Brevet FR2625768A1 — publié le 19890713

La présente invention concerne les ouvrages souterrains et a notament pour objet un soutènement d'une fente calotte. Il est avantageux d'utiliser la-présente invention pour creuser une fente calotte d'une station à voûte unique de métropolitain dans des sols inconsistants qui imposent de renforcer constamment la t8te de taille en réalisant une voûte revêtue de béton armé. A l'heure actuelle, en creusant une calotte dans les conditions décrites, on fait appel à des soutènements provisoires en bois constituant un système de longrines, d'étais inclinés, de billes, d'étais montants et d'entretoises assemblés les uns aux autres ("Construction des tunnels" par N.F.Karasev et autres auteurs, Orgstroi, Moscou, 1958, pages 206 et 207). Les soutènements connus imposent l'abattage à la main. Cet inconvénient est dû à ce que le soutènement encombre l'allée du front de taille. Aussi, pour avancer dans le creusement, doit-on enlever par portions le soutènement de la taille et effectuer l'abattage par portions. Dans ces conditions, la mécanisation de l'abattage est irréalisable. De plus,la réalisation du soutènement connu demande une grande quantité de bois. On connaît un soutènement d'une fente calotte comprenant un cadre porteur avec éléments d'appui à ses extrémités et des batardeaux montés sur le cadre indiqué avec la possibilité de se déplacer horizontalement dans la direction à partir de la calotte (SU, A, 1084449). Le soutènement donné d'une fente calotte permet, par comparaison au soutènement précédent, d'élever le rendement à la réalisation de la voûte et de diminuer la quantité du bois nécessaire pour le boisage. Toutefois, le soutènement indiqué de la fente calotte utilise des plaques de fond, destinées à maintenir le front de taille, qui encombrent, de concert avec les éléments d'appui, l'allée du front de taille. Les conditions décrites ne permettent que l'abattage à la main et empêchent d'employer des groupes mécanisés. De plus, dans le cas de ce soutènement de la fente calotte, son déplacement n'est pas mécanisé du fait que ses éléments d'appui sont déplacés à la main à l'avancement du soutènement à la position de travail suivante. On s'est donc proposé de créer un soutènement d'une fente calotte, dont la conception permettrait de mécaniser son déplacement et assurerait son fonctionnement en combinaison avec un groupe mécanisé servant à creuser une fente calotte d'un tunnel. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un soutènement d'une fente calotte comprenant un cadre porteur pourvu d'éléments d'appui montés à ses extrémités et des batardeaux montés sur ledit cadre avec la possibilité d'effectuer un mouvement horizontal dans la direction à partir de la calotte, caractérisé, selon l'invention, en ce qu'il est doté d'un appui en cintre, situé au-dessous du cadre porteur, relié à ce dernier par deux cha!nes cinématiques, au moins, et comportant, dans la zone d'interaction avec chaque élément d'appui, un dispositif assurant le déplacement vertical du cadre porteur. Il est avantageux que chaque chaîne cinématique comporte un vérin hydraulique disposé verticalement, dont le corps est articulé sur l'appui en cintre, et une tringle, dont une extrémité est articulée à la tige du vérin hydraulique et l'autre est articulée sur le cadre porteur. Ce mode de réalisation des chaînes cinématiques permet de régler la variation de la charge agissant sur le cadre porteur se déplaçant, à partir de la calotte, vers la nouvelle position de travail, en fonction de la variation de la pression des roches. Pour transmettre les efforts horizontaux à l'appui en cintre pendant le déplacement du cadre porteur vers la nouvelle position de travail, il faut que cet appui en cintre présente, dans la zone de jonction avec le cadre porteur, un guide abritant la tringle de la chaîne cinématique. De plus, ce guide doit assurer le déplacement strictement vertical du cadre porteur par rapport à l'appui en cintre. Le soutènement revendiqué d'une fente calotte permet de mécaniser le processus de déplacement du soutènement en évitant de la sorte le travail manuel pénible du personnel préposé et en assurant une zone de sécurité pour le travail du personnel. De plus, le soutènement revendiqué d'une fente calotte permet d'utiliser des groupes mécanisés de creusement, ce qui élargit grandement le domaine de son emploi. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins annexés non limitatifs, dans lesquels: - la figure 1 schématise, en vue d'ensemble du c8té de la taille, un soutènement d'une fente calotte conforme à l'invention; - - la figure 2 est une coupe faite suivant la ligne II - II sur la figure 1; - la figure 3 est une coupe faite suivant la ligne III - III sur la figure 1; - la figure 4 représente une coupe faite suivant la ligne IV IV sur la figure 1; - la figure 5 représente la position du soutènement d'une fente calotte, conforme à l'invention, pendant l'abattage; et - la figure 6 représente la position du soutènement d'une fente calotte, conforme à l'invention, au déplacement sur une autre position de travail. Le soutènement d'une fente calotte comprend un cadre porteur 1 (figure 1) pourvu d'éléments d'appui 2 montés à ses extrémités. Dans la zone de son interaction avec chacun des éléments d'appui 2, le cadre porteur 1 est muni d'une dispositif 3 assurant le déplacement vertical dudit cadre 1. Dans l'exemple concret de réalisation du soutènement d'une fente calotte, le dispositif 3 effectuant le déplacement vertical du cadre porteur 1 est constitué par un vérin hydraulique. Sur le cadre porteur 1, on a monté des batardeaux 4 pouvant se déplacer horizontalement à partir de la calotte. L'avancement des batardeaux 4 est assuré au moyen des vérins hydrauliques 5 (figure 2). Le corps de chaque vérin hydraulique est articulé sur le cadre porteur 1 et la tige est articulée elle aussi au batardeau 4. Le nombre de vérins hydrauliques 5 est égal au nombre de batardeaux 4. Le déplacement du soutènement est assuré par les vérins hydrauliques d'avancement 6 (figure 3), dont les corps sont fixés sur le cadre porteur 1 et dont les tiges sont montées de façon à pouvoir agir sur les blocs 7 du revêtement. De plus, le cadre porteur i porte les corps des vérins hydrauliques 8 (figure 4) de fond de taille, qui sont orientés dans la direction opposée à celle d'action des vérins hydrauliques 6 (figure 3) du fait que leurs tiges doivent agir directement sur la surface attaquée. Le soutènement proposé pour une fente calotte comporte un appui en cintre 9 (figure 1), disposé sous le cadre porteur 1. Cet appui. en cintre 9 est relié au cadre porteur par l'intermédiaire de deux chaînes cinématiques 10. L'appui en cintre 9 repose, par l'intermédiaire de chariots 11, sur des rails 12 posés le long des tunnels 13 d'extrémité et comporte un dispositif élévateur (non représenté sur la figure) permettant la montée et la descente dudit appui dans le plan vertical, par rapport aux rails 12. Chaque chaîne cinématique 10 (figure 5) comprend un vérin hydraulique 14, disposé verticalement, dont le corps est articulé sur l'appui en cintre 9 et une tringle 15, dont une extrémité est articulée à la tige 16 du vérin hydraulique 14 et dont l'autre extrémité est articulée sur le cadre porteur 1. La tringle 15 de la chatne cinématique 10 est logée dans un guide 17, réalisé dans l'appui en cintre 9, dans la zone de sa jonction avec le cadre porteur 1. Toutes les chaînes cinématiques 10 (figure 1) sont espacées régulièrement suivant la longueur de l'appui en cintre 9. Cela assure la répartition de la charge sur la surface du noyau de la roche. Comme appui en cintre 9, on peut utiliser un cintre du groupe mécanisé d'attaque (non représenté sur le dessin) servant à creuser la fente calotte du tunnel et comportant des membrures supérieure et inférieure avec rouleaux transporteurs et un Jeu de blocs 7 (figure 2) du revêtement. L'organe 18 de travail à fraise (figure 5) de ce groupe mécanisé d'attaque servant à creuser la fente calotte est monté avec possibilité de se déplacer sur l'appui en cintre 9. Suivant la technologie utilisée, le groupe d'attaque peut avoir un ou deux organes 18 de travail à fraise. Le soutènement d'une fente calotte fonctionne de la fagon suivante. En position de départ, l'appui en cintre 9 (figure 1) repose, par l'intermédiaire des chariots 11, sur les rails 12 des tunnels d'extrémité 13, c'est-à- dire, qu'il se trouve dans la position basse (ligne discontinue sur le dessin) par rapport au cadre porteur 1. Le cadre porteur 1 repose par ses éléments 2 d'appui sur les parois en béton des tunnels d'extrémité 13 et sa position par rapport à l'appui en cintre 9 est assurée au moyen des chaînes cinématiques 10. Les batardeaux 4 (figure 6) sont avancés