Brevet FR2692298A1 — publié le 19931217

La présente invention porte sur les masques d'étanchéité des barrages en béton compacté au rouleau (BCR), sur les masques des barrages en enrochement et sur les masques des talus dans les lacs de barrages en terrains karstiques (fiv. 1 et 2). Ces masques d'étanchéité en béton armé préfabriqué peuvent être contrôlés et réparés à tout moment sans faire le vidange du réservoir ni de baisse du niveau de la retenue et ils rendent possible la détection de fuites éventuelles avec une exactitude suffisante. En même temps, avec un tel masque, on contrôle la face amont du BCR ce qui est aussi très important.Avec les masques d'étanchéité selon cette invention on augmente considérablement la sécurité des barrages en BCR et on diminue leur coût, on augmente la sécurité des barrages en enrochement et on facilite leur exploitation, on rend possible l'exploitation des réservoirs en terrains karstiques ou on en augmente la sécurité se qui peut avoir une grande importance économique. Le barrage en BCR se fissure et en plus le béton même est poreux, ce qui exige un masque d'étanchéité sur la face amont. Les masques en béton qui ont été fait jusqu'à présent comportent plusieurs risques: la propagation des fissures à travers le masque, la séparation du masque et du BCR par fissuration dans le temps due aux déformations différentielles, à la différence des propriétés mécaniques (module d'élasticité et coefficient de Poisson), aux effets de température et autre. Le comportement défavorable d'un tel masque aux forces dynamiques pendantun fort séisme peut être particulièrement désagréable. Ce sont des risques qui, pour être diminués, surtout pour des barrages de hauteur au dessus de 40 m, ou de longueur de plus de 500 m, rendent les masques cher et peu compatible à la technologie du BCR. Le masque en membrane synthétique apporte de nombreux risques d'endommagement.Tout ceci peut causer de gros problèmes, et diminue beaucoup la sécurité du barrage en BCR à l'époque où l'exigence de sécurité est de plus en plus prononcée et où l'élimination de tout doute est nécessaire. ll est très difficile de découvrir les défauts de travail, malgré un contrôle rigoureux. Après un fort séisme il est indispensable de faire le contrôle du masque ce qui n'est pas possible avec le réservoir plein. II en est de même pour les masques d'étanchéité de barrages en enrochement et pour les masques ou autres travaux d'étanchéité de talus en terrains karstiques. Même en faisant le vidange le contrôle du masque est un gros travail avec un résultat incertain. Pour rendre étanches les talus de lacs en terrains karstiques on n'a pas encore trouvé de solution satisfaisante. La conséquence de ces inconvénients est l'augmentation du coût du barrage. Les défauts de masques employés jusqu'à présent sont éliminés avec un masque en béton armé préfabriqué d'après la présente invention. La figure 1 représente en élévation (vue d'amont) (a) et en plan (b) le masque d'étanchéité selon l'invention, appliqué sur un barrage en BCR du type poids avec la face amont verticale. La figure 2, selon l'invention, représente en coupe verticale le masque du barrage en BCR (a), du barrage en enrochement (b) et du talus du lac en terrain karstique (c). On y voit les voûtes (1) et les contreforts (2), ainsi que les blocs (28) en béton classique qui servent de fondations du masque. Le barrage en BCR sur cette figure est un barrage-poids, à face amont oblique, mais il peut être aussi un barrage poids-voûte. La figure 3 représente, selon l'invention, une coupe perpendiculaire à la face amont du masque d'étanchéité en variante avec contrefort entièrement préfabriqué (2) et en variante avec contrefort bétonné sur place (24). On y voit aussi les aciers d'ancrage du contrefort à sa fondation ou à la partie du contrefort bétonnée sur place qui peut être aussi élargie pour augmenter la surface d'appui. La figure 4 représente un dispositif de joint (4) en coupe dans un plan verticale. Le joint (4) se trouve dans un plan incliné perpendiculaire à la face amont du barrage en BCR, à la face amont du barrage en enrochement ou au talus du lac. Ce joint (4) est dans un plan horizontal dans le cas ou la face amont du barrage en BCR est verticale. C'est dans tous les cas un joint qui se trouve entre deux voûtes préfabriquées qui sont l'une au dessus de l'autre. La figure 5 représente un dispositif de joint (5) qui se trouve dans le plan vertical en coupe perpendiculaire à la face amont du barrage en BCR. Le dispositif est pareil pour le joint correspondant du masque de barrage en enrochement et du masque de talus de lac. La figure 6, selon la présente invention, représente en coupe verticale deux voûtes (en partie) dont les génératrices sont parallèles à la face amont du barrage et un joint qui est dans le plan perpendiculaire à cette face. La face amont des voûtes est recouverte d'une membrane (25) collée au béton. La figure 7 représente, en coupe verticale, deux éléments (voûtes (1) et contreforts (2)) avec des ouvertures (21) dans les contreforts pour la communication derrière le masque, les trous (22) pour le boulonnage des passerelles, échafaudages etc, ainsi qu'un schéma de charpente métallique (23). Le masque d'étanchéité des barrages en BCR, des barrages en enrochement et des talus de lac en terrains karstiques, selon la présente invention, se comporte (Fig.3) de voûtes (1) et de contreforts (2) en béton armé préfabriqués ensemble. Au lieu d'être préfabriqués les contreforts peuvent être en partie ou entièrement bétonnés sur place (24). Les contreforts s'appuient sur le BCR du barrage auquel ils sont liés au moyen d'acier d'ancrage (3). Ils s'appuient sur l'enrochement à l'intermédiaire de semelles de fondation et sur les talus en calcaire avec ou sans semelles et ancrages (ces deux derniers non illustrés). Les joints dans le plan incliné (4) et dans le plan vertical (5) sont fermés et rendus étanches au moyen de dispositifs qui transmettent toutes les forces qui y agissent, les forces sismiques inclus. Dans les joints les deux fonctions, la transmission des forces et l'étanchéité, sont séparées. La transmission des forces s'effectue au moyen de coulis de ciment, de coulis de ciment avec sable fin et divers additifs, de coulis de mortier de résine époxyde ou d'autres liants ayant des résistances mécaniques suffisantes. On obtient l'étanchéité au moyen de joint d'étanchéité en matière synthétique qui sont posés tout fait, de matières synthétiques qui se forme en place, d'argile avec additifs et autres. Les éléments de fermeture de joints qui servent à transmettre les forces sont utilisés aussi pour l'égalisation des éléments préfabriqués en béton (voûtes et contreforts) suite à leur pose imparfaite. Selon la première variante de la présente invention, qui est la plus caractéristique au point de vue de dessins (fig.3, 4, 5 et 7) la figure 4 représente un dispositif de joint (en coupe) entre deux voûtes (le joint dans un plan perpendiculaire à la face amont du barrage) et la figure 5 un joint vertical entre les deux parties préfabriquées de contreforts (en coupe perpendiculaire à la face amont). Dans les joints (4) entre les voûtes on a formé un (6), deux (6) et (7) ou trois canaux (ce dernier cas non illustré), en fonction de l'épaisseur de la voûte. Dans les joints verticaux (5) on a formé deux (9) et (10) ou plusieurs canaux. Sur la face du joint entre les voûtes on forme un canal (8). Le joint entre les voûtes est fermé d'après les manières suivantes. La partie entre les canaux (6) et (7) ainsi que la partie aval du canal (6) est fermée avec un joint d'étanchéité en caoutchouc synthétique de forme (11) ou semblable avant d'être comprimés. Le joint à la face amont est fermé avec une matière synthétique. L'ouverture du joint entre (8) et (6) ainsi que la partie amont du canal (6) sont remplies de coulis de ciment (13) (avec ou sans agrégats fins). Le joint à la face aval est fermé avec du mortier de ciment ou du mortier de résine époxyde (14). L'ouverture du joint entre (7) et (14) est remplie aussi avec (13). La fermeture du joint à la face amont peut être protégée par de petites plaques en aluminium ou autre(l5). Le canal (7) est vide pour être rempli plus tard de coulis d'argile ou autre si nécessaire.Sur la figure 4 on voit un