Brevet FR2691204A1 — publié le 19931119

DISPOSITIF DE COFFRAGE POUR LB REALISATION D'UNE PAROI EN BETON, NOTANMINT D'UN TEL La présente invention est relative à un dispositif destiné en particulier à la réalisation de la paroi interne en béton d'un forage ménagé dans la roche d'un terrain ou d'une formation géologique, pour constituer dans celle-ci un tunnel réunissant sous terre deux versants opposés de ce terrain. On sait que, pour réaliser un tunnel dans un terrain rocheux, la solution consiste à forer ou excaver le terrain selon la direction du tunnel à former puis, une fois le passage ainsi créé, à revêtir la paroi interne de cette excavation par une épaisseur lisse de béton qui assure la tenue du terrain et délimite le passage interne dans le tunnel, réservé notamment à la traversée du terrain considéré par des piétons, des véhicules ou encore une voie ferrée. Comme pour toute élaboration d'une paroi en béton dans le domaine des travaux publics, il est nécessaire de disposer contre le terrain, dans la surface correspondante du tunnel, une épaisseur donnée d'un revêtement approprié, propre à rattraper les inégalités du forage à travers le terrain et également à former une couche continue selon le profil de la section du tunnel, d'une extrémité à 1' autre de celui-ci.A cet effet et comme il est usuel dans la technique de réalisation de telles parois en béton, il est nécessaire d'utiliser un coffrage de confinement, formé de cloisons métalliques, généralement appelées des banches, disposées à écartement donné de la surface du tunnel, pour délimiter un espace clos, égal à l'épaisseur de la paroi de béton à former, cet espace étant prévu pour être rempli d'un ciment liquide incorporant des agrégats, coulé en place et tel que, après durcissement et retrait des banches, la paroi finale de béton soit ainsi créée. De façon également connue, lorqu'il s'agit de réaliser une paroi de béton à l'intérieur de l'excavation d'un tunnel au travers d'un terrain rocheux, on utilise une structure porteuse pour les banches, propre à être mise en place dans le tunnel selon la direction de ce dernier, cette structure de longueur donnée supportant des cloisons qui sont articulées sur elle et qui, en position repliée, ne gênent pas l'introduction de la structure dans le tunnel alors que, en position dépliée, ces cloisons forment les banches indispensables à la réalisation de la paroi de béton, au contact de la surface interne de l'excavation, par coulée du béton liquide dans l'espace d'épaisseur appropriée délimitée entre ces cloisons et cette surface interne.Notamment, la structure porteuse comporte un châssis s'détendant horizontalement dans le tunnel, reposant sur des montants verticaux terminés par des chapes de support de roues ou analogues, permettant à la structure de se déplacer au voisinage de la surface interne du tunnel pour assurer, par stations successives la continuité de la paroi de béton à former. Avantageusement, le châssis supporte une voûte fixe et deux cloisons latérales articulées, symétriques l'une de l'autre de chaque côté de ce châssis, ces cloisons étant adaptées à se disposer parallèlement à la surface interne du tunnel pour délimiter avec la voûte fixe la continuité d'un coffrage retenant la coulée du béton liquide dans l'espace précité. Pour assurer le confinement du béton liquide coulé entre les banches, formées par la voûte et les cloisons articulées sur le châssis, entre ces éléments et la surface interne du tunnel, on réalise préalablement, sur le sol de ce dernier, une banquette d'appui, constituée d'un muret horizonal en maçonnerie, contre lequel viennent s'appliquer les extrémités inférieures des cloisons articulées sur le châssis, en fermant ainsi le volume réservé au béton liquide coulé dans l'espace entre banches et surface interne du tunnel.Toutefois, on conçoit immédiatement que ce béton liquide, lors de sa mise en place, exerce sur les extrémités des cloisons une réaction de poussée vers l'intérieur du tunnel, qu'il est difficile de contenir, sauf à rompre l'étanchéité relative du volume recueillant le béton liquide en empêchant la formation de la paroi entre la surface du tunnel et la face en regard des cloisons portées par la structure de support. Dans le cadre de ces solutions classiques, il convient d'ancrer l'extrémité des cloisons articulées sur le châssis vis-à vis de la maçonnerie formant la banquette d'appui et également de la roche qui constitue la surface du tunnel, comme représenté schématiquement et partiellement sur la Figure 1 du dessin annexé, où les références 