Brevet FR2586267A1 — publié le 19870220

La présente invention concerne les tunne liers. La présente invention a plus précisément pour but de perfectionner les tunneliers pleine face en continu utilisant des outils rétractables à mouvement de balayage, tels que décrits et représentés dans le brevet français déposé le 13 août 1968 sous le NO PV 162 825 et publié sous le NO 1.597.434. Les tunneliers pleine face, par opposition aux tunneliers dits ponctuels, comprennent des outils adaptés pour assurer le forage ou l'abattage de la section complète de la galerie. Les outils dits rétractables à mouvement de balayage comprennent pour l'essentiel une tête munie de plusieurs outils montés sur des porte-outils entrarnés en rotation autour de l'axe de la tête et de plus animés d'un mouvement dans un plan passant par l'axe de rotation de la tête. La présente invention vise à permettre le recul du tunnelier de plusieurs mètres après une opération de forage/abattage pour -autoriser le personnel à passer entre la tête et le front pour procéder à des changements d'outils de coupe, à des réparations ou à des travaux de renforcement du terrain, tout en assurant une sécurité certaine pour le personnel, quelle que soit la nature du terrain. Un tel résultat ne peut pas être atteint à l'aide de tunneliers pleine face classiques, tels qu'illustrés schématiquement en coupe longitudinale verticale sur la figure 1 annexée, n'utilisant pas le principe ci-dessus rappelé de l'outil rétractable à mouvement de balayage, mais utilisant une tête tournante massive 2 qui fore par rotation une galerie circulaire G. Quand un soutènement 3 doit être mis en place immédiatement derrière la tête tournante 2 du tunnelier en raison de la mauvaise tenue du terrain, il est nécessaire que la mise en place du soutènement se fasse à l'abri d'une ombrelle de protection 4, c'est-à-dire d'éléments de charpente mobiles ou fixes plaquant au toit du tunnel et sous laquelle travaille les ouvrie assemblant le soutènement. Cette ombrelle 4 prend appui sur la partie fixe 5 de la tête du tunnelier. Ce tunnelier classique ne peut pas reculer pour une double raison. D'une part l'ombrelle 4 qui est liée à la machine est située entre le terroir et le soutènement. 3. Le recul du tunnelier est donc limité au pas du soutènement, soit quelques dizaines de centimètres. D'autre part le diamètre 6 de la tête tournante 2 est pratiquement le même que celui de la galerie G et donc la tête 2 ne peut reculer dans un diamètre plus petit qui est celui du soutènement 3. Les tunneliers pleine face utilisant des outils rétractables à mouvement de balayage, connus en soi, pourraient permettre de surmonter ce dernier obstacle technique, mais ne permettent pas d'éliminer le premier obstacle précité dû au fait que l'ombrelle est située entre le terrain et le soutènement. Les deux obstacles techniques précités sont par contre supprimés, selon la présente invention, grâce à un tunnelier pleine face en continu qui comprend un bâti portant des outils rétractables à mouvement de balayage et qui comporte une structure annulaire supportant une ombrelle de protection et dont l'enveloppe extérieure est sensiblement complémentaire de la section de la galerie, ainsi que des moyens de liaison permettant de relier la structure annulaire et le bati de façon amovible, de telle sorte que, au cours des opérations de forage, la structure annulaire et l'ombrelle de protection soient partie intégrante du bâti de tunnelier, tout en autorisant entre deux opérations de forage, la séparation de la structure annulaire et du bâti, et de là le recul du bâti en laissant en place la structure annulaire et l'ombrelle de protection. