Brevet FR2698114A1 — publié le 19940520

La présente invention est relative à un procédé de réalisation d'une assise de camarteaux dans des terrains, dont notamment la portance est médiocre ou inégale, destinés au support d'un tablier en un seul tenant, apte à soutenir une voie ferrée pendant que sont menés des travaux d'excavation sous cette dernière, notamment pour la mise en place d'un passage transversal en dessous de ce tablier. L'invention concerne également une installation assurant la mise en place des camarteaux et du tablier, conformément à ce procédé. Dans les solutions classiques adoptées jusqu'à présent pour répondre à un tel objectif, la méthode la plus courante consiste à réaliser, de part et d'autre de la voie et de chaque côté de la zone dans laquelle doit être ménagé le passage transversal, des trous de large diamètre et de grande profondeur, forés verticalement dans le sol et dans lesquels on coule du béton liquide présentant une viscosité appropriée, de manière à constituer, après durcissement de ce dernier, des pieux de support, disposés dans un plan transversal de façon symétrique de chaque côté de la voie qui s'étend horizontalement.Une fois ces pieux construits, la méthode consiste à effectuer une fouille au droit de ces pieux et à disposer sous la voie préalablement sectionnée de chaque côté de la zone délimitant le passage transversal, de part et d'autre des pieux dans la direction de la voie, des camarteaux d'appui, sur lesquels sont ensuite disposés des tabliers auxiliaires de longueur réduite, permettant de reconstituer la voie sur ces derniers. En variante, si la dimension transversale du passage à réaliser n'est pas trop importante, on peut éviter de couper les voies, celles-ci étant alors associées à des organes de raidissement qui s'détendent parallèlement à ces voies en travers du passage à ménager sous ces dernières. Sous les tabliers auxiliaires précités, il est alors possible d'évacuer le terrain entre les camarteaux jusqu'à la partie supérieure des pieux, puis de construire sur ces derniers, transversalement à la direction de la voie, un chevêtre d'appui s'étendant perpendiculairement à la voie sous chacun de ces tabliers auxiliaires. Les étapes qui précèdent permettent donc de disposer de chaque côté du passage transversal sous la voie, de deux chevêtres d'appui parallèles, la méthode connue consistant, en phase finale, à sectionner à nouveau la voie au droit de ces deux chevêtres, puis à mettre en place sur ceux-ci un tablier auxiliaire de grande longueur qui s'étend d'un chevêtre à l'autre, au-dessus du passage transversal, la voie pouvant être alors reconstituée de façon définitive d'une extrémité à l'autre sur le dessus de ce tablier. La dernière phase du procédé classique consiste alors à éliminer le terrain sous le tablier auxiliaire de grande longueur entre les camarteaux de support de ce dernier, notamment pour réaliser le passage transversal souhaité, par toute méthode appropriée et notamment par celle connue sous le nom "d'autofonçage", qui consiste à foncer sous le terrain l'un vers l'autre deux cadres préconstitués, en béton, de profil adapté, tirés mutuellement en rapprochement sous la voie au moyen de câbles de traction et de vérins judicieusement disposés. Une telle méthode de formation et de mise en place des chevêtres est longue à mettre en oeuvre, en exigeant tout d'abord, après fabrication des pieux de chaque côté de la voie, la mise en place de deux camarteaux provisoires d'appui des deux tabliers auxiliaires courts ou d'organes de support des voies analogues, avant que ne soient fabriqués les chevêtres transversaux au droit de ces pieux et enfin, après enlèvement de ces tabliers auxiliaires et sectionnement de la voie, à mettre en place un tablier auxiliaire de grande longueur sur lequel la voie est finalement reconstituée pendant la durée des travaux nécessaires à la réalisation du passage transversal sous la voie. La présente invention concerne un procédé pour réaliser un dispositif d'assise de camarteaux