Brevet FR2617886A1 — publié le 19890113

Lors du percement d'un tunnel dans des terrains meubles ou peu ho- mogènes, il convient au fur et à mesure de l'avancement de l'engin de forage ou "tunnelier", d'étayer la galerie par un revêtement constitué de plusieurs éLéments appelés "voussoirs". Ces derniers sont constitués par des secteurs d'anneau généralement en béton armé montés à l'inté- rieur du tunnel et propres à assurer d'abord l'étanchéité, ensuite la tenue aux pressions environnantes, enfin la reprise de la poussée du "tunnelier" au moment du forage. Les voussoirs doivent présenter une très bonne qualité géométrique, plus particulièrement sur les flancs, afin d'une part d'assurer un très bon appui des voussoirs entre eux pour bien résister aux efforts circonférienciels dûs aux pressions de l'environnement et, d'autre part, assurer la reprise des efforts longitudinaux des vérins de poussée du tunnelier. Ils doivent également présenter une très bonne homogénéité, c'est- à-dire que le béton qui les constitue doit être compact pour posséder dans leur ensemble les qualités d'étanchéité requises et celles de résistance à tous les efforts radiaux et longitudinaux. Les voussoirs sont jusqu'à présent moulés à plat dans des moules constitués principalement d'une tôle de fond cintrée convexe et de quatre joues s'ouvrant comme des pétales pour faciliter le démoulage, ledit moule étant associé à un châssis monté sur des galets de roule- ment, permettant le déplacement du moule aux divers postes de fabrica- tion successifs. Pour assurer une bonne qualité de béton, il est nécessaire que ce dernier soit parfaitement vibré. Etant donné la courbure de la tôle de fond du moule et la rigidité des faces latérales qui est nécessaire à la précision des formes géométriques, il n'est pas possible de réaliser une vibration "en membrane" de la tôle de fond ou des parois comme cela existe dans certains moules ou autres structures présentant une ou plu- sieurs surfaces planes. Dans le cas des moules à voussoirs, l'on est jusqu'ici obligé de faire vibrer en bloc tout le moule qui présente une inertie considérable. En vue d'obtenir une bonne compacité du béton, on est conduit à communiquer au moule des accélérations de l'ordre de 6g. La structure des moules usuels est lourde et difficile à rigidi- fier. Dans ces conditions, il n'est pas pensable de leur communiquer di- rectement des vibrations et c'est la raison pour laquelle on fait passer successivement les moules de ce genre sur une table vibrante pour effec- tuer l'homogénéisation du béton. On comprend aisément que l'énergie de vibration à fournir est con- sidérable, compte tenu d'une part de La masse à faire entrer en vibra- tion (celle du moule plus celle de la table) et d'autre part des pertes dues aux liaisons n'assurant pas une transmission directe des forces de vibration vers le fond du moule. Malgré les importants moyens mis en oeuvre pour effectuer les vibrations, il est souvent nécessaire d'inter- venir manuellement à l'aide d'aiguilles pour parfaire le tassement du béton dans le moule. Ces aiguilles sont bien connues dans la pratique et leur utilisation est très répandue dans la mise en oeuvre des bâtiments en béton armé. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention vi- sent à pallier ces inconvénients et à permettre de réaliser un moule à voussoirs qui soit rigide et compact tout en étant léger, de manière à supprimer l'utilisation de la table vibrante et à communiquer audit moule des vibrations une fois qu'il a été isolé de la voie sur laquelle il se déplace. A cet effet, le moule suivant l'invention comprend un caisson équipé de roues reposant sur une voie de déplacement et dont la base est pourvue de semelles, des systèmes vibratoires contenus dans des boîtiers qui comportent des moyens d'être assujettis aux semelles, et des vérins pneumatiques élastiques propres d'une part à permettre de soulever les roues au-dessus de la voie pour soutenir le caisson de manière souple pendant le fonctionnement des systèmes vibratoires, et d'autre part à assurer l'assujettissement du caisson et desdits boîtiers. