Brevet FR2613394A1 — publié le 19881007

DESCRIPTION Parois étanches pour ouvrages hydrauliques en béton compacté et procédés de construction de celles-ci. La présente invention a pour objet des parois étanches pour ouvrages hydrauliques en béton compacté et les procédés de construction de celles-ci. Le secteur technique de l'invention est celui des travaux publics et notamment de la construction des barrages ou des digues en remblai mélangé à du ciment et compacté que l'on désigne habituellement du nom de béton compacté au rouleau. Un des problèmes à résoudre pour ce type d'ouvrage hydraulique est l'obtention d'une paroi sensiblement étanche à l'amont, c'est-à-dire du c6té qui est au contact avec l'eau retenue par l'ouvrage. Un autre problème à résoudre est de réaliser une paroi sensiblement étanche associée à des moyens qui permettent une évacuation rapide de l'eau quis'est infiltrée derrière cette paroi. En effet, il faut éviter que, lorsqu'on vidange l'eau de la retenue, il ne s'établisse une différence sensible entre le niveau de l'eau dans la retenue et le niveau de l'eau prisonnière derrière la paroi, ce qui produirait une poussée sur la paroi qui risquerait de décoller la paroi amont de l'ouvrage. Il faut également éviter que-l'eau n'envahisse la masse du béton compacté, ce qui risquerait de créer des sous-pressions dangereuses pour la stabilité de l'ouvrage. - On rappelle que les ouvrages en béton compacté au rouleau sont constitués par des couches horizontales de remblai mélangé à un liant hydraulique, généralement du ciment?à raison de 80 à 150 Kg de ciment par m3 de remblai. Ces couches ont une épaisseur de l'ordre de 30 cm et sont mises en place et compactées l'une après l'autre, par un rouleau compacteur qui roule sur la couche à compacter. Les talus amont et aval ne peuvent être compactés au rouleau et diverses solutions sont utilisées à ce jour pour traiter les flancs des ouvrages, notamment le flanc amont qui doit être sensiblement étanche et qui peut être vertical ou incliné. On connaît des procédés de construction d'une paroi amont 26 13394 étanche suivant lesquels on coule en place une paroi en béton armé traditionnel, par couches successives, derrière un coffrage traditionnel ou un coffrage glissant. Dans certains procédés conventionnels connus, on met d'abord en place une couche de remblai mélangé à un liant hydraulique, on compacte cette couche, on enlève une partie du remblai non compacté qui constitue le talus amont et on coule entre un coffrage et le béton compacté, une bande de béton armé ayant la même hauteur que la couche de béton compacté. Dans d'autres procédés conventionnels, on coule des bandes horizontales successives de béton armé ayant une hauteur égale à celle de deux ou trois couches de remblai et on met ensuite en place les couches de remblai l'une après l'autre, derrière la paroi en béton armé. Ces solutions nécessitent de coordonner les travaux de construction de la paroi en béton armé avec les travaux de mise en place et de compactage des remblais, ce qui entraîne un allongement de la durée du chantier et des temps morts. Selon un autre procédé connu, on construit une paroi amont étanche composée de pannneaux en béton préfabriqués ayant une hauteur égale à celle de plusieurs couches de remblai. Ces panneaux comportent, sur leur face interne, une membrane d'étanchéité synthétique et des éléments d'ancrage qui sont noyés dans la masse du béton compacté, qui est mis en place et compacté couche par couche, après mise en place d'un panneau préfabriqué. Une autre solution connue consiste à mettre en place le remblai enrichi d'un liant hydraulique derrière un coffrage amont et à coller une membrane d'étanchéité sur le parement, après décoffrage. Cette solution entraîne des difficultés de préparation du parement après décoffrage et décollage de la membrane. De plus, la membrane d'étanchéité n'est pas protégée. L'objectif de la présente invention est de procurer des procédés de construction des parois amont des ouvrages hydrauliques en béton compacté au rouleau et de nouvelles parois qui peuvent être verticales ou inclinées et qui remplissent trois fonctions: - une partie de la paroi qui est préfabriquée, est mise en place avant la confection de chaque couche de remblai compacté et elle sert de soutènement du talus de remblai pendant la mise en 2 6 1 3 3 9 4 place et le compactage; - la partie préfabriquée sert de support à une couche d'étanchéité continue qui peut être construite indépendamment, par exemple après la fin des travaux de mise en place de la totalité du remblai; - la partie préfabriquée est conçue de telle façon qu'elle assure un drainage efficace de l'ouvrage en association avec la couche de remblai peu compacté située derrière la paroi amont. Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen de parois étanches qui comportent: - une paroi arrière qui est composée de panneaux préfabriqués superposés, dont la hauteur est sensiblement égale à l'épaisseur de plusieurs couches de béton compacté, lesquels panneaux comportent, à l'arrière, des contreforts contenant un conduit de drainage et des barres d'armatures qui traversent lesdits panneaux préfabriqués; - et une couche d'étanchéité continue qui est coulée en place contre la face avant desdits panneaux. Selon un premier mode de réalisation, la couche d'étanchéité est une couche en béton armé, qui est coulée entre lesdits panneaux et un coffrage et dont les armatures sont reliées auxdites barres d'armatures desdits contreforts arrière. Selon un autre mode de réalisation, la paroi comporte, en outre, une couche externe formée de plaques préfabriquées en béton armé, qui comportent des barres d'armatures perpendiculaires auxdites plaques et des moyens pour relier lesdites barres aux extrémités des barres d'armature desdits contreforts arrière et pour maintenir un espace libre entre ladite peau externe et lesdits panneaux et ladite couche d'étanchéité est coulée en place dans cet espace libre. Avantageusement, les contreforts arrière présentent un renflement à leur extrémité libre. -Selon un mode de réalisation préférentiel, les conduits de drainage sont placés à l'extrémité arrière des contreforts. Avantageusement, les contreforts arrière sont des éléments préfabriqués séparément et ils sont solidarisés avec lesdits panneaux préfabriqués au moyen de boulons vissés sur lesdites barres 2 6 1 3 3 9 4 d'armature qui sont filetées. L'invention a pour résultat de nouvel-les parois étanches placées à l'amont des ouvrages hydrauliques en béton compacté qui sont construits par couches horizontales successives. Les parois selon l'invention, qui comportent une paroi arrière préfabriquée composée de panneaux et de contreforts, qui sont mis en place progressivement et en précédant la mise en place des remblais, présentent l'avantage que ces panneaux servent à soutenir le remblai avant que le ciment n'ait fait prise, ce qui permet d'obtenir des parois amont verticales ou inclinées avec un angle supérieur à l'angle du talus naturel des remblais. De plus, la mise en place des contreforts précédant celle des remblais, permet de noyer ces contreforts dans une couche de remblai peu compacté, qui forme ensuite une couche de béton poreux immédiatement à l'arrière du revêtement étanche. Les contreforts servent alors d'ancrage de la paroi dans l'ouvrage. De plus, comme les contreforts contiennent des conduits de drainage, ceux-ci, en combinaison avec la couche de béton poreux qui les entoure, procurent un drainage efficace de l'ouvrage à l'arrière de la paroi d'étanchéité, ce qui évite tout risque de décollement de la paroi dû à un niveau d'eau à l'arrière de la paroi supérieur au niveau d'eau à l'avant de la paroi. Les parois selon l'invention comportent, de plus, une couche d'étanchéité qui est coulée en place contre la paroi préfabriquée arrière, déjà mise en place et ancrée à l'ouvrage. Ceci permet d'obtenir une paroi bien étanche, qui peut être réalisée après la construction de l'ouvrage en remblai, sans avoir à coordonner les travaux comme dans le cas des procédés connus o l'on coule une paroi en béton par tranches successives, à mesure que l'ouvrage s'élève. La couche d'étanchéité est reliée aux armatures qui sont noyées dans les contreforts arrière d'o une très bonne liaison entre cette couche d'étanchéité, la paroi arrière et l'ouvrage lui-même. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation de parois selon l'invention. La figure 1 est une coupe verticale de la paroi avant d'un ouvrage hydraulique en cours de construction. 