tuyau pour l'injection de coulis d'argile (16) préfabriqué ou fait avec une perceuse. Le joint vertical est fermé d'après les principes pareils ou semblables. La partie du joint entre la face amont et le premier canal (9) est remplit de coulis de ciment (17) avec agrégats fins. La partie entre (9) et (10) est fermée avec un joint d'étanchéité de forme (18) avant d'être comprimé entre les deux moitiés du contrefort. Le joint à la face amont est fermé (19) comme ce qu'il a été dit pour le joint entre deux voûtes (12) et protégé par un profilé (aluminium, caoutchouc épais ou autre) (20). Le canal (10) reste vide pour le contrôle ou pour être éventuellement rempli si nécessaire. Dans la moitié aval du contrefort on fait une ouverture (21) pour la communication entre intrados de voûtes et entre contreforts. Dans le cas du masque de barrage en BCR ces ouvertures servent en même temps pour le contrôle de la face amont du BCR aux endroits ou cette surface est couverte par les contreforts. Une série de perforations (22) de contreforts sert à placer des boulons qui tiennent des charpentes (23) à l'intérieur du masque. Ces charpentes métalliques amovibles servent à différentes tâches. On donne l'exemple du masque de barrage en BCR: a) Les charpentes métalliques servent comme échafaudage pour l'ajustement des voûtes et contreforts lors de leur pose, l'injection, le contrôle, et la réparation des joints, le contrôle de la face amont du BCR et autre. b) Dans le cas du bétonnage des contreforts sur place elles servent à soutenir les coffrages et le trafic. c) Dans le cas où le montage des voûtes et des contreforts préfabriqués précède le bétonnage du BCR avec un décalage d'une hauteur d'éléments préfabriquées elles servent à fixer l'élément suivant (voûte et contrefort) et à transmettre les pressions du béton frais au contrefort de l'élément préfabriqué qui est déjà ancré dans le BCR. d) Dans le cas où le montage d'éléments suit le bétonnage du BCR avec un décalage d'une ou plusieurs hauteurs d'élément elles servent à supporter tout le trafic concernant le travail de montage et de fermeture des joints. e) Les charpentes servent à faire une passerelle pour passer d'un élément de masque à l'autre en direction horizontale, et faire passer toutes sortes de câbles et tuyaux derrière le masques. f) Les charpentes métalliques sont posées et desservies par un ascenseur qui se déplace de la crête du barrage au fond du masque et d'un intrados de voûte à l'autre. Les fonds des intrados de voûtes (des piles d'éléments préfabriqués) sont relier par une rigole qui amène toute l'eau qui passe à travers le masque dans un petit puits, d'où elle traverse le barrage et sort à l'aval. Le rideau d'étanchéité pour les barrages en BCR est exécuté du fond de l'intrados des voûtes à partir des blocs (28) en béton sur lesquels repose le masque d'étanchéité préfabriqué, de sorte qu'on est dispensé de galerie pour les injections, les sorties de drainage, le contrôle et l'auscultation, les galeries sur toute la hauteur du barrage de même n'existant plus. Un tuyau collecteur, une rigole ou autre amène l'eau du rideau de drainage à travers les contreforts et le barrage à l'aval. Les masques d'étanchéité sont calculés et dimensionnés d'après les méthodes les plus récentes en statique et dynamique-sismique. Une seconde variante de la présente invention, diffère de la première en ce que le contrefort, au lieu d'être préfabriqué, comme le montre la figure 3 partie (2), est bétonnée sur place comme on le voit sur la figure 3 partie (24). Par conséquent le joint de la figure 5 n'existe pas. Selon une troisième variante de la présente invention, elle diffère de la première en ce que le joint (4) entre les voûtes n'a qu'un seul canal (6) avec la partie amont du joint remplie par du coulis de ciment avec additifs (13) et la partie aval fermée d'un joint d'étanchéité (11) ceci représentant une partie de la figure 4. Le joint vertical est pareil comme en première variante. Selon la quatrième variante de la présente invention le masque d'étanchéité est composé de voûtes avec un seul canal dans le joint entre les voûtes (comme en variante 3) et le