aptes à supporter directement une voie ferrée au-dessus du passage à réaliser, en éliminant ainsi les étapes intermédiaires de mise en place des tabliers auxiliaires courts ou supports analogues, de fabrication des chevêtres sous ces tabliers auxiliaires ou supports, puis de pose de ces chevêtres, après enlèvement de ces tabliers, d'un tablier unique de grande longueur sur lequel la voie ferrée peut être reconstituée. L'invention vise donc un procédé qui facilite la mise en place d'un tel tablier auxiliaire de grande longueur, propre à supporter efficacement la voie ferrée pendant la réalisation d'un passage transversal sous celle-ci, en évitant les étapes intermédiaires nécessitées dans les solutions classiques, qui sont généralement longues, coûteuses et souvent délicates à malAtriser. A cet effet, le procédé selon l'invention, pour la réalisation d'une assise de camarteaux destinés à l'appui d'un tablier auxiliaire de grande longueur pour le support d'une voie ferrée, se caractérise en ce qu'il consiste à forer dans le sol sous la voie au plus près de celle-ci, de part et d'autre de l'emplacement d'un passage transversal à réaliser sous cette voie, des trous destinés à créer des poteaux fixes réalisés dans ces trous par la technique d'injection connue d'un ciment fluide ou d'un béton liquide à pression élevée, dite du "jet grouting", à disposer sur les poteaux ainsi obtenus, après sectionnement de la voie au droit de ces pieux, des camarteaux d'appui reposant sur ceux-ci, à enlever la voie entre les camarteaux puis à déposer directement sur ces derniers le tablier auxiliaire après avoir retiré entre les poteaux le volume de sol correspondant à la mise en place de ce tablier. On sait que la technique du "jet grouting", consiste à forer dans le sol un trou de faible diamètre et de profondeur appropriée au moyen d'un outil rotatif, muni à son extrémité inférieure qui pénètre dans le sol d'un trépan ou autre mécanisme de forage équivalent, de façon à pénétrer dans les couches successives de ce sol jusqu'à la profondeur souhaitée, le trou réalisé pouvant être à axe vertical ou le cas échéant présenter une direction légèrement inclinée, selon la nature du terrain à traverser, et/ou la direction et l'importance de la reprise des efforts de freinage des trains se déplaçant sur la voie ferrée. Une fois le trou étroit ainsi réalisé, la technique consiste, par l'axe de l'outil, à injecter dans le sol un coulis de ciment fluide ou un béton liquide, sous pression élevée, en même temps l'outil est progressivement relevé depuis le fond du trou jusqu'à la surface du sol tout en poursuivant sa rotation, de telle manière que le coulis de ciment soit projeté latéralement dans le sol à partir du trou préalablement formé, en se répandant parmi les couches de terrain de façon à rigidifier ces dernières progressivement depuis le bas du trou jusqu'à sa partie supérieure, en réalisant ainsi après durcissement du béton, une structure particulièrement dense et solide formée dans chaque trou d'un pieu de béton rigide intimement lié à son environnement dans le sol, le béton liquide coulé et injecté sous pression remplissant tous les interstices ou fissures qui se présentent dans le terrain selon la hauteur trou réalisé. Le procédé selon l'invention consiste donc à utiliser cette technique connue pour former sous la voie ferrée, de chaque côté de l'emplacement du passage transversal à réaliser sous celleci, des organes de support se présentant sous la forme de pieux rigides en béton durci, sur lesquels pourront reposer des camarteaux à même à être directement posés sur de tels organes à leur partie supérieure, pour faire ensuite reposer sur ces camarteaux un tablier auxiliaire de grande longueur, s'étendant audessus du passage à former et sur lequel la voie ferrée, coupée pendant le temps juste nécessaire à la mise en place des camarteaux et à la pose sur ceux-ci du tablier auxiliaire, peut ensuite être rapidement reconstituée pour rétablir le trafic ferroviaire, celuici n'ayant été interrompu