Brevet FR2645584A1 — publié le 19901012

L'invention a pour objet un dispositif de creuse- ment de galeries transversales lors du percement de tunnels ou de galeries, o un support mobile qui peut être fixé sur des rails s'étendant dans la direction longitudinale du tun- ne] ou de la galerie, est prévu pour supporter un outil de percement de la galerie transversale. Pour le creusement de galeries transversales lors du percement de tunnels et de galeries, on connaît une série d'équipements qui permettent d'utiliser, de façon particulié- rement simple, des haveuses a coupe partielle, avec entraine- ment autonome et leur propre mécanisme de translation. Les haveuses a coupe partielle comportant un bras de havage pou- vant pivoter de tous côtés, ainsi qu'une chenille correspon- dante, doivent toutefois avoir une certaine longueur minimale de construction, pour pouvoir percer des galeries transversa- les d'une hauteur minimale donnée. On connait encore, par exemple rpar le document DE-AS 25 07 984, une machine à forer qui peut se déplacer sur un chariot, dans la direction longi- tudinale d'un tunnel, et qui est montée sur un support pour réaliser des galeries transversales. Des galeries transversales doivent toujours être prévues à la construction de tunnels, lorsqu'on doit relier entre eux deux tunnels parallèles, afin de supprimer l'onde de pression produite par des trains roulant à grande vitesse, ou le coussin d'air qui se forme, ou pour le service et l'en- tretien; ces galeries transversales sont nécessaires dans les longs tunnels ou encore dans le percement de galeries, pour ranger les équipements de service. Dans les longues ga- leries ou tunnels, lorsqu'il faillait travailler provisoire- ment à la réalisation de galeries transversales, les équipe- ments connus faisaient que, compte tenu de la longueur de construction, toute la section transversale était accaparée pour le percement principal puisqu'à côté de ces dispositifs il restait trop peu de place utilisable, au début du perce- ment de la galerie transversale. C'est ainsi qu'avec les équipements connus il fallait, soit interrompre les travaux de percement principal dans la direction longitudinale de la galerie ou du tunnel, -pour creuser les galeries transver- sales, soit attendre pour les creuser, que le percement du tunnel ou de la galerie soit achevé. Mais dans les tunnels ou galeries particulièrement longs précisément, ceci n'est pas toujours possible pour des raisons techniques de sécuri- té. L'invention se propose de réaliser un dispositif du type précité permettant de creuser des galeries transver- sales, sans interrompre les travaux de percement dans le tun- nel principal ou dans la galerie principale, et de réaliser un dispositif particulièrement petit qui dégage au moins la moitié de la section transversale de la galerie ou du tunnel principal, lorsqu'on doit creuser en même temps des galeries transversales. Ce but est atteint avec le dispositif suivant l'in- vention en ce que le support porte un tube de départ dont l'axe croise la direction longitudinale du tunnel ou de la galerie, et en ce qu'une machine de percement, en particulier un tunnelier à bouclier, est placée dans le tube de départ, et avance à partir de celui-ci. Grâce au support mobile, on crée une base stable à partir de laquelle on peut creuser la galerie transversale. La mobilité peut être assurée par des patins ou des galets de roulement relevables. Du fait qu'un tube de départ est prévu sur le support, on peut loger à l'intérieur de ce tube, des machines de percement à bouclier de petite taille. Suivant l'invention, le tube de départ est placé dans le support mo- bile avec son axe croisant la direction longitudinale du tun- nel ou de la galerie, et la machine de percement placé à l'intérieur du tube de départ, est avantageusement un tunne- lier à bouclier de construction particulièrement courte. Etant donné que le tunnelier à bouclier peut avancer à par- tir du tube de départ, il suffit d'une section relativement courte pour le tube de départ, de sorte que la majeure partie de la section transversale de la galerie principale peut être maintenue dégagée, pendant le percement de la galerie trans- versale, les travaux effectués dans la galerie ou dans le tun- nel, ou l'évacuation des matériaux résultant du percement, n'étant pas gênée par un dispositif de ce type, de petit gaba- rit. Selon une variante préférée de l'invention, les dis- positifs' de serrage destinés à fixer le support sur les rails, par exemple par utilisation d'un mécanisme à vis