1 désignent la surface interne de l'excavation contre laquelle est à former une paroi de béton, 2 le muret de maçonnerie formant la banquette, 3 une des cloisons articulées constituant une banche du coffrage de formation d'un mur de béton, l'extrémité inférieure 4 de cette banche étant appliquée sur la banquette pour délimiter le volume 5 à remplir de béton liquide et 6 un organe de support solidaire de la cloison 3.Dans une telle réalisation, préalablement à la coulée du béton dans l'espace ou volume 5, on réalise un ancrage de la cloison 3 par rapport à la paroi 1 au moyen d'une broche métallique 7, comprenant une extrémité filetée 8, arrêtée vis-à-vis de l'organe de support 6 de la cloison 3 et une extrémité opposée 9, filetée et solidarisée de la paroi sur une profondeur suffisante pour résister aux efforts exercés ultérieurement par le béton dans le volume 5. Une telle solution est complexe à mettre en oeuvre, longue et coûteuse, exigeant à chaque positionnement du châssis de support sur lequel les cloisons formant les banches sont articulées, d'utiliser des broches du genre précité, traversant la cloison pour se solidariser avec la surface interne du tunnel, avant que la paroi, une fois achevée consécutivement au durcissement du béton dans le volume réservé à cet effet et aux déplacements successifs du châssis de support dans le tunnel, ne soit définitivement séparée des banches, ce qui exige le retrait des broches et notamment de les dévisser par rapport à la roche dans laquelle elles ont été préalablement ancrées pour immobiliser les banches. La présente invention est relative à un dispositif de coffrage pour la réalisation d'une paroi en béton, notamment contre la surface interne de l'excavation d'un tunnel ménagé dans un terrain rocheux qui évite cet inconvénient, en permettant une mise en place commode, sûre et rapide des cloisons latérales formant les banches nécessaires au confinement du béton liquide coulé dans l'espace prévu entre ces cloisons et cette surface, ce dispositif permettant notamment de s'opposer efficacement, lors du durcissement du béton de la paroi, à la poussée vers l'intérieur du tunnel de ce béton, qui reste ainsi parfaitement maintenu contre la surface interne du tunnel. A cet effet, le dispositif considéré, pour former un coffrage de maintien d'une paroi de béton à réaliser à l'intérieur d'un volume de confinement délimité entre ce coffrage et la surface interne d'un tunnel foré ou excavé dans un terrain rocheux ou autre, au moyen d'un ensemble comportant une structure de support mobile selon la direction de ce tunnel pour être immobilisée successivement de place en place dans celui-ci, afin de permettre la formation d'une paroi continue selon toute la longueur du tunnel, ladite structure supportant une cloison de voûte supérieure fixe et, sur ses côtés latéraux, deux cloisons articulées, aptes à se replier vers l'intérieur du tunnel contre la structure de support pour le libre déplacement de cette structure et à se déplier pour se disposer au voisinage de la surface interne du tunnel, en contact avec une banquette d'appui fixe prévue sur le sol du tunnel, chaque cloison étant montée à pivotement sur un axe porté par la structure de support, se caractérise en ce que chaque cloison latérale est réunie à la structure par l'intermédiaire d'un vérin extensible, apte à exercer contre la paroi à former entre la cloison et la surface du tunnel un effort réglable, de manière à s'opposer à la poussée du béton liquide coulé dans le volume de confinement. De préférence et selon une caractéristique particulière de l'invention, chaque vérin extensible est réalisé en deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre, l'une de ces parties étant articulée sur une traverse horizontale de la structure de support et l'autre sur une platine de liaison avec l'extrémité inférieure de la cloison, à l'oppose de la banquette d'appui. Avantageusement, chaque vérin extensible est lui-même articulé sur un second vérin de pivotement, lui-même articulé sur la traverse autour de l'axe d'articulation de la cloison sur la structure de support, afin de permettre de replier ou déplier la cloison vis-à-vis de cette structure. Selon une autre caractéristique du dispositif selon l'invention, chaque cloison articulée comporte à son extrémité inférieure un joint d'étanchéité, propre à fermer le volume de confinement entre cette cloison et la banquette d'appui. Dans un mode de réalisation particulier, le joint d'étanchéité est un joint torique porté par la cloison et appliqué contre la banquette