Brevet FR2706498A1 — publié le 19941223

PROCEDE DE REALISATION D'UN OUVRAGE D ' ART VOUTE SOUS REMLAIà, MAXEAGEANT UN PASSAGE La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un ouvrage d'art voûté sous remblai, de section importante, c'est-à-dire pouvant aller de 15 à 120 m2, aménageant un passage pour une route ou un cours d'eau, par exemple. On connaît de réaliser de tels ouvrages à structure déformable, tels que des buses métalliques, ou au contraire à structure très rigide, tels que des ouvrages à structure dite "en cadre fermé", "à voûte mince" ou "à voûte massive". Le premier type d'ouvrages présente les avantages suivants: - possibilité de supporter de fortes hauteurs de remblai, pour les ouvrages de petites dimensions; - peu de sensibilité aux tassements différentiels du remblai, grâce à leur grande déformabilité; - possibilité de construction sur des sols de fondation de qualité moyenne; - rapidité d'exécution; et - économie lors de la construction. Toutefois, ce type d'ouvrages présente les inconvénients suivants: risque de corrosion à long terme, et même à moyen terme dans certains cas; - risque d'instabilité au moment du remblayage de l'ouvrage, qui doit être exécuté avec précaution; - section de l'ouvrage limitée sous forte hauteur de remblai; et - aspect visuel médiocre aux extrémités de l'ouvrage, o la tranche mince et de forme ondulée de la buse est visible. Le deuxième type d'ouvrages précités, c'est-à-dire à structure rigide, présente les avantages d'être résistant dans le temps et d'avoir une présentation esthétique mais les inconvénients de nécessiter de bons sols de fondation, d'avoir une sensibilité certaine aux tassements différentiels du terrain, de ne pouvoir supporter qu'une hauteur de remblai limitée et d'avoir un prix de revient élevé, compte tenu de l'échantillonnage important de ses éléments constitutifs. Par ailleurs, pour solutionner les problèmes liés au coulage sur place du béton, il est connu d'utiliser des éléments préfabriqués en usine pour réaliser l'ouvrage, qui sont transportés sur le chantier avant d' être assemblés les uns aux autres puis recouverts de remblai. Les éléments