sans fin, peuvent être fixes réglables en hauteur sur les rails. Etant donné que le support peut être fixé sur les rails par les dis- positifs de serrage, on a d'une part cet avantage que le sup- port peut être fixé très profondément dans la section trans- versale ou tunnel ou de la galerie, de sorte que la galerie transversale peut être percée à partir d'un point, situé à proximité de la sole du tunnel principal ou de la galerie. Des dispositifs de serrage permettent d'autre part une fixa- tion orientable du support, et une grande stabilité. Avec des dispositifs de serrage simples de ce type, tels que des méca- nismes à vis sans fin, il est désormais possible d'incliner l'axe du tube de départ par rapport au plan de déplacement, sur lequel sont fixes les patins, de sorte que l'on peut com- penser ainsi les tolérances, et qu'en hauteur, le percement peut s'effectuer sous un angle donné par rapport à l'horizon- tale. Dans ce cas, le tube de départ est en plus fixé de ma- nière orientable sur le support, ce qui permet d'amorcer avec précision le percement de la galerie transversale, et autorise aussi des angles d'attaque différents horizontalement. L'axe du tube de départ est de préférence fixé de manière à pouvoir pivoter dans le support de la position croisant normalement l'axe longitudinal du tunnel ou de la galerie, dans une posi- tion s'écartant d'environ 30 , en vue de dessus. A cet ef- fet, les deux parois frontales du support peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre longitudinalement, ou le tube de départ lui-même peut être fixé sur le support, dans différen- tes positions angulaires. La construction suivant l'invention est avantageu- sement conçue de telle sorte que la longueur axiale du tube de départ est inférieure à la moitié du diamètre intérieur du tunnel ou de la galerie. On assure ainsi que plus de la moitié de la section transversale libre de la galerie reste disponible pour le percement principal et en particulier pour l'évacuation des déblais résultant du percement du tunnel ou de la galerie. En même temps, on peut déverser directement des matériaux sur le dispositif de convoyage de la galerie, à partir du tube de départ croisant l'axe longitudinal du tunnel ou de la galerie, afin de pouvoir évacuer les matériaux provenant de la qalerie transversale. Le support permet dans ce cas l'alimentation autonome en énergie de la machine de percement de la galerie transversale, et autorise ici aussi une construction peu encombrante. La configuration est de pré- férence telle que les groupes d'alimentation en énergie et de commande hydraulique et/ou électrique, sont fixés sur le sup- port, latéralement aux tube de départ, et restent sur le sup- port. La machine de percement Dlacée dans le tube de dé- part peut avantageusement être un tunnelier à bouclier, comme il a déjà été indiqué. Dans une variante préférée, le tunne- lier à bouclier placé dans le tube de départ, comporte une partie avant à bouclier portant le système de coupe, et une unité de soutien arrière pouvant être fixée dans le tube de départ, et qui est reliée par des vérins d'avance à la partie avant-à bouclier. Une unité de soutien arrière de ce type, pouvant être fixée dans le tube de départ, remplace un anneau de pression, nécessaire pour les tunneliers à bouclier, et le percement de la galerie transversale peut s'effectuer à par- tir d'une unité de soutien arrière de ce type, pouvant être fixée dans le tube de départ. La percée peut, dans ce cas, se faire grâce à la mobilité du bras du système de coupe après quoi, de manière classique, et comme il est d'usage dans le percement à bouclier, on a recours aux vérins d'avance pour la suite du percement. L'unité de soutien arrière, serrée à l'intérieur du tube de départ, peut en principe être tirée sur toute la longueur de celui-ci. Dans le cas o la longueur de la galerie transversale est relativement limitée, par exem- ple dans le percement de tunnels, il est parfaitement possi- ble de maintenir l'unité de soutien arrière fixée dans le tube de départ, Four toute la galerie transversale. Sinon, on peut naturellement aussi, de manière classique, entra!ner l'unité de soutien arrière dans la galerie transversale, en veillant à assurer à chaque fois un soutènement convenable. D'une manière particulièrement simple, un dispositif de convoyage, destiné à évacuer les matériaux abattus par la machine de percement de la galerie transversale, est placé dans le tube de départ, et traverse l'unité de soutien arriè- re. On peut ainsi évacuer les matériaux à travers