26 1 3394 La figure 2 est une coupe verticale d'une variante de réalisation. Les figures 3 et 4 sont une coupe verticale et une coupe horizontale d'un premier mode de réalisation d'une paroi selon l'invention. La figure 5 est une vue de l'avant d'une portion de paroi arrière. Les figures 6 et 7 sont une coupe verticale et une coupe horizontale d'un deuxième mode de réalisation d'une paroi selon l'invention. La figure 1 représente une coupe transversale partielle d'un ouvrage hydraulique 1, par exemple d'un barrage ou d'une digue destinés à retenir de l'eau. Cet ouvrage est construit en remblai enrichi d'un liant hydraulique. Ce matériau est désigné couramment du nom de béton compacté au rouleau. Le remblai est mis en place par couches horizontales successives 21, 22... .2n, qui sont compactées individuellement par un rouleau compacteur roulant sur le remblai et qui ont une épaisseur de l'ordre de 30 cm. La figure 1 représente une coupe partielle de la paroi amont 3, c'est-àdire la paroi qui est placée au contact de la retenue d'eau. La figure 1 représente l'ouvrage en cours de construction, après achèvement de la couche 2n, et pendant la mise en place de la couche 2n+1 qui la surmonte. La paroi 3 comporte des panneaux préfabriqués en béton armé 41, 42' 43 etc.... qui sont superposés. Chaque panneau a une hauteur égale à l'épaisseur de plusieurs couches 2 de béton compacté. La figure 1 représente un exemple dans lequel chaque panneau 4 a une hauteur de 1 mètre, qui correspond à l'épaisseur de trois couches de 30 cm environ. Chaque panneau 4 comporte, à l'arrière, plusieurs contreforts 5, par exemple deux contreforts qui sont symétriques par rapport au plan médian vertical du panneau et dont l'écartement est égal à la demi-largeur du panneau. Par exemple, les panneaux 4 ont une largeur de 2 mètres et l'écartement entre contreforts est de 1 mètre. Le remblai s'étend jusqu'aux panneaux 41 42...4n qui forment un voile d'arrêt continu et les contreforts 5 qui sont 2 613394 en saillie à l'arrière des panneaux sont noyés dans le remblai et constituent un ancrage très résistant de la paroi dans le béton compacté. Chaque contrefort 5 contient un conduit perforé de drainage 6, qui est noyé dans le contrefort, lequel comporte des canaux qui font communiquer le drain 6 avec l'extérieur du contrefort. Les contreforts des panneaux superposés sont alignés bout à bout, de sorte que les drains 6 des divers contreforts superposés forment une canalisation de drainage qui communique avec un réseau d'évacuation 7 noyée dans le sol ou dans la couche inférieure de l'ouvrage. Chaque contrefort 5 comporte des barres d'armature 8 qui traversent les panneaux préfabriqués 5 et qui sont reliées aux armatures internes du contrefort. Les contreforts 5 ont une hauteur égale à celle des panneaux. Les figures 1 et 3 à 5 représentent un mode de réalisation préférentiel, dans lequel les contreforts 5 sont préfabriqués séparément et sont assemblés avec les panneaux 4 par des boulons 9 qui sont vissés sur les barres d'armature 8 qui comportent un filetage. Dans ce cas, l'assemblage entre panneaux et contreforts peut être réalisé en usine. Dans l'exemple représenté, les contreforts associés à chaque panneau s'étendent sur toute la hauteur du panneau. Il est précisé que cet exemple n'est pas limitatif. On peut également assembler sur le chantier les contreforts 5 préfabriqués séparément aux panneaux préfabriqués 4 comme le représente la figure 2, c'est-à-dire en décalant les contreforts d'une demi-hauteur, ce qui présente l'avantage que chaque nouveau panneau 4n mis en place, vient se fixer sur un contrefort 5, qui est fixé au panneau 4n-1 et qui est ancré sur la moitié de sa hauteur dans la dernière couche de béton compacté déjà mise en place. De ce fait, le panneau 4n présente une bonne résistance au renversement pendant la mise en place et le compactage des remblais. Suivant une autre variante du type représenté sur les figures 1 et 3 à 5, chaque panneau 4 peut être préfabriqué d'une seule pièce avec ses deux contreforts. Dans ce cas, les boulons 9 ne sont plus nécessaires. La figure 3 représente une coupe verticale à plus grande échelle d'un tronçon de paroi amont d'un ouvrage hydraulique. La figure 4 représente une coupe transversale selon IV-IV de la figure 3. On retrouve sur ces figures deux panneaux préfabriqués superposés 4n et 4n+1 et les contreforts 5n et 5n+1 qui sont fixés à la face arrière de chaque panneau par des boulons 9 vissés sur les barres d'ancrage 8 qui sont incorporées dans les contreforts et qui traversent les panneaux 4 qui comportent des trous pour le passage de ces barres. La figure 4 représente un exemple de réalisation dans lequel les contreforts 5 ont une section trapézoïdale dont la grande base est située à l'extrémité arrière opposée au panneau, ce qui a pour effet d'améliorer l'ancrage des contreforts dans le béton compacté. Les drains 6 sont situés dans la partie élargie des contreforts o l'on dispose du volume nécessaire pour les