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, sur lesquels, la figure 1 ayant déjà éte décrite - la figure 2 représente une vue en coupe transversale d'une structure annulaire utilisée dans un tunnelier conforme à la présente invention - la figure 3 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un tunnelier conforme à la présente invention en position de travail, dans laquelle la structure annulaire et l'ombrelle de protection font partie intégrante du-bati de tunnelier, et - la figure 4 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un tunnelier conforme à la présente invention dans une position de recul du bâti de tunnelier, dans laquelle ledit bâti est séparé de la structure annulaire portant ombrelle de protection, pour permettre au personnel de passer entre la tête du bâti et le front, et d'y travailler en toute sécurité. On aperçoit sur les figures 3 et 4 le bâti 10, schématiquement représenté d'un tunnelier classique en lui-même, possédant une tête 11 qui porte des bras 7 rétractables à mouvement de balayage. La structure de ce tunnelier 10-11-7 classique en soi ne sera pas décrite par la suite. Néanmoins on se référera utilement à la description du brevet 1.597.434 pour la bonne compréhension de la présente invention. Comme on l'a évoqué précédemment, la caractéristique essentielle de l'invention consiste en l'utilisation, dans un tunnelier pleine face continu muni d'outils rétractables à mouvement de balayage, d'une structure annulaire 9 supportant une ombrelle de protection 4. L'ombrelle de protection 4 peut être fixée rigidement sur la structure annulaire 9 ou être supportée par celle-ci à l'aide de moyens à expansion, permettant de plaquer l'ombrelle contre le toit de la galerie. L'ombrelle de protection 4 peut ainsi être boulonnée ou soudée sur la structure annulaire 9. Les moyens à expansion quant à eux peuvent comprendre par exemple des vérins, des ensembles à bielles et vérins, des systèmes ressorts, des ensembles à bielles et systèmes ressorts. Lesdits systèmes ressorts peuvent être formés de structures métalliques ou plastiques par exemple en Vulcalin expansé. L'enveloppe extérieure de la structure annulaire est sensiblement complémentaire de la section de la galerie. Le diamètre intérieur de la structure annulaire, référencé 10 sur la figure 2, est plus grand que le diamètre extérieur, référencé 16 sur la figure 4 de la tête du tunnelier lorsque les bras 7 sont rentrés, c'est-à-dire rapprochés de l'axe 0-0 de la galerie, et non point dirigés vers l'extérieur de la galerie. Comme illustré sur la figure 2, la structure annulaire 9 est avantageusement renforcée dans la partie inférieure 12 pour servir d'appui au sabot avant du bâti du tunnelier. Cette disposition en combinaison avec l'ap- pui sur le toit de la galerie dû à l'ombrelle associéeaux moyens à expansion permet de garantir une bonne stabilité à la structure annulaire. Le tunnelier conforme à la présente invention comporte de plus des moyens de liaison référencés schématiquement 13 sur les figures qui permettent de solidariser et de désolidariser à volonté le bâti 10 du tunnelier et la structure annulaire 9. Les moyens de liaison 13 peuvent être formés de moyens d'attelage rapide tels que boulons ou systèmes filetés équivalents, taquets ou goupilles. Les moyens de liaison 13 peuvent également être formés de butées d'appui, telles que des butées simples, butées verticales et horizontales ou de structures d'appui complémentaires ménagées respectivement sur la structure annulaire 9 et le bâti 10 de tunnelier, adaptées pour venir en prise et être séparées par translation parallèlement à l'axe 0-0 de la galerie et comportant chacune une surface d'appui verticale servant d'arrêt à l'avance du bâti 10 de tunnelier, des surfaces radiales en regard de l'axe 0-0 de la galerie et parallèles à celui-ci interdisant toute rotation relative entre la structure annulaire 9 et le bâti 10 autour de ltaxe 0-a et des surfacestransversales aux surfaces radiales précitées, et parallèles à l'axe 0-0 de la galerie, servant au centrage axial du bâti 10 de tunnelier, par rapport à la structure annulaire 9. Les moyens de liaison 13 peuvent aussi comprendre en combinaison des moyens d'attelage rapide et des moyens d'appui. Selon les dimensions de la galerie, la structure annulaire 9 peut être formée d'un ou plusieurs éléments. De préférence, les moyens de liaison 13 précités forment une liaison sur trois points, par exemple deux points de part et d'autre du sabot inférieur du bâti 10 de tunnelier et un point à la partie supérieure, comme illustré sur la figure 2. En cours de forage le bâti 10 de tunnelier est fixé à la structure annulaire 9 grâce aux moyens de liaison 13. La structure annulaire 9 et l'ombrelle 4 que porte celle-ci sont donc partie intégrante du bâti 10 de tunnelier. Quand le bâti de tunnelier doit reculer comme illustré sur la figure 4, les bras 7 de forage/ abattage sont rentrés vers