Brevet FR2578905A1 — publié le 19860919

-\ L'invention concerne un procédé pour la réalisation d'un revêtement de tunnel en béton au cours du percement du tunnel avec une machine à creuser des tunnels, par exemple une machine à bouclier, un coffrage de tunnel constitué par des éléments de coffrage permettant d'aménager un espace annulaire pour le revêtement de tunnel lequel est fermé, du côté de la machine à creuser, par un coffrage frontal et, du côté de l'extrémité arrière du coffrage de tunnel, par du béton déjà durci, du béton fluidifié étant pompé par l'inter- médiaire du coffrage frontal dans l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel et sa prise (durcissement) étant accélé- rée par échauffement, et les éléments de coffrage de tunnel étant, en outre, déplacés, après le durcissement du béton jusqu'à une résistance initiale suffisante, au fur et à mesure de l'avancement du creusement du tunnel. L'invention concerne également des dispositifs pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Le terme de résistance initiale du béton désigne la résistance à laquelle le béton est déjà capable d'absorber les poussées du terrain de'telle façon que le revêtement du tunnel tient sans coffrage. La résistance initiale dépend de la composition du béton. Il existe déjà des bétons dont la résistance initiale est réglée par des additifs particuliers. Le coffrage de tunnel ne peut être déplacé qu'après le durcissement du béton jusqu'à une résistance initiale suffisante. Ce durcissement demande un grand nombre d'heures. En général, le durcissement croit à partir de l'extrémité arrière de l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel en direction du béton injecté ultérieure- ment, et le coffrage constitué par des éléments de coffrage est déplacé élément par élément à partir de l'extrémité arrière. Par ailleurs, le coffrage de tunnel doit suivre l'avancement du tunnel. Toutes ces relations et contraintes conduisent souvent à une longueur du coffrage de tunnel de à 50 m. C'est déjà pour cette seule raison qu'il est impossible de faire appel à un coffrage glissant tel qu'il est habituellement mis en oeuvre dans d'autres branches de la technique. Des tentatives entreprises dans ce sens ont échoué. Il est bien connu qu'un traitement thermique et même un traitement thermique de courte durée accélère le durcissement du béton jusqu'à une plage de résistance suffisante. Toutefois, les mesures bien connues dans ce contexte n'apportent guère d'avantages pour la réalisation d'un revêtement de tunnel en béton étant donné que dans le cadre des mesures bien connues de ce genre (DE-OS 27 03 536), le coffrage de tunnel est seulement chauffé par zones de telle façon que la chaleur doit pénétrer dans le béton par conduction de chaleur, ce qui se fait lentement. De même, le durcissement progresse du coffrage vers l'intérieur du béton, ce qui doit être considéré comme désavantageux. La présente invention a pour objectif de conduire le procédé du genre précité de façon à permettre un durcis- sement beaucoup plus rapide du béton dans l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel jusqu'à une résistance initiale suffisante et, par conséquent, une réduction de la longueur du coffrage de tunnel ainsi qu'un déplacement plus rapide de celui-ci. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le béton est chauffé diélectriquement par des ondes électromagnétiques lors de son injection dans l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel et/ou à l'intérieur dudit espace annulaire. On sait que l'échauffement diélec- trique consiste en ce que des ondes électromagnétiques pénètrent dans un diélectrique et provoquent ainsi l'échauffe- ment de celui-ci. L'échauffement par micro-ondes en fait partie. La profondeur de pénétration des ondes électromagné- tiques dépend de la fréquence et de l'intensité. L'invention repose sur la découverte que, pour l'échauffement diélec- trique, le béton présente suffisamment les caractères d'un diélectrique aussi longtemps que des aciers d'armatures ou une armature en fils métalliques empêchent la-pénétration des ondes électromagnétiques. En outre, l'invention met à profit le fait que, dans le cadre des mesures de ce genre, l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel et donc le béton ne contiennent pas d'armatures. Il va de soi que les zones par lesquelles les ondes électromagnétiques sont amenées dans le béton, dans le cadre de l'invention, ne doivent pas être recouvertes de métal étant donné que les ondes électromagnétiques ne peuvent traverser de telles couvertures métalliques. Néanmoins, des éléments métalliques peuvent faire partie du système qui émet les ondes électro- magnétiques, comme il sera encore expliqué plus loin. En