loger. On voit sur la figure 4 les canaux 10 qui sont percés à travers les contreforts et qui communiquent avec les tubes 6. Bien entendu, la section des contreforts peut présenter d'autres formes. Avantageusement, les contreforts présentent à leur extrémité arrière un renflement qui permet d'y loger le drain 6 et qui améliore l'ancrage dans le béton compacté. Le remblai qui est mis en place entre les contreforts est peu compacté. Il en résulte que les contreforts se trouvent placés dans une- couche de béton poreux et les drains 6 se trouvent entourés par cette couche poreuse, ce qui a pour effet de procurer des moyens de drainage très efficaces de la zone située à l'arrière de la paroi étanche et ainsi d'éviter tout risque de différence de niveau d'eau entre l'arrière et l'avant de la paroi étanche lorsque la retenue d'eau est vidangée. Les figures 3 et 4 représentent un mode de réalisation dans lequel la paroi amont comporte, en outre, une couche de béton armé 11 qui est coulée en place dans l'espace compris entre un coffrage 12, qui est un coffrage traditionnel ou un coffrage glissant ou grimpant et les panneaux 4. 2 6 1 3394 La couche 11 peut être coulée après que l'ouvrage en béton compacté a été terminé, ce qui évite toute coordination entre les travaux respectifs. Les barres d'armature 8 sont ancrées dans le béton de la couche de béton armé, par exemple par des boulons 14 vissés sur les barres 8 ou par adhérence, ou par tout autre moyen d'ancrage équivalent. Les contreforts arrière 5 comportent sur leurs faces supérieure et inférieure, des engravures 15 en creux et en relief, c'est-à-dire des mortaises et des tenons, qui coopèrent lorsque deux contreforts sont superposés. -- De même les panneaux préfabriqués 4 comportent sur leurs bords inférieurs et supérieurs des engravures 15a qui coopèrent entre elles lorsque les panneaux sont superposes. La figure 5 est une vue de la face avant de la paroi arrière. Cette vue correspond à un mode de réalisation dans lequel les joints des panneaux 4 sont alignés et les engravures 15a sont situées au milieu de la longueur des panneaux. En variante, les panneaux 4 peuvent être assemblés à joints croisés. Dans ce cas, les panneaux 4 comportent des demi-engravures aux extrémités de leurs bords supérieurs et inférieurs. Les figures 6 et 7 représentent une coupe verticale et une coupe horizontale d'un autre mode de réalisation d'une paroi amont de barrage. La construction de la paroi arrière est inchangée. La paroi arrière est toujours composée de panneaux préfabriqués 4n-1, 4n, 4n+1 qui sont juxtaposés et qui sont associés à des contreforts arrière 5n, 5n+1 noyés dans le béton compacté. Dans ce mode de réalisation,la paroi avant comporte une couche de protection préfabriquée appelée peau, qui est composée de plaques ou de dalles 16 préfabriquées en béton armé. Les plaques 16 comportent des armatures internes 17 et des barres en attente 18 qui sont reliées aux armatures 17 par des boulons 19 ou par tout autre moyen de liaison équivalent. Les barres 18 font saillie sur la face arrière des plaques 16 et elles sont disposées suivant une maille qui correspond à celle des trous de passage des barres 8 à travers les panneaux 4. Chaque barre 18 est reliée à une barre 8 par un manchon fileté 20 à pas inversés ou par tout autre moyen équivalent. Par exemple, les barres 8 peuvent se terminer par des connecteurs d'ancrage filetés ou par des pieds d'ancrage évasés en tulipe qui peuvent être noyés dans le béton des contreforts et les barres 18 traversent alors les panneaux 4 et viennent s'assembler avec ces connecteurs. On voit sur les figures 6 et 7 que chaque plaque 16 comporte, sur toute sa périphérie un joint d'étanchéité 21, par exemple un boudin d'étanchéité, ou un joint torique placé dans une gorge ou tout autre moyen d'étanchéité équivalent. Une fois mises en place, les plaques 16 constituent une peau externe continue et sensiblement étanche qui protège la couche d'étanchéité des risques de détérioration par des chocs (corps flottants) ou par les agents climatiques. Les dalles 16 constituent également un coffrage externe qui est maintenu à une distance déterminée des panneaux arrière par les barres d'armature 18. La mise en place des dalles 16 peut être exécutée simultanément avec celle des panneaux 4 situés à la même hauteur. Avantageusement, chaque dalle 16 peut être assemblée en usine avec un panneau 4 et ses deux contreforts, pour former un élément préfabriqué tel que celui qui est représenté sur la figure 7. En