vers le front de taille, sans qu'ils viennent le toucher, en assurant un espace de sécurité pour l'organe de travail 18 à fraise (figure 5). Sous la protection des batardeaux 4 (figure 2), on pose, sur l'appui en cintre 9, un jeu de blocs 7 du revêtement (la forme des blocs doit être conforme à la forme de la voûte de la galerie percée), sans y poser le bloc voussoir. Ensuite, on soulève l'appui en cintre 9 (figure 1) audessus des rails 12, au moyen du dispositif élévateur (non représenté sur la figure) et on règle simultanément la position du cadre porteur 1 par l'intermédiaire des vérins hydrauliques 14 (figure 5) et des tringles 15. Le Jeu de blocs 7 du revêtement, mis sur l'appui en cintre 9, monte avec ce dernier et est serré contre la surface inférieure des batardeaux 4 (figure 2). On met en marche les vérins hydrauliques d'avancement 6 (figure 3), dont les tiges serrent chaque paire de blocs 7 du revêtement contre les blocs du blindage déjà réalisé. L'effort de réaction dû au serrage de chaque bloc 7 qu'on vient de poser est utilisé par les vérins hydrauliques 8 (figure 4) du fond de taille. Leurs tiges s'avancent jusqu'à ce qu'elles butent contre la surface de la taille, en assurant la fixation supplémen- taire des blocs 7 du revêtement. L'appui en cintre 9 étant soulevé au-dessus des rails 12 (figure 1), l'organe de travail 18 à fraise (figure 5) attaque la roche en se déplaçant sur l'appui en cintre 9 à partir du tunnel d'extrémité 13 (figure 1). Quand la taille est creusée sur la largeur du batardeau 4 (figure 5) et que l'organe de travail 18 à fraise se dégage des limites de protection de ce dernier, on met le vérin hydraulique 5 correspondant en marche et le batardeau 4 est déplacé vers le front de taille. Ainsi, le batardeau 4 dégage l'espace o doit être posé le bloc 7 du revêtement suivant en recouvrant la portion réalisée de la voûte. De la façon décrite on assure, au fur et à mesure du creusement de la taille, le recouvrement progressif de la voûte réalisée par l'intermédiaire des batardeaux 4. Tous les batardeaux 4 étant avancés, on met le bloc voussoir (non représenté) à la partie centrale de la voûte et on le serre à l'aide de vérins Freyssinet (non représentés). Ceci fait, on met l'appui en cintre 9 sur les rails 12 (figure 1) des tunnels d'extrémité 13 par l'intermédiaire du dispositif élévateur (non repré- senté). Alors, l'appui en cintre 9 descend par rapport au cadre porteur 1 et leur position réciproque est réglée à l'aide des chaînes cinématiques 10 (avec cela, le cadre porteur 1 reste toujours en haut). On arrête le dispositif 3 réalisé en forme d'un vérin hydraulique et effectuant le déplacement vertical du cadre porteur 1 en assurant la liberté de ce dernier. Ensuite, le cadre porteur 1 est avancé par les vérins hydrauliques d'avancement 6 (figure 6) qui pren- nent appui sur les blocs 7 du revêtement posés, et à ce moment, la pression dans les vérins hydrauliques 8 (figure 4) du fond de taille décroît. En même temps, l'appui en cintre 9 est déplacé à la nouvelle position de travail par l'intermédiaire des chaînes cinématiques 10 (figure 5) constituées par les vérins hydrauliques 14 et les tringles 15. Le cycle de fonctionnement recommence ensuite. REVEND I CATIONS 1. Soutènement d'une fente.calotte comprenant un cadre porteur avec des éléments d'appui à ses extrémités et des batardeaux, montés sur le cadre porteur avec possibilité d'un déplacement horizontal dans la direction à partir de la calotte, caractérisé en ce qu'il comporte un appui en cintre (9) disposé au-dessous du cadre porteur (1) et relié par deux chaînes cinématiques (10), au moins,au cadre porteur (1) et présentant, dans la zone de son interaction avec chaque élément d'appui (2), un dispositif de déplacement vertical (3) du cadre porteur (1). 2. Soutènement selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque chaîne cinématique (10) comporte un vérin hydraulique (14) disposé verticalement, dont le corps est articulé sur l'appui en cintre (9) et une tringle (15), dont une extrémité est articulée à la tige (16) du vérin hydraulique (14) et dont l'autre extrémité est articulée sur le cadre porteur (1). 3. Soutènement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'appui en cintre (9) présente, dans sa zone de jonction avec le cadre porteur (1), un guide (17) servant à loger la tringle (15) de la chaîne cinématique (10).