l'intérieur du tunnel. L'encombrement du bâti 10 de tunnelier est alors suffisamment réduit pour reculer à l'intérieur du revêtement avec des moyens de grippage qui lui sont propres, et classiques en eux-mêmes. La structure annulaire proposée selon la présente invention permet donc le recul du tunnelier tout en laissant en place l'ombrelle de protection 4 ce qui est d'une très grande sécurité pour le personnel 14 amené à travailler entre la tête mobile et le front. Pour reprendre le forage, il suffit d'avancer à nouveau le bâti 10 de tunnelier à l'intérieur de la structure annulaire 9 et de remettre éventuellement en place les dispositifs d'attelage rapide. Le soutènement mis en place derrière le tunnelier peut être n'importe quel soutènement habituel, par exemple, cintres métalliques, panneaux en acier ou en fonte, panneaux en béton. Le dispositif mécanique 15 de mise en place du soutènement peut être fixé sur la structure annulaire 9 à condition de respecter le gabarit inté- rieur de celle-ci, sinon il reste fixé sur le bâti de tunnelier proprement dit. L'ombrelle 4 peut être constituée soit de plaques pleines soit de lames juxtaposées soit de plaques pleines à l'avant et ajourées à l'arrière. La structure annulaire 9 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Cette structure 9 peut par exemple prendre une forme annulaire ouverte, soit en forme générale de U renversé dont l'âme supporte l'ombrelle 4. REVENDICATIONS 1.- Tunnelier pleine face en continu qui comprend un bâti portant des outils rétractables à mouvement de balayage, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une structure annulaire (9) supportant une ombrelle de protection (4) et dont l'enveloppe extérieure est sensiblement complémentaire de la section de la galerie, ainsi que des moyens de liaison (13) permettant de relier la structure annulaire (9) et le bâti (10) de façon amovible, de telle sorte que, au cours des opérations de forage, la structure annulaire (9) et l'ombrelle de protection (4) soient partie intégrante du bâti de tunnelier, tout en autorisant entre deux opérations de forage, la séparation de la structure annulaire (9) et du bâti (10) et de là le recul du bâti (10) en laissant en place la structure annulaire (9) et l'ombrelle de protection (4). 2.- Tunnelier selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de liaison (13) comprennent des moyens d'appui. 3.- Tunnelier selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de liaison (13) comprennent des structures d'appui complémentaires ménagées respectivement sur la structure annulaire (9) et le bâti de tunnelier (10) adaptées pour venir en prise et être séparées par translation parallèlement à l'axe (0-0) de la galerie. 4.- Tunnelier selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les structures d'appui complémentaires comportent chacune une surface d'appui verticale servant d'arrêt à l'avance du bâti (10) de tunnelier, des surfaces radiales en regard de l'axe 0-0 de la galerie et parallèles à celui-ci interdisant toute rotation relative entre la structure annu laire (9) et le bâti (10) autour de l'axe 0-0 et des surfaces transversales aux surfaces radiales précitées, et parallèles à l'axe 0-0 de la galerie, servant au centrage axial du bâti (10) de tunnelier par rapport à la structure annulaire (9). 5.- Tunnelier selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens de liaison (13) comprennent des moyens d'attelage rapide solidarisant rigidement et de façon amovible la structure annulaire (9) et le bâti de tunnelier (10). 6.- Tunnelier selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens d'attelage rapide comprennent des boulons 7.- Tunnelier selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'ombrelle (4) est fixée rigidement sur la structure annulaire (9). 8.- Tunnelier selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'ombrelle (4) est supportée par la structure annulaire (9) par l'intermédiaire de moyens à expansion. 9.- Tunnelier selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le diamètre intérieur (10) de la structure annulaire (9) est plus grand que le diamètre extérieur (16) de la tête (11) de tunnelier. 10.- Tunnelier selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la structure annulaire (9) est formée de différents éléments as sociés.