variante, la mise en place des dalles 16 peut être exécutée dans une deuxième phase lorsque tout le barrage est terminé. Une fois les dalles 16 mises en place, elles délimitent avec les panneaux 4 un espace libre 22 ayant une épaisseur qui peut être comprise entre 5 cm et 50 cm, selon la nature de l'ouvrage et de la couche d'étanchéité. Une fois l'ouvrage terminé et toutes les dalles 16 mises en place, on coule dans l'espace 22 une couche d'étanchéité qui peut être composée de béton bitumineux ou de mastic d'asphalte liquide coulé à chaud ou de bentonite ciment ou de béton armé. En variante, la couche d'étanchéité peut être coulée par tranches successives au fur et à mesure de la mise en place des couches successives de remblai. Les figures 1 à 7 représentent des exemples d'une paroi amont inclinée. Il est précisé aue cette paroi peut être verticale. 2 6 1 3394 REVENDICATIONS 1. Paroi étanche d'un ouvrage hydraulique (1) en béton compacté composé de plusieurs couches (21, 22....2n) superposées, caractérisée en ce qu'elle comporte: - une paroi arrière qui est composée de panneaux préfabriqués superposés (41 42..4n), dont la hauteur est sensiblement égale à l'épaisseur de plusieurs couches (2) de béton compacté, lesquels panneaux (4) comportent, à l'arrière, des contreforts (5) contenant un conduit (6) de drainage et des barres d'armatures (8) qui traversent lesdits panneaux préfabriqués; - et une couche d'étanchéité continue (11) qui est coulée en place contre la face avant desdits panneaux (4). 2. Paroi selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite couche d'étanchéité (11) est une couche en béton armé, qui est coulée entre lesdits panneaux (4) et un coffrage (12) et dont les armatures (13) sont reliées auxdites barres d'armatures (8) desdits contreforts arrière. 3. Paroi selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, une couche externe formée de plaques (16) préfabriquées en béton armé, qui comportent des barres d'armatures (18) perpendiculaires auxdites plaques et des moyens (20) pour relier lesdites barres (18) aux extrémités des barres d'armature (8) desdits contreforts arrière (5) afin de maintenir un espace libre (22) entre ladite couche externe et lesdits panneaux et ladite couche d'étanchéité est coulée en place dans cet espace libre. 4. Paroi selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits contreforts arrière (5) présentent un renflement à leur extrémité libre. 5. Paroi selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits conduits de drainage (6) sont placés à l'extrémité arrière desdits contreforts (5). 6. Paroi selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que lesdits contreforts arrière (5) sont des éléments préfabriqués séparément et sont solidarisés avec lesdits panneaux préfabriqués au moyen de boulons (9) vissés sur lesdites barres d'armature (8) qui sont filetées. 7. Procédé de construction d'une paroi étanche d'un i11 ouvrage hydraulique (1) qui est composé de couches horizontales de béton compacté (21, 22...2n), qui sont mises en place et compactées l'une après l'autre, caractérisé par la suite d'opérations suivantes: - pendant les travaux de mise en place du remblai, on construit une paroi interne en juxtaposant et en superposant des panneaux préfabriqués (4), dont la hauteur est égale à un multiple de l'épaisseur des couches, lesquels panneaux sont associés à des contreforts arrière (5) contenant des conduits de drainage (6), de telle sorte que chaque panneau et ses contreforts sont mis en place avant les couches de remblai situées au même niveau et que lesdits contreforts sont ensuite noyés dans le remblai; - une fois l'ouvrage en béton compacté terminé, on coule une couche d'étanchéité continue (11) contre la face avant de la paroi constituée par lesdits panneaux préfabriqués (4). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite couche d'étanchéité est une couche en béton armé qui est coulée entre ladite paroi arrière et un coffrage traditionnel ou glissant. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on met en place une paroi avant composée de plaques préfabriquées juxtaposées (16), que l'on maintient écartées de ladite paroi arrière au moyen de barres d'armature (18) qui sont reliées à des barres d'armature (8), noyées dans lesdits contreforts arrière et on coule dans l'espace (22) intermédiaire entre lesdites plaques (16) et ladite paroi arrière une couche d'étanchéité composée de béton bitumineux, de mastic d'asphalte, de bentonite ciment ou de béton armé.