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une vue en élévation d'un moule suivant l'invention représenté au poste o il doit subir des effets vibratoires. Fig. 2 en est une coupe transversale suivant II-II (fig. 1). Fig. 3 est une coupe transversale partielle suivant III-III (fig. 1). Fig. 4 est une vue semblable à celle de fig. 3, mais illus- trant le moule suivant l'invention avec ses roues élevées au-dessus de la voie de déplacement. Fig. 5 est une coupe partielle semblable à celle de fig. 4, mais effectuée dans un plan transversal différent. On a représenté en fig. 1 un moule à voussoir suivant l'invention. Sa tôle de fond courbe a été référencée 1, tandis que ses joues longitu- dinaLes sont repérées 2. Les joues extrêmes ou transversales sont quant à elles référencées 4. Un tel moule est bien connu dans La pratique et son fond 1 est convexe en direction du haut avec un rayon de coubure égaL à celui qu'on désire donner à la face intérieure de chaque voussoir. On détermine ainsi un compartiment 3 constituant la cavité dans laquelle le voussoir est fabriqué. Ce compartiment 3 est, suivant l'invention, solidaire d'un caisson creux 6. Celui-ci comporte deux parois longitudinales 7 et 8 dont les arêtes supérieures sont soudées au fond 1, tandis que leurs arêtes infé- rieures sont chacune pourvues d'une semelle 7a, 8a. Le caisson comporte encore une base 9 prévue horizontale qui réunit les parois 7 et 8. Des cloisons de renfort transversales 10 sont assemblées avec lesdites parois, de telle sorte que le caisson 6, bien que léger, est particuliè- rement rigide. Les joues latérales du moule sont solidaires de raidisseurs verti- caux 11, 12 et 13 reliés par une nervure de renfort 14 à pans coupés s'étendant sur toute la longueur de la face extérieure des joues considérées. Chacun des raidisseurs se proLonge vers le bas par un montant 15, 16 et 17 réalisé au moyen de deux cornières placées dos à dos. Le bas du montant central 16 est pourvu d'une perforation transver- sale 16a qui, lorsque la joue 2 est verticale, vient en face d'un trou 18a d'une chape 18 soudée sur la face extérieure de chaque joue 7, 8. Ainsi, une fois le montant 16 placé à l'intérieur de la chape, il est possible d'engager une broche 19 dans l'ensemble constitué par la perforation 16a et par le trou 18a de manière à assujettir le montant et le caisson. On remarque la présence d'un tirant 20 qui traverse latéra- lement le caisson ainsi que les deux montants 16 de manière à venir appliquer une butée 16b desdits montants contre la partie supérieure des parois longitudinales 7 et 8 grâce au serrage d'écrous 21 vissés à chacune de ses extrémités. Ainsi, l'on peut déterminer très exactement l'orientation des joues 2 et 3. Les autres montants, c'est-à-dire ceux référencés 15 et 17, de chaque joue sont semblables à celui 16, mais ils comportent à leur base une chape 22 (fig. 3) propre à pivoter par rapport à un axe 23 porté par une patte 24 de la paroi considérée 7 ou 8. Comme pour le montant 16, il existe des tirants 20 susceptibles de maintenir le haut des montants en position déterminée par rapport à la partie supérieure des parois 7 et 8. La partie inférieure du caisson est pourvue de blocs 25 par rapport auxquels sont montés à rotation libre des roues 26. On peut donc placer l'ensemble suivant l'invention sur une voie de roulement 27 de manière à déplacer le moule d'un poste de travail à l'autre. En vue de vibrer le béton dont le compartiment 3 a été rempli dans un poste précédent, on amène Le dispositif suivant l'invention à un poste de travail illustré en fig. 1 et 2, lequel comporte une fosse peu profonde 28 que la voie 27 traverse sur des supports 29. Dans la fosse 28, on a placé par exemple six boîtiers 30, c'est-à-dire trois de part et d'autre de la voie 27. En réalité, les semelles 7a et 8a des parois 7 et 8 du caisson 6 se trouvent placées dans une glissière 30a de chaque boîtier 30 lorsque le moule suivant l'invention est au-dessus de la fosse 28. Chaque boîtier 30 renferme deux masselottes excentrées 31, 31'con- venablement montées à rotation dans ledit boîtier et qui sor. entraînes lune par une transmission à cardan 32 reliée à chacun des deux bouts d'arbre d'un moteur électrique 33 fixé dans la fosse 28, l'autre par une cour- roie crantée non représentée reliée à la