que pendant une période très brève. Comme déjà précisé, les pieux en béton durci ainsi obtenus peuvent s'étendre verticalement dans le sol ou bien présenter une inclinaison sur la verticale, notamment lorsque l'ouvrage doit pouvoir résister et absorber les efforts de freinage des trains qui circulent sur la voie ferrée, notamment dans sa partie supportée par le tablier auxiliaire reposant lui-même par l'intermédiaire des camarteaux sur ces pieux. De préférence, les camarteaux d'appui du tablier auxiliaire reposent sur les organes de support créés sous la voie par "jet grouting" à une distance sous le niveau de cette voie correspondant à l'encoffrement de ce tablier. D'autres caractéristiques du procédé selon l'invention apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - Les Figures la à 1f illustrent schématiquement les diverses étapes nécessaires à la mise en oeuvre de la méthode classique permettant la dépose d'un tablier de grande longueur pour le support d'une voie ferrée au-dessus d'un emplacement dans lequel doit être ultérieurement réalisé un passage transversal sous cette voie. - Les Figures 2a à 2c illustrent les étapes du procédé selon l'invention, mis en oeuvre au moyen d'un dispositif d'injection sous pression de béton liquide pour la formation des pieux ou organes de support des camarteaux sous la voie. - La Figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle d'une variante du dispositif représenté sur la Figure 2. Sur la Figure la, les références 1 et 2 désignent schématiquement une voie ferrée constituée dans l'exemple considéré de deux voies parallèles, reposant sur des traverses 3 en appui sur le sol 4 par l'intermédiaire d'un ballast 5 (voir Figure lb, lc par exemple), la voie étant prévue pour s'étendre au-dessus d'un passage transversal 6 (Figure 1f à réaliser sous celle-ci). Selon le procédé classique, la réalisation des étapes nécessaires à l'établissement de ce passage 6 sont les suivantes Dans un premier temps (Figure la), on sectionne chacune des voies sur une certaine largeur, en 7 et 8 par exemple, de chaque côté de l'emplacement du passage 6 et on enlève une partie du terrain 4 sous la voie au droit des parties sectionnées sur une profondeur suffisante pour disposer au fond de chacune des excavations ainsi effectuées de part et d'autre du passage, des camarteaux d'appui 9 (Figure lb) sur lesquels sont ensuite disposés des tabliers auxiliaires 10 (Figure lc) de longueur réduite, correspondant sensiblement à celle des parties sectionnées de la voie. Celle-ci peut alors être provisoirement rétablie sur ces tabliers auxiliaires reposant eux-mêmes sur leurs camarteaux.En variante, si le passage transversal 6 présente une largeur qui n'est pas trop importante, le sectionnement des voies 1 et 2 peut être évité, en associant à celles-ci selon la dimension correspondante de ce passage, des raidisseurs (non représentés) qui permettent de les soutenir en améliorant leur rigidité, même lorsque, pour la construction de l'ouvrage, le terrain sous ces voies dans le passage 6 est déblayé avant la mise en place de tabliers auxiliaires de la façon indiquée ci-après. Dans l'étape suivante en effet (Figure ld), on fore de chaque côté de la voie au-delà des tabliers auxiliaires deux trous de grand diamètre, de chaque côté de la voie, de part et d'autre de l'emplacement du passage 6 (le cas échéant et selon la nature du terrain, on peut prévoir de forer un nombre plus important de tels trous), puis on réalise l'injection d'un coulis de ciment ou de béton liquide dans ces trous afin d'obtenir dans ceux-ci des pieux tels que 11 et 12 qui s'étendent dans le sol jusqu'à une profondeur convenable selon la nature du terrain 4 et des charges à supporter. On procède ensuite, sous les tabliers auxiliaires 10 qui supportent la voie, à une fouille du terrain, respectivement en 13 et 14, sous les emplacements 7 et 8, de manière à mettre à nu l'extrémité supérieure des poteaux 11 et 12 sous la voie 2 (Figure le). A cet instant, il devient possible de réaliser