contrefort est bétonné sur place (comme en variante 2). Selon une cinquième variante de la présente invention, représentée par la figure 6, les voûtes sont entièrement recouvertes de membrane synthétique (25) qui est collée au béton, (les joints recouverts aussi), avec le joint entre les voûtes muni d'un canal (26) et ce joint rempli de coulis de ciment (27), le joint vertical muni de deux canaux (9) et (10) et rempli aussi de coulis de ciment. Selon la sixième variante de la présente invention le masque d'étanchéité est composé de voûtes comme dans la cinquième variante avec les contreforts bétonnés sur place. Selon la septième variante de la présente invention le masque d'étanchéité se comporte de voûtes comme n'importe quelle variante précédente. Une partie de chaque moitié du contrefort, la partie qui sert d'appui de voûte, est préfabriquée et la partie qui est du côté de l'appui du contrefort est bétonnée sur place. De cette manière on adapte le contrefort à la surface accidentée et rugueuse du rocher. Le joint entre les parties préfabriqués du contrefort est fermé avec un des dispositifs mentionné dans la présente invention suivant la dimension de la partie préfabriquée du contrefort. Le masque d'après la présente invention peut être posé sur la face amont du BCR verticale ou plus ou moins inclinée (par exemple de 10:1 à 2:1) l'axe longitudinal du barrage pouvant être droit ou courbe. I1 peut être posé sur la face amont du barrage en enrochement et sur le talus calcaire de n'importe quelle inclinaison. REVENDICATIONS 1. Masque d'étanchéité pour les barrages en BCR, les barrages en enrochement et les talus de lacs de barrages en terrains karstiques caractérisé par des éléments préfabriqués en béton armé chaque élément se composant de voûte (1) et de contrefort (2) en béton armé préfabriqué ensemble, les contreforts s'appuyant sur le BCR (29), sur l'enrochement du barrage (30) ou sur le rocher du talus (31) auxquels ils sont liés au moyen d'aciers d'ancrage (3), le masque fondé sur des blocs de béton (28), les joints, munis de canaux (6), (7), (8), (9) et (10) entre chaque élément, sont fermés et rendus étanches au moyen de joint d'étanchéité (11) et (18) et de matière synthétique (12) et (19), de coulis de ciment avec additif (13) et (17), injecté à travers des tuyaux (16), la fermeture du joint à l'aval avec un mortier (14), la fermeture des joints (12) et (19) avec une protection (15) et (20), les canaux de contrôle (7) et (10) pouvant être remplis si nécessaire, les contreforts ayant des ouvertures (21) pour la communication derrière le masque et des trous (22) pour boulonner les charpentes métalliques (23). 2. Dispositif du masque d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé par les contreforts (24) armés et bétonnés sur place au moyen de coffrage. 3. Dispositif du masque d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé par un seul canal (6) dans le joint (4) entre les voûtes, la partie amont du joint remplie de coulis de ciment (13) et la partie aval fermée d'un joint d'étanchéité (11). 4. Dispositif du masque d'étanchéité selon la revendication 2 caractérisé par un seul canal (6) dans le joint (4) entre les voûtes, la partie amont du joint remplie de coulis de ciment (13) et la partie aval fermé d'un joint d'étanchéité (11), les contreforts étant armés et bétonnés sur place. 5. Dispositif du masque d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé par la face amont de la voûte (1) entièrement recouverte d'une membrane (25) en matière synthétique qui est collée au béton des voûtes, les joints (4) entre les voûtes et les joints (5) verticaux inclus, ces mêmes joints entre les voûtes (4) et verticaux (5) avec canaux (26), (9) et (10) remplis de coulis de ciment avec additif (27). 6. Dispositif du masque d'étanchéité selon la revendication 1 caractérisé par les joints entre les voûtes avec un canal (26), le joint rempli de coulis de ciment avec additif (27) et le contrefort armé et bétonné sur place. 7. Dispositif du masque d'étanchéité selon les revendications 1, 3, ou 5 caractérisé par le contrefort partiellement préfabriqué et l'autre partie bétonnée sur place.