première masselotte. Le calage des courroies crantées est fait de façon que les masselottes soient en opposition de phase dans le plan vertical, et en phase dans le plan horizontal de façon à ne transmettre les vibrations que dans le plan vertical. Chaque boîtier comporte deux consoles 30b, 30c sur chacune desquel- les est fixé un vérin pneumatique élastique 34. Le fonctionnement est le suivant: A un poste précédent, le moule proprement dit, c'est-à-dire le com- partiment 3 constitué par le fond 1 et les joues 2 et 4, est rempli de béton. Puis le moule est déplacé sur la voie 27 pour l'amener au-dessus de la fosse 28, comme illustré en fig.o1. Les semelles 7a, 8a pénètrent alors dans les glissières 30a de chaque boîtier. On provoque ensuite l'élévation de l'ensemble en mettant sous pression les vérins 34, ce qui provoque le soulèvement des roues, comme illustré en fig. 4 et 5. Le moule est donc suspendu uniquement par les vérins pneumatiques souples 34 qui ont été dilatés par rapport à leur état de repos. Cette action entraîne le coincement des semelles 7a et 8a dans les glissières 30a des boîtiers, de telle sorte que le caisson 6 et ces derniers deviennent fermement solidaires. On alimente alors les moteurs électriques 33 pour provoquer la rotation des masselottes excentrées 31, 31' qui communi- quent à l'ensemble du moule des vibrations très importantes propres à permettre une densification, un remplissage et une homogénéité parfaite 26 17886 du béton contenu dans Le compartiment 3. Une fois la vibration du béton terminée, on contracte les vérins 34 de telle sorte que les roues 26 reviennent sur la voie 27 et l'on évacue le moule à voussoir vers un poste de séchage après avoir taloché sa face supérieure pour que le voussoir présente La forme arrondie extérieure désirée correspondant au plan passant par les arêtes supérieures Libres des joues. Une fois le béton sec, on dévisse Les écrous 21 pour provoquer l'ouverture Latérale des joues 2 (comme illustré en fig. 2) après avoir extrait les broches 19; puis Les tirants 20 sont retirés. Bien entendu, les joues transversales 4 sont quant à elles mainte- nues en place par une came 35 solidaire d'un dispositif de manoeuvre approprié non représenté, ladite came prenant appui sur un levier 36 solidaire des joues 4 et 5 et pivotant autour d'un axe fixe 37. On a ainsi réalisé un moule à voussoir qui présente une faible inertie et une très grande rigidité, de telle sorte que les vibrations qui sont communiquées à son caisson sont transmises de manière presque intégrale au béton en vue de le densifier. IL doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne Limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Moule à voussoir du genre réalisé sous la forme d'un comparti- ment (3) constitué par un fond (1) convexe en direction du haut et de joues longitudinales (2) et transversales (4) s'ouvrant pour permettre le démoulage, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un caisson (6) pourvu de roues (26) reposant sur une voie de déplacement (27) et dont la base est pourvue de semelles (7a, 8a), des systèmes vibratoires con- tenus dans des boîtiers (30) qui comportent des moyens (30a) d'être as- sujettis aux semelles, et des vérins pneumatiques (34) élastiques pro- pres d'une part à permettre de soulever les roues (26) au-dessus de la voie (27) pour -soutenir le caisson (6) de manière souple pendant le fonctionnement des systèmes vibratoires (31, 31') et d'autre part d'as- surer l'assujettissement du caisson (6) et desdits boitiers (30). 2. Moule suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les se- melles (7a, 8a) sont engagées dans une glissière (30a) des boîtiers (30) des systèmes vibratoires dans laquelle ils sont coincés par l'action des vérins pneumatiques (34). 3. Moule suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque système vibratoire comprend un moteur (33) central commandant la rota- tion de deux masselottes (31, 31') disposées dans chaque bottier (30), l'une par l'intermédiaire d'une transmission à cardan (32), l'autre cou- plée à la première par une courroie crantée, de façon que les vibrations soient nulles dans le plan horizontal et maximales dans le plan verti- cal.