le tube de départ, directement à partir de la percée dans la galerie transversale, et les déverser par exemple sur les moyens de convoyage de la galerie restant dans la galerie principale. Mais l'évacuation peut aussi s'effectuer latéralement, et sous une forme quelconque, par exemple par utilisation de wagons de transport mobiles, qui sont montés de manière à se déplacer sur les rails sur lesquels est fixé le support. La configuration est dans ce cas et d'une manière avantageuse, telle que la partie avant à bouclier portant les outils de coupe, comporte un dispositif de chargement qui dé- verse les déblais sur le dispositif de convoyage, relié au dispositif de chargement, à l'intérieur du tube de départ. De manière classique, ce dispositif de chargement peut être à pinces. Pour permettre aussi un soutènement de la galerie transversale, pendant son percement, il est avantageusement prévu que le soutien arrière est relié à un dispositif de cu- velage. On crée ainsi la possibilité de soutenir la galerie transversale pendant le percement. Des exemples de réalisation de l'invention sont dé- crits ci-après plus en détail, en référence aux dessins an- nexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue latérale du support suivant l'invention orienté à l'intérieur du tube du tunnel ou de la galerie; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue latérale schématique du tube de départ, partiellement en coupe, avec tunnelier à bouclier placé à l'intérieur; - la figure 4 est une vue en direction de l'axe du tube de départ, de l'unité de soutien arrière, et -la figure 5 est une vue de face du tunnelier à bouclier dont le système de coupe a été enlevé. Sur la figure 1, un support 2 mobile, peut se dépla- cer dans un tunnel désignée par 1 en coupe, sur des rails 3, le support 2 pouvant être fixé par des patins 4, sur les rails 3 s'étendant dans la direction longitudinale de la galerie. Sur la vue de la figure 1, on voit en outre un tube de départ , placé sur le support 2, l'axe du tube de départ 5 croisant la direction longitudinale du tunnel ou de la galerie. Dans le tube de départ 5 fixé sur le support 2, peut se trouver une machine de percement de galeries transversales, comme cela se- ra expliqué plus en détail par la suite. La figure 1 représen- te en outre des groupes 6 pour les dispositifs hydrauliques et/ou électriques d'alimentation en énergie et de commande de la machine de percement, qui sont fixes à côté du tube de dé- part 5, sur le support 2 mobile. La vue de la figure 2 montre plus en détail la dis- position du support 2 avec le tube de départ 5, sur le rails 3, s'étendant dans la direction longitudinale de 'a galerie, par l'intermédiaire des patins 4. Les patins 4 entourent avec un certain jeu les rails 3 s'étendant dans la direction longitudinale de la galerie. Sur le rail voisin de la galerie transversale 7, il n'est prévu qu'un dispositif de serrage 8 pour fixer le support 2 sur le rail 3, tandis que pour le rail éloigné de la galerie transversale 7; il est prévu aus- si des mécanismes à vis sans fin 9, réglables en hauteur, ce qui permet de compenser des tolérances, et de procéder au per- cement, en hauteur, sous un certain angle par rapport à l'ho- rizontale. La fixation représentée de manière schématique, du support destiné à une machine de percement de la galerie transversale 7, sur des rails 3 s'étendant dans la direction longitudinale de la galerie, par l'intermédiaire de patins 4 et de dispositifs de serrage 8 et 9, permet de changer facile- ment les points de fixation du support, les durées de prépara- tion étant très courtes. Grâce à la fixation sur les rails 3 du support mobile, on peut en outre renoncer à mettre en oeu- vre des pieds-droits supplémentaires dans la galerie, pour le percement des galeries transversales. On a en plus comme avan- tages une construction robuste, par serrage des patins sur les réseaux de rails existants, une facilité d'ajustage et d'orien- tation de l'ensemble du suppport 2, et d'une machine de perce- ment placée à l'intérieur, pour le creusement de la galerie transversale, par des dispositifs de serrage 8 et 9 réglables, ainsi qu'un point d'attaque de la galerie transversale, aussi bas que possible par rapport à la galerie principale, grâce à la disposition du support 2 qui peut être profonde, du fait de la construction des patins. Sur la vue de la figure 3, la position des rails s'étendant dans la direction longitudinale de la galerie, n'est plus indiquée que de manière schématique par le chiffre 3. Pour plus de