toujours sous la voie dans chacune des excavations 13 et 14, un chevêtre transversal 15, qui forme une traverse de liaison au-dessus des deux pieux 11 et 12, cette traverse s 'étendant perpendiculairement à la direction de la voie 2. Dans l'étape qui suit, on sectionne à nouveau la voie en 16 et 17 sur une distance qui s'étend d'une extrémité à l'autre du passage 6. On enlève les tabliers auxiliaires 10 et les camarteaux 9 puis, après avoir terrassé le terrain 4 sur une profondeur juste suffisante, on vient encoffrer dans le sol un tablier auxiliaire de grande longueur 18 dont les bords 19 et 20 viennent en appui sur les chevêtres 15 précédemment réalisés au-dessus des pieux d'appui (Figure lof). Sur ce tablier auxiliaire, la voie 2 peut être reconstituée dans sa partie 21 préalablement coupée, tandis que, sous ce tablier peut alors être formé le passage 6, par toute technique connue, notamment par "autofonçage" (Marque déposée). Une telle méthode en elle-même classique dans la technique, présente des inconvénients en raison du nombre des opérations successives à réaliser. En outre, lorsque le terrain est peu consistant, les camarteaux disposés en fond de fouille pour le support des tabliers auxiliaires risquent d'entre en appui imparfait du fait des tassements du terrain, ce qui peut poser de graves problèmes pour rattraper les niveaux nécessaires. Selon l'invention, pour éviter ces inconvénients, on réalise alors de part et d'autre de la voie 30, au plus près des rails 31 reposant sur les traverses 32, de préférence quatre trous, disposés deux par deux de chaque côté de la voie et respectivement représentés par paires, sur chacun de ces côtés, sous les références 33 et 34 (Figure 2a), ces trous de faible diamètre étant forés à profondeur appropriée au moyen d'un outil 35 muni en bout d'un trépan rotatif ou analogue 36 (Figure 2b). Selon la nature du terrain 37 sous la voie 30, les trous 33 et 34 sont réalisés verticalement ou avec une certaine inclinaison, comme schématisé en 34a par exemple sur cette figure. Une fois les trous effectués, on injecte dans chacun des trous 33 et 34, par l'axe de l'outil 35 à travers le trépan rotatif 36 de celui-ci, lorsque l'outil a atteint une profondeur convenable, un coulis de ciment fluide ou de béton liquide à haute pression, qui se répand latéralement dans le sol 37, en même temps que l'outil 35 est progressivement relevé, l'injection de ciment ainsi réalisée créant sous la voie 30, au droit de chacun des trous correspondants, une structure de béton 38, analogue à un poteau ou pieu de notablement plus petit diamètre que ceux désignés en 11 et 12 dans l'art antérieur selon la Figure 1, toutes les opérations ainsi menées ne nécessitant à aucun moment au cours de celles-ci, de sectionner la voie. En revanche, lorsque l'outil 35 est extrait du sol, les structures 38 de béton, une fois ce dernier convenablement rigidifié, permettent, dans un laps de temps aussi réduit que nécessaire, de couper la voie 30 en 39, de part et d'autre de l'emplacement du passage 40 à réaliser sous cette voie, puis après avoir terrassé le terrain sous la partie ainsi sectionnée et retirée, de procéder à l'encoffrement d'un tablier de support auxiliaire 41, de grande longueur, surmontant la totalité de l'emplacement précédent, ce tablier venant reposer sur les structures de béton 38 ou par l'intermédiaire de camarteaux 42 (Figure 2c) préalablement mis en place, avec le cas échéant interposition d'une couche de grave-ciment ou autre matériau convenable analogue, interposée entre l'extrémité supérieure des poteaux ou structures de béton 38 et le camarteau 42 correspondant, reposant lui-même sur ces poteaux. Dans la dernière étape, la voie 30 peut alors être reconstituée sur le tablier 41 pour permettre la reprise du trafic, pendant que le passage 40 est réalisé sous la voie, par tout procédé approprié, notamment par "autofonçage". La Figure 3 illustre une variante de réalisation de l'outil 35 qui, après avoir réalisé dans le sol 37 par son trépan 36 le trou 