par la cloison elle-même. En variante, le joint d'étanchéité est constitué par une plaquette élastique montée en bout d'un tiroir coulissant porté par l'extrémité inférieure de la cloison. De préférence également, chaque cloison comporte des moyens d'immobilisation de celle-ci vis-à-vis de la banquette d'appui. Avantageusement, ces moyens sont constitués par un vérin à vis porté par la cloison et dont la tête réglable en hauteur porte sur une surface de réaction ménagée sur cette banquette. En outre, la structure de support est avantageusement aménagée pour comporter une plateforme solidarisée des traverses horizontales sur lequelles sont articulées les deux cloisons latérales, cette plateforme comprenant des montants verticaux portant des roues pour le déplacement de la structure sur le sol du tunnel. D'autres caractéristiques d'un dispositif de coffrage pour la réalisation d'une paroi en béton à l'intérieur d'un tunnel, apparaltront encore à travers la description qui suit d'un exemple donné, à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La Figure 1 illustre un détail de la réalisation d'une cloison formant banche d'un coffrage pour la formation d'une paroi de béton d'un tunnel, agencée conformément à l'état de la technique. - La Figure 2 est une vue en coupe transversale d'une excavation ménagée dans un terrain rocheux pour constituer un tunnel et dans laquelle est disposée une structure de support mobile munie d'un dispositif de coffrage selon l'invention. - La Figure 3 est une vue en coupe longitudinale à échelle plus réduite d'une partie du tunnel illustré sur la Figure 2, précisant l'agencement de la structure de support. - La Figure 4 est une vue à plus grande échelle des moyens permettant de replier et de déplier les cloisons formant banches de coffrage du dispositif selon l'invention. - Les Figures 5 et 6 illustrent respectivement deux variantes de réalisation de moyens d'étanchéité prévus à l'extrémité inférieure des cloisons articulées sur la structure de support. Comme on l'a déjà précisé, la Figure 1 illustre schématiquement une partie d'une cloison formant banche de coffrage pour la réalisation d'une paroi de béton contre la surface interne d'une excavation ménagée dans un terrain rocheux ou analogue 1, pour constituer un tunnel. A la partie inférieure de l'excavation est préalablement réalisée une banquette d'appui 2, formée d'un muret en maçonnerie. La cloison formant banche 3 est appliquée par son extrémité inférieure 4 contre le bord de cette banquette afin de délimiter entre elle et la surface interne du terrain 1 un volume de confinement 5, destiné à la coulée d'un béton liquide maintenu entre la cloison et la surface précitée, de telle sorte que, après durcissement de ce béton et retrait de la cloison 3, soit ainsi formé une paroi continue contre cette surface. On conçoit cependant que, lors de la mise en place du béton liquide et de la phase de durcissement de celui-ci dans le volume 5, s'exerce du fait du poids du béton dans ce volume contre la cloison 3 un effort notable qui, s'il n'est pas totalement contenu, va tendre à écarter la cloison de la surface à recouvrir par la paroi et laisser fuir le béton liquide, ce qui exige ensuite des opérations de déblaiement et entraîne une consommation de béton inutile. Pour éviter précisément que la cloison ne s'écarte de la banquette et assure convenablement l'étanchéité en cet endroit du volume de confinement 5, on prévoit dans la technique classique de munir la cloison d'une traverse de support 6 pour la mise en place d'une broche de fixation 7, comprenant une tête de réglage 8 par rapport à la traverse et à l'opposé, une extrémité filetée 9 qui vient s'ancrer dans la roche du terrain 1 en bloquant rigidement la cloison 3. Toutefois avec une telle solution, il est nécessaire à chaque mise en place de la cloison formant banche au fur et à mesure de la réalisation de la paroi de béton selon la longueur du tunnel, de retirer la broche 7 pour la remettre en place ultérieurement après déplacement correspondant de la cloison, ce qui constitue une opération longue et coûteuse, grevant sensiblement le prix de revient de la paroi de béton et le rendement de l'installation. Les Figures 2 et 3 illustrent un dispositif de coffrage réalisé conformément à l'invention et qui pallie ces inconvénients. Sur ces figures on retrouve une structure rocheuse 10 à travers laquelle a été foré ou excavé un passage 11 formant tunnel et contre lequel il convient de réaliser une paroi lisse de béton, continue sur toute la longueur de ce tunnel. A cet