clarté, on a aussi renoncé à représenter en détail sur la figure 3, la fixation du support 2 sur ces rails 3. Comme le montre la figure 3, une machine de percement 10 est placée dans le tube de départ 5 qui est porté par le sup- port 2 mobile, avec son axe coupant la direction longitudina- le du tunnel ou de la galerie. Cette machine de percement 10 comporte une unité de soutien 11 arrière, pouvant être fixée dans le tube de départ 5, et qui est reliée, par des vérins - d'avance 12, à une partie avant à bouclier 14 portant le sys- tème de coupe 13. Le système de coupe 13 comporte un bras de coupe 15 articulé sur lequel est montée rotative une tête de coupe 16, suivant l'état de la technique connue pour les ma- chines de percement de ce type. En outre, un dispositif de chargement 17 est relié à la partie avant à bouclier 14. Ce dispositif de chargement transfère les déblais apportés par des pinces 18, sur un dispositif de convoyage 19, placé dans le tube de départ 5 et relié à la rampe de chargement, ce dis- positif de convoyage 19 traversant l'unité de soutien 11 ar- rière. Les matériaux abattus dans la galerie transversale peu- vent ainsi être évacués, par le tube de départ, aussitôt après la percée de la galerie transversale, et être déversés par exemple sur un convoyeur de galerie non représenté, restant dans la galerie principale. Au fur et à mesure que le perce- ment de la galerie transversale progresse, on peut recourir à d'autres moyens de convoyage intermédiaires. Sur l'unité de soutien 11 arrière, est prévu en outre un dispositif de cuve- lage 20 permettant de mettre en place dans la galerie trans- versale 7, les voussoirs éventuellement nécessaires pour sou- tenir la machine de percement 10. En présence de terrain sta- ble, il peut être renoncé à la mise en place de voussoirs, et le soutènement de la machine de percement 10 peut se faire par appui direct contre le terrain de la partie avant à bou- clier 14 et de l'unité de soutien 11 arrière. En cas de mise en oeuvre ultérieure de la machine de percement, on met tout d'abord en place la partie avant à bouclier, puis l'unité de soutien arrière, par l'intermédiaire des vérins d'avance 12, laquelle est ensuite fixée dans la galerie transversale 7. La figure 4 représente de manière schématique l'uni- té de soutien 11 arrière. Celle-ci est constituée de deux seg- ments 21 et 22 correspondant aux dimensions extérieures de la galerie transversale 7 et du tube de départ 5. Ces segments sont pressés, par interposition de vérins 23, contre le tube de départ 5 au début du percement de la galerie transversale, puis contre un voussoir mis en place, ou dans le cas d'une roche dure, contre la roche elle-même, pour servir de pieds- droits pendant l'avance de la machine de percement 10. Sur la vue de la figure 5, le soutien de la partie avant à bouclier 14 dans le tube de départ 5 ou la galerie transversale 7 est montré plus en détail. Le soutènement s'ef- fectue ici par des unités de soutien 24 qui peuvent être pres- sées par exemple, par des vérins 25, contre le tube de départ ou la galerie transversale 7. Une unité de soutien 26 est encore représentée schématiquement dans la zone du dispositif de chargement 17. Comme le montre plus particulièrement la figure 3, la longueur axiale du tube de départ 5 et de la machine de percement 10 en position rentrée, est plus courte que la moi- tié du diamètre intérieur du tunnel ou de la galerie 1, de sorte que l'on dispose d'une place suffisante pour ne pas gê- ner l'évacuation des matériaux abattus pendant le percement du tunnel. En outre, cette construction courte de l'ensemble du dispositif permet, d'une manière simple, de faire reculer le support 2 mobile avec la machine de percement montée dans le tube de départ 5, ce qui facilite le changement de posi- tion, tout en évitant de gêner le percement du tunnel. A la place ou en complément de la disposition men- tionnée ci-dessus du support 2 mobile sur les rails 3, par l'intermédiaire de patins 4 et de dispositifs de serrage, le support 2 peut disposer d'un mécanisme de translation 27 sur lequel sont montés des galets de roulement 28 qui peuvent être levés et abaissés. Ces galets de roulement 28 sont ré- glables en hauteur, par l'intermédiaire de vérins 29, et peuvent autoriser un déplacement du support 2 jusqu'en bu- tée contre les rails 3, et un levage et déplacement du sup- port 2. D'autres galets de roulement 30 réglables en hau- teur sont indiqués dans la zone du tube de départ 5. Pour ancrer et positionner le support mobile dans la position