits cylindres hydrauliques d'avance 4, tandis qu'au niveau du bouclier suiveur 3 s'effectue l'introduction du béton dans le susdit espace annulaire 12, o a lieu la construction de la paroi cylindrique du tunnel par bétonnage à pied d'oeuvre. Le béton est coulé derrière le coffrage frontal 5, qui est déplacé par ses cylindres hydrauliques 6 au fur et à mesure que s'effectue le bétonnage. Dans le dispositif de désaccou- plement n'a pas lieu de mouvement télescopique du bouclier télescopique 13 par rapport à la partie télescopique 15 du bouclier suiveur 3. Ces éléments se trouvent plutôt dans leur position médiane. L'ensemble peut être conçu de manière qu'après une avance de 1,2 m un nouvel anneau de coffrage 2 55556 Il est monté. La figure 2 a trait au cas d'une panne survenue au niveau du mouvement d'avance. Le creusement est arrêté au niveau du bouclier précurseur 2, qui ne s'avance plus. Dans ce cas, sans commande du dispositif de désaccouplement, le bétonnage pourrait se poursuivre sur une longueur d'environ 600 mm avec avance du coffrage frontal 5 sur une longueur correspondante, suivi d'un arrêt imprévu. Cet arrêt intempes- tif est évité grâce à la commande du système de cylindres hydrauliques télescopiques 16 et au fait que la partie téles- copique 15 du bouclier suiveur 3 est, avec ce dernier, tiré sous le bouclier télescopique 13 dans le sens du mouvement d'avance, de manière à permettre la continuation du bétonnage jusqu'à ce que la panne soit supprimée. Le bouclier télesco- pique 13 et la partie télescopique 15 du disque suiveur 3 ont une longueur suffisante pour permettre un mouvement télesco- pique suffisant. La figure 3 a trait au cas d'une panne survenue au niveau du bétonnage. Le creusement se poursuit au niveau du bouclier précurseur 2 et les cylindres hydrauliques d'avance 4, normalement commandés, continuent à assurer le mouvement d'avance. Par contre, le bouclier suiveur 3 s'est arrêté et le mouvement relatif requis entre le bouclier précurseur 2 et le bouclier suiveur 3 s'effectue toujours par commande des cylindres hydrauliques télescopiques 16 du dispositif de désaccouplement. Ces cylindres hydrauliques télescopiques 16 s'écartent mutuellement pour ainsi dire en flottant, donc sans être attaqués activement, grâce au fait que les cylindres hydrauliques d'avance 4 peuvent être commandés jusqu'à ce point. La course télescopique peut s'élever jusqu'à 1250 mm ou plus, ce qui suffit généralement pour lever la panne. La figure 4 montre comment le creusement peut se poursuivre après une panne survenue au niveau du bétonnage. Le creusement se poursuit au niveau du bouclier précurseur 2, et cela pour autant que le permet l'avance habituelle. Le bétonnage peut maintenant s'effectuer à un rythme accéléré, par exemple à une vitesse 1, 5 fois plus grande, ce qui s'accompagne de nouveau de mouvement relatif dans le système télescopique. Les pistons des cylindres hydrauliques télescopiques 16 se retirent à une vitesse égale à la moitié de la vitesse d'avance et la course télescopique reprend sa valeur normale à partir de sa valeur d'extension extrême illustrée par la figure 3. Les figures 5 et 6 illustrent avec plus de détails constructifs les mesures décrites dans les lignes précédentes. On les analyse facilement grâce au fait qu'elles sont munies des mêmes chiffres de repère que celles des figures précé- dentes. On y voit comment le bouclier télescopique 13 et la partie télescopique 15 du bouclier suiveur 3, ainsi que le bouclier précurseur 2 et l'anneau de répartition de pression 8, sont dûment guidés l'un par rapport à l'autre par l'entre- mise des cylindres hydrauliques 4 et 16. A cet effet, ces cylindres 4 et 16 sont guidés en des guidages 21 et 22 d'un anneau de guidage 23. On conçoit facilement que les articula- tions 7 et 17 des systèmes à cylindres hydrauliques 4 et 16 sont spécialement conçues à cet effet et que la genèse de couples nuisibles y est évitée dans la mesure du possible. 2 55656 REVENDICATIONS 1. Machine de creusement de tunnels et de galeries souterraines, équipée d'un bouclier précurseur, d'un bouclier suiveur, d'une pluralité de systèmes à cylindres hydrauliques pour la commande du mouvement d'avance, d'un coffrage frontal et d'une pluralité de cylindres hydrauliques pour la commande du coffrage frontal, répartis tout autour de ce dernier, chacun de ces cylindres hydrauliques pour la commande du mouvement d'avance étant articulé, d'une part, au bouclier précurseur et, d'autre part, à un anneau de répartition de pression, un espace annulaire formé entre la roche et des anneaux de coffrage rapportés pouvant être fermé de manière étanche par ce coffrage frontal et un dispositif de désac- couplement étant prévu qui sert à désaccoupler le mouvement du bouclier précurseur de celui du coffrage frontal, caracté- risée en ce que ledit dispositif de désaccouplement se compose d'un bouclier télescopique (13), raccordé, d'une part, au bord postérieur (14) du bouclier précurseur (2) et prenant, d'autre part, au-dessus d'une partie télescopique (15) dudit bouclier suiveur (3) située du côté de l'avance, et pouvant être ponté à son tour par les systèmes à cylindres hydrauliques d'avance (4), et en ce qu'une pluralité de cylindres hydrauliques télescopiques (16) est raccordée par des articulations (17) entre ledit bouclier télescopique (13), d'une part, et ledit bouclier suiveur (3), d'autre part, bouclier suiveur (3) qui avec son bord postérieur recouvre directement ledit coffrage frontal (5). 2. Machine de creusement selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit bouclier télescopique (13) pé- nètre dans ledit bouclier précurseur (2) avec un élément de raccord (19) de diamètre réduit, situé du côté de l'avance, mais ayant pour le reste le même diamètre que le bouclier précurseur (2). 3. Machine de creusement selon la revendication i ou 2, caractérisée en ce que ladite partie télescopique (15) du bouclier suiveur (3) présente un diamètre inférieur au diamètre du bouclier suiveur et a pour le reste le même diamètre que le bouclier précurseur (2). 4. Machine de creusement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que dans la zone de recouvrement entre le bouclier précurseur (2) et le bouclier télescopique (13) et entre le bouclier télescopique (13) et la partie télescopique (15) du bouclier suiveur (3) sont disposés des moyens d'étanchéité (20).