34 (ou 33), est prévu pour permettre l'injection du ciment ou béton liquide dans ce dernier afin de former, de la façon décrite ci-dessus, le poteau 38 assurant une fois achevé le support du camarteau d'appui du tablier auxiliaire. Dans cette variante, l'outil 35 comporte deux tubes coaxiaux, respectivement 44 et 45, délimitant entre eux un espace annulaire 46. Dans l'axe du tube interne 45, est montée une tige rotative 47, coaxiale, à l'extrémité de laquelle est fixé le trépan 36, cette tige ménageant entre elle et la surface en regard du tube 45 un second espace annulaire 48. Dans celui-ci, peut être injecté, sous une pression très élevée, de l'ordre de 600 bars par exemple, un mélange d'eau et d'air comprimé, apte à produire par l'orifice de sortie 49 ménagé à l'extrémité du tube 45, des jets dirigés latéralement et dont la puissance permet de fracturer et d'homogénéiser le terrain dans la région environnante et par suite de refouler celui-ci vers la partie supérieure de l'outil 35, dans l'espace annulaire 46. Une telle conception de l'outil 35 permet en particulier, par injection dans l'espace 48 d'un tel mélange d'air et d'eau sous très forte pression, d'obtenir une certaine désagrégation du sol, en particulier lorsque celui-ci est de mauvaise qualité, les particules et autres fragments produits étant renvoyés vers la surface du sol 37. La mise en oeuvre de l'outil 35 consiste dans ces conditions, dans un premier temps à l'aide du trépan 36 monté à l'extrémité de la tige rotative 47, d'effectuer dans le sol un trou 34 de diamètre approprié, dans lequel est mis en place au fur et à mesure de la formation de ce trou le tube 44, rigide mais de préférence réalisé en un matériau ne présentant pas une forte résistance à la rupture, par exemple en un matériau plastique convenable, du genre polypropylène ou analogue. Lorsque la profondeur du trou 34 est suffisante, on injecte par l'intérieur de la tige 47, à travers des orifices 50 ménagés dans cette dernière au voisinage du trépan 36, c'est-à-dire à proximité de son extrémité inférieure, un coulis de ciment fluide ou un béton liquide sous une pression appropriée, ce ciment venant ainsi remplir progressivement le trou 34 au fur et à mesure que l'on relève la tige 47, pour former le poteau 38. Mais dans l'exemple illustré sur la Figure 3, où l'on suppose que le sol 37 dans lequel est foré le trou 34 de la manière indiquée ci-dessus, est de mauvaise qualité, on prévoit avantageusement de réaliser dans le sol, préalablement à la création du poteau 38, une désagrégation partielle du terrain et une évacuation des fragments de celui-ci, de manière à ce que le coulis de ciment délivré par les orifices 50 se répande de façon homogène. Dans ce but, le mélange d'air et d'eau sous très haute pression délivré par l'orifice de sortie 49 à l'extrémité de l'espace annulaire intermédiaire 48, vient travailler le terrain, en formant un mélange plus ou moins fluide qui, sous la pression, remonte dans l'espace 46 vers la partie supérieure de l'outil 35 à l'extrémité correspondante du trou 34, cette désagrégation du terrain sous l'effet des jets ainsi produits se déplaçant progressivement du bas vers le haut du trou au fur et à mesure que l'on relève la tige 47 et le trépan 36, avec formation concomitante par la technique classique du "jet grouting" du poteau 38 avec le coulis de ciment ou de béton délivré par les orifices 50.A noter qu'au fur et à mesure du relèvement de la tige 47, les jets formés par le mélange d'air et d'eau sous très haute pression délivré par l'orifice 49, provoquent simultanément, avec la désagrégation du sol, une destruction progressive du tube de matière plastique 44, jusqu'à la partie supérieure du trou. A son extrémité haute, la tige 47 est réunie à un distributeur 51, commandé par un mécanisme de réglage de son débit 52, alimentant la partie intérieure creuse de la tige 47 avec le coulis de ciment ou de béton liquide. Simultanément, l'espace 48 entre la tige 47 et le tube 45 est parcouru par le débit d'air et