détail, plusieurs possibilités sont offertes, dans le cadre de l'invention, pour la réalisation du procédé. Ainsi, les ondes électromagnétiques peuvent être envoyées dans le béton injecté à partir du coffrage de tunnel. Il n'est pas nécessaire de faire agir les ondes électromagné- tiques jusqu'à l'obtention de la résistance initiale recher- chée. Il suffit de provoquer un échauffement convenable, en quelque sorte à coeur, du béton. La chaleur apportée accélère ensuite le processus chimique du durcissement. Il est donc également possible dans le cadre de l'invention de soumettre le béton à l'échauffement diélectrique à l'intérieur d'une conduite d'amenée vers l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel. Il va de soi que cet échauffement sera générale- ment réalisé aussi près que possible du coffrage frontal. La longueur des ondes électromagnétiques peut toujours être réglée de telle façon que le béton injecté subit l'échauffement diélectrique sur la totalité de son épaisseur de couche ou sur l'ensemble du diamètre de la conduite d'amenée, l'intensité devant également être réglée de manière adéquate. L'invention prévoit une variation de la longueur des ondes électromagnétiques pendant le temps d'ac- tion permettant ainsi d'agir sur la profondeur de pénétration. En particulier, lorsque les ondes électromagnétiques sont envoyées à partir du coffrage de tunnel dans le béton injecté, il est possible de les laisser pénétrer jusqu'a une profondeur telle que même les roches environnantes subissent un échauffement diélectrique, ce qui permet d'obtenir dans le béton des conditions thermiques très homogènes et donc aussi un échauffement et un durcissement très homogènes. Le plus souvent, il suffit que les ondes électromagnétiques pénètrent dans le béton à l'intérieur d'une zone qui fait suite au coffrage frontal. Dans la plupart des conditions rencontrées dans la pratique, il suffit d'adopter une durée d'action des ondes électromagnétiques de 0,5 à 5 minutes. Il convient de choisir la durée d'action de façon à obtenir une résistance initiale d'au moins 30 kp/cm. dans le cas d'un béton pompable avec les additifs habituels pour un revête- ment de tunnel, il est possible de travailler, par exemple, avec des ondes électromagnétiques d'une fréquence de 20 à MHz. Il va de soi que l'échauffement diélectrique peut également être appliqué à un béton dont la résistance initiale est influencée par des additifs, des adjuvants et des liants. L'invention concerne également des dispositifs pour la réalisation du procédé décrit. L'un des dispositifs est caractérisé par le fait qu'il comprend des éléments de coffrage de tunnel dans lesquels sont intégrées des antennes émettrices inductives et/ou capacitives pour les ondes électromagnétiques. Il convient alors de monter des antennes émettrices juxtaposées en opposition de phase. Un autre dispositif pour la réalisation du procédé est caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une section de conduite menant vers l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel dans laquelle sont disposées des antennes émettrices induc- tives et/ou capacitives. La section de conduite est avanta- geusement réalisée en un matériau diélectrique, par exemple en céramique, ce qui permet de monter les antennes émettrices à l'extérieur. Les avantages obtenus résident dans le fait que la réalisation du procédé selon l'invention permet de réduire considérablement, par exemple de moitié et plus, le temps nécessaire pour l'obtention d'une résistance initiale suffisante. Cela permet une réduction correspondante de la longueur du coffrage de tunnel et facilite, en conséquence, considérablement les mesures nécessaires lors du creusement du tunnel pour faire avancer le coffrage de tunnel. Dans le cadre du procédé selon l'invention, il est possible de travailler avec un coffrage de tunnel composé d'éléments de coffrage individuels lesquels sont également déplacés individuellement. Un avantage particulier réside cependant dans la possibilité de travailler sans difficulté avec un coffrage glissant composé d'éléments de coffrage. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure unique présente à gauche les couteaux suiveurs 1 d'une machine de percement de tunnel non repré- sentée auxquels fait suite, vers la droite, un coffrage frontal 2 auquel est raccordé le coffrage de tunnel composé d'une pluralité d'éléments de coffrage de tunnel 3. De plus, on remarque dans les roches environnantes 4 le tube 5 du tunnel. Pour plus de clarté, seules ont été représentées les sections longitudinales à l'exclusion des projections des éléments et agrégats mentionnés sur le plan du dessin. Aux éléments de coffrage de tunnel 3a et 3b sont intégrées des antennes émettrices non représentées. Ces antennes émettrices sont montées en opposition de phase et reliées à un émetteur 6, à savoir par l'intermédiaire des cables 7. Le béton 8 du revêtement de tunnel est injecté dans l'espace annulaire formé entre le coffrage de tunnel 3 et les roches 4. Cette injection est assurée par l'intermédiaire de la conduite d'amenée 9. Le branchement de l'émetteur 6 entraîne l'établissement d'un champ électromagnétique avec des lignes de champ électrique E et des lignes de champ magnétique non représentées qui pénètrent dans le béton 8 et, dans l'exemple de réalisation, aussi un peu dans les roches 4. Il en résulte un échauffement diélectrique du béton 8 et des roches environnantes 4 ainsi qu'une accéléra- tion considérable du durcissement du béton 8. L'échauffement diélectrique du béton pourrait également être réalisé dans la conduite d'amenée 9 en y installant, en 10, une ou plusieurs antennes émettrices. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la réalisation d'un revêtement de tunnel en béton au cours du percement du tunnel avec une machine à creuser des tunnels, par exemple une machine à bouclier, un coffrage de tunnel constitué par des éléments de coffrage permettant d'aménager un espace annulaire pour le revêtement de tunnel lequel est fermé, du côté de la machine de percement, par un coffrage frontal et, du côté. de l'extrémité arrière du coffrage de tunnel, par du béton déjà durci, du béton fluidifié étant pompé par l'intermédiaire du coffrage frontal dans l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel et sa prise (durcissement) étant accélérée par échauffement, et les éléments de coffrage de tunnel étant, en outre, déplacés, après le durcissement du béton jusqu'à une résistance initiale suffisante, au fur et à mesure de l'avancement du creusement du tunnel, caractérisé par le fait que le béton subit un échauffement diélectrique au moyen d'ondes électromagnétiques lors de son injection dans l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel et/ou à l'intérieur dudit espace annulaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les ondes électromagnétiques sont envoyées à partir du coffrage de tunnel dans le béton injecté. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le béton est soumis à un échauffement diélectrique à l'intérieur de la conduite d'amenée vers l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que la longueur des ondes électro- magnétiques est réglée de telle façon que le béton injecté subit l'échauffement diélectrique sur la totalité de son épaisseur de couche ou sur l'ensemble du diamètre de la conduite d'amenée. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il permet de varier la longueur des ondes électromagnétiques pendant le temps d'action et d'agir ainsi sur la profondeur de pénétration. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que l'échauffement diélec- trique est également appliqué aux roches environnantes. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ainsi que 4 à 6, caractérisé par le fait que les ondes électromagnétiques ne sont envoyées dans le béton que dans une zone faisant suite au coffrage frontal. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la durée d'action des ondes électromagnétiques est de 0,5 à 5 minutes. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la durée d'action choisie pour les ondes électromagnétiques permet d'obtenir une résistance initiale d'au moins 30 kp/cm. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 9, caractérisé par le fait qu'il utilise des ondes électromagnétiques d'une fréquence de 20 à 40 MHz. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 10, caractérisé par le fait que l'échauffement diélec- trique est appliqué à un béton dont la résistance initiale est influencée par des additifs, des adjuvants et des liants. 12. Dispositif pour la réalisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comporte des éléments de coffrage de tunnel (3a, 3b) auxquel sont intégrées des antennes émettrices inductives et/ou capacitives pour des ondes électromagnétiques. 13. Dispositif pour la réalisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ainsi que 4 et 7 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une section de conduite (9) menant vers l'espace annulaire pour le revêtement de tunnel dans laquelle sont disposées des antennes émettrices inductives et/ou capacitives. 14. Dispositif selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé par le fait que des antennes émettrices juxtaposées sont montées en opposition de phase. 15. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la section de conduite (9) est réalisée en un matériau diélectrique et que les antennes émettrices sont montées à l'extérieur.