sou- haitee, les galets sont relevés des rails, et le support mo- bile est fixé dans sa position par l'intermédiaire de dispo- sitifs de serrage. Pour améliorer encore la fixation du sup- port 2 mobile dans la position souhaitée, on peut prévoir aussi, comme indiqué en pointillé sur la figure 3, des ti- rants 31 qui sont ancrés dans la section transversale du tun- nel 1, et s'articulent sur le tube d'entrée 5 ou sur le sup- port 2 mobile. Outre l'évacuation représentée à la figure 3, par un dispositif de convoyage traversant l'unité de soutien 11 arrière, on peut prévoir en variante une évacuation latérale des matériaux transportés; dans ce cas, il faut prévoir des dispositifs de convoyage traversant latéralement le tube de départ 5, mais ceci n'a pas été représenté pour plus de sim- plicité. Une évacuation laterale de ce type des matériaux transportés permet de conduire des wagons jusqu'au tube de départ 5, qui se déplacent sur les rails 3, comme le support 2 mobile, afin de réaliser de manière simple une évacuation des matériaux extraits. Apres achèvement de la galerie transversale 7, la machine de percement 10 est replacée dans sa position ini- tiale dans le tube de départ, les dimensions totales dans la direction axiale du tube de départ, de l'ensemble de la ma- chine de percement 10 en position reculée et rentrée, sont inférieures à la longueur axiale du tube de départ qui ne représentent elles-mêmes qu'une partie du diamètre intérieur du tunnel. Ceci facilite le transport du tube de départ 5 et de la machine de percement 10 placée dans celui-ci, dans la galerie principale 1. On peut prévoir en outre un basculement du tube de départ 5 sur le support mobile, pour avoir la possibili- té de percer des galeries transversales 7, sous différents angles entre l'axe de la galerie transversale 7 et l'axe de la galerie principale 1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de creusement de galeries transversa- les lors du percement de tunnels ou de galeries, o un sup- port (2) mobile qui peut être fixé sur des rails (3) s'éten- dant dans la direction longitudinale du tunnel ou de la ga- lerie, est prévu pour supporter un équipement de percement de la galerie transversale, caractérisé en ce que le support (2) porte un tube de départ (5) dont l'axe croise la direc- tion longitudinale du tunnel ou de la galerie, et en ce qu'une machine de percement (10), en particulier un tunnelier à bou- clier, est placée dans le tube de départ (5), et avance à par- tir de celui-ci. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des dispositifs de serrage sont fixes, réglables en hauteur, sur les rails (3) , pour la fixation du support (2) sur les rails (3), s'il y a lieu par utilisation d'un méca- nisme à vis sans fin (9). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que le tube de départ (1) est monté orientable sur le support (2). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que l'axe du tube de départ (5) est monté de maniè- re a pouvoir basculer dans le support (2) de la position croisant normalement l'axe longitudinal du tunnel ou de la galerie, à une position s'écartant d'environ + 30 , dans une vue de dessus. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la longueur axiale du tube de dé- part (5) est inférieure à la moitié du diamètre intérieur du tunnel ou de la galerie (1). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que le tunnelier à bouclier (10), pla- cé dans le tube de départ (5), comporte une partie avant à bouclier (14) portant le système de coupe, et une unité de soutien (11), montée dans le tube de départ (5), cette uni- té de soutien étant reliée par des vérins d'avance (12) à la partie avant à bouclier (14). 7. Dispositif selon l'une des revendications. -à 6, caractérisé en ce que les groupes d'alimentation en éner- gie et de commande (6) hydrauliques et/ou électriques, sont fixes sur le support (2), latéralement au tube de départ (5), et restent sur le support (2). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un dispositif de convoyage (19) qui traverse l'unité-de soutien (11) arrière, est placé dans le tube de départ (5). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie avant à bouclier (14), portant les outils de coupe (18), comporte un dispositif de chargement (17, 18) qui déverse les déblais sur le disposi- tif de convoyage (19) relié au dispositif de chargement, à l'intérieur du tube de départ (5). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un dispositif de cuvelage (20) est relié à l'unité de soutien (11) arrière.