d'eau sous haute pression, tandis que le terrain évacué vers le haut dans l'espace 46 est finalement recueilli et éliminé vers une décharge (non représentée) par une goulotte latérale 53, aménagée de telle sorte que le ballast sur lequel repose la voie 30, audessus de la surface du sol 37, ne soit pas souillé par le béton liquide ou les fragments de terrain évacués par l'espace 46, qui remontent à l'intérieur du tube 44 au fur et à mesure de la formation du poteau 38 par relèvement de la tige creuse 47. Quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient ainsi la formation sous la voie de poteaux allongés, constituant des structures d'appui de la voie, la mise en place du tablier auxiliaire sur des camarteaux de support, reposant eux-mêmes sur ces structures ne nécessitant qu'une immobilisation de la voie très limitée dans le temps, avec un minimum d'interventions et des coûts de réalisation notablement moins élevés que dans la solution classique, la formation de telles structures d'appui en béton durci en forme de poteaux aménagés dans le sol, n'exigeant aucune intervention complémentaire, le béton s'infiltrant directement dans les couches du terrain en les rigidifiant in situ. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de mise en oeuvre plus spécialement décrit et représenté ci-dessus ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la réalisation d'une assise de camarteaux (42) destinés à l'appui d'un tablier auxiliaire (41) de grande longueur pour le support d'une voie ferrée (30), caractérisé en ce qu'il consiste à forer dans le sol (37) sous la voie au plus près de celle-ci, de part et d'autre de l'emplacement d'un passage transversal (40) à réaliser sous cette voie, des trous (33, 34) destinés à créer des poteaux fixes (38) réalisés dans ces trous par la technique d'injection connue d'un ciment fluide ou d'un béton liquide à haute pression, dite du "jet grouting", à disposer sur les poteaux ainsi obtenus, après sectionnement de la voie au droit de ces pieux, des camarteaux d'appui reposant sur ceux-ci, à enlever la voie entre les camarteaux puis à déposer directement sur ces derniers le tablier auxiliaire après avoir retiré entre les poteaux le volume de sol correspondant à la mise en place de ce tablier. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les camarteaux (42) d'appui du tablier (41) reposent sur les poteaux fixes (38) créés sous la voie à une distance juste nécessaire à l'encoffrement du tablier et des camarteaux (42). 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les camarteaux reposent sur les poteaux fixes, avec interposition d'une couche (43) de grave-ciment ou matériau analogue. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les trous (33, 34) dans lesquels sont réalisés les poteaux (38) sont obtenus au moyen d'un outil (35) comprenant une tige à l'extrémité de laquelle est prévu un trépan rotatif (36), et à travers laquelle, lors de la remontée de l'outil, est injecté le coulis de ciment fluide ou de béton liquide à haute pression, délivré dans le sol à travers des orifices (50) ménagés dans la tige au voisinage du trépan. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau du sol (37) dans les trous (33, 34) est préalablement évacué vers l'extérieur de ces trous par un tube (44) mis en place avant l'injection du coulis de ciment ou de béton liquide à haute pression, notamment sous l'effet d'un débit d'air et d'eau introduit également à très haute pression dans l'outil coaxialement à la tige d'injection du coulis ou du béton et injecté latéralement dans le sol pour désagréger celui-ci, au fur et à mesure de la remontée de l'outil. 6 - Assise de camarteaux réalisée par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7 - Outil à trépan rotatif, réalisant l'injection d'un coulis de ciment fluide ou de béton liquide à haute pression dans un trou créé préalablement dans le sol par l'outil, et le cas échéant d'un débit d'air et d'eau, pour la réalisation du procédé selon l'une des revendications 4 ou 5.