effet, on utilise une structure de support 12 comportant une plateforme horizontale 13 et des membrures de raidissement telles que 14 et 15 notamment. La plateforme 13 comporte par ailleurs sur chacun de ses côtés, des traverses 16 en extension, réunie chacune à la plateforme par un élément de liaison 17. Par ailleurs, cette plateforme comprend des montants verticaux 18, munis à leur extrémité inférieure de roues 18a d'appui sur le sol 19, permettant le déplacement de la structure de support 12 à l'intérieur du tunnel selon la direction de ce dernier. La structure de support 12 comporte une banche supérieure 20, formée par une cloison métallique fixe s'étendant à la façon d'une voûte parallèlement à la surface interne du passage 11 dans la partie haute du tunnel, en délimitant avec celle-ci un volume de confinement 21 destiné à la coulée d'un béton liquide pour former la paroi souhaitée contre la surface interne de ce passage. Des rambardes ou garde-fou 22 ainsi que des échelles d'accès 23 permettent au personnel de travailler sur la plateforme, notamment contre la voûte 20 et de monter sur la plateforme. Par ailleurs, sont articulées sur les traverses 16, deux cloisons latérales telles que 24 et 25, symétriques l'une de l'autre et dirigées respectivement vers les parties correspondantes de la surface interne, en prolongement de la banche supérieure 20. Chacune de ces cloisons 24 et 25 est articulée sur l'extrémité de la traverse 16 associée autour d'un axe, respectivement 24a et 25a. En outre, elle est associée à un vérin 26 de commande, formé de deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre, la première partie 27 étant articulée en 28 sur l'élément de liaison 17, prévu entre la traverse 16 et la plateforme 16, tandis que l'autre partie 29 est articulée sur un axe 30, porté par une platine d'appui 31 solidaire de l'extrémité inférieure de la cloison. Chacune des cloisons 24 et 25 est aménagée de telle sorte qu'elle comporte une arête inférieure 32, propre à venir en contact avec une surface 33 prévue dans une banquette d'appui 34, préalablement réalisée à la base du passage 11, comme la banquette 2 illustrée sur la Figure 1. Des moyens sont par ailleurs prévus pour immobiliser en position la cloison vis-à-vis de la banquette, constitués par un vérin à vis 35 porté par la cloison et dont la tête réglable est adaptée pour venir en appui sur la banquette 34. La commande du pivotement de chacune des cloisons 24 et 25 autour de leurs axes 24a et 25a, notamment pour permettre de replier ces cloisons vers l'intérieur du tunnel lorsque la structure de support 12 doit être déplacée dans celui-ci, ou au contraire pour déplier ces cloisons et les amener au contact de la banquette de la façon indiquée ci-dessus, afin de confiner le béton liquide dans le volume 21 pour la formation de la paroi, est réalisée au moyen d'un second vérin 36, articulé d'une part sur l'axe 24a ou 25a selon le cas, et d'autre part, autour d'un axe parallèle 37 prévu sur l'une des deux parties du vérin 26. Sur la Figure 3, on retrouve une partie des éléments de la structure de support 12 et des cloisons 20, 24 et 25 qu'elle comporte. Sur cette figure, on a également représenté en 38 une tuyauterie permettant d'alimenter en béton liquide le volume 21 pour la réalisation de la paroi. On conçoit toutefois que, lorsque les cloisons 24 et 25 sont appliquées contre les banquettes 33 qui leur font face, en délimitant ainsi le volume 21 recevant le béton liquide, il soit nécessaire d'assurer une étanchéité convenable, pour éviter que ce béton liquide ne s'échappe hors de ce volume au fur et à mesure de son remplissage, indépendamment de la pression exercée par l'arête inférieure 32 de chaque cloison contre la banquette sous l'effet d'un fluide de commande introduit dans la chambre 39 du vérin 26, en créant sur la platine 31 et par suite sur la cloison associée une réaction vis-à-vis de l'élément de liaison 17, en appliquant étroitement la cloison sur la banquette (Figure 4). Dans ce but, on prévoit avantageusement de munir chaque cloison articulée d'un joint d'étanchéité, notamment d'un joint torique 42 (Figure 5) ou encore d'un système à tiroir coulissant 44 comportant une plaquette d'appui étanche 45 venant au contact de la banquette 33, en étant montée à l'extrémité d'une tige de poussée 46, elle-même soumise à la pression d'un ressort 47. On réalise ainsi un dispositif de coffrage pour la réalisation d'une paroi en béton, notamment à l'intérieur d'un tunnel, qui évite les difficultés des montages classiques où les cloisons articulées formant banches de coffrage, doivent être associées à des moyens d'ancrage fixes dans la paroi rocheuse du tunnel pour résister aux efforts de poussée du béton coulé entre le coffrage et la surface interne du passage délimitant le tunnel. Avec le dispositif selon l'invention, tout l'effort exercé par la coulée du béton peut être progressivement repris dans la mesure juste nécessaire par un vérin hydraulique qui balance exactement la poussée créée, le retrait de la cloison formant banche pouvant être réalisée de façon immédiate par libération de ce vérin et commande simultanée d'un autre vérin accessoire de pivotement, basculant la cloison vers l'intérieur du tunnel, en particulier pour autoriser de façon très simple et immédiate le déplacement d'une structure de support au fur et à mesure de la formation de la paroi. Un tel dispositif est commode à mettre en oeuvre et très facile à entretenir, il présente surtout l'avantage de limiter de façon efficace les pertes de béton en rentabilisant au mieux l'installation. Bien entendu, il va de soi que 1 invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation décrit et représenté en référence aux dessins annexés ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de coffrage pour la réalisation d'une paroi en béton, notamment d'un tunnel,à l'intérieur d'un volume de confinement délimité entre ce coffrage et la surface interne du tunnel foré ou excavé dans un terrain rocheux ou autre, au moyen d'un ensemble comportant une structure de support (12) mobile selon la direction de ce tunnel pour être immobilisée successivement de place en place dans celui-ci, afin de permettre la formation d'une paroi continue selon toute la longueur du tunnel, ladite structure supportant une cloison de voûte supérieure fixe (20) et, sur ses côtés latéraux, deux cloisons articulées (24, 25), aptes à se replier vers l'intérieur du tunnel contre la structure de support pour le libre déplacement de cette structure et à se déplier pour se disposer au voisinage de la surface interne (11) du tunnel (10), en contact avec une banquette d'appui (33) fixe prévue sur le sol du tunnel, chaque cloison étant montée à pivotement sur un axe (24a, 25a) porté par la structure de support, caractérisé en ce que chaque cloison latérale est réunie à la structure par l'intermédiaire d'un vérin extensible (26), apte à exercer contre la paroi à former entre la cloison et la surface du tunnel un effort réglable, de manière à s'opposer à la poussée du béton liquide coulé dans le volume de confinement (21). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque vérin extensible (26) est réalisé en deux parties (27, 29) mobiles l'une par rapport à l'autre, l'une de ces parties étant articulée sur une traverse horizontale (16) de la structure de support (12) et l'autre sur une platine de liaison (31) avec l'extrémité inférieure de la cloison (24, 25), à l'opposé de la banquette d'appui (33). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque vérin extensible (26) est lui-même articulé sur un second vérin (36) de pivotement, lui-même articulé sur la traverse (16) autour de l'axe d'articulation (24a, 25a) de la cloison (24, 25) sur la structure de support (12), afin de permettre de replier ou déplier la cloison vis-à-vis de cette structure. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque cloison articulée (24, 25) comporte à son extrémité inférieure un joint d'étanchéité (42, 46), propre à fermer le volume de confinement (21) entre cette cloison et la banquette d'appui (33). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (42) est un joint torique porté par la cloison (24, 25) et appliqué contre la banquette par la cloison elle-même. 6 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (46) est constitué par une plaquette élastique montée en bout d'un tiroir coulissant (44) porté par l'extrémité inférieure de la cloison (24, 25). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque cloison (24, 25) comporte des moyens d'immobilisation (35) de celle-ci vis-à-vis de la banquette d'appui. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'immobilisation sont constitués par un vérin à vis. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la structure de support (12) est avantageusement aménagée pour comporter une plateforme (13) solidarisée des traverses horizontales (16) sur lequelles sont articulées les deux cloisons latérales (24, 25), cette plateforme comprenant des montants verticaux (18) portant des roues pour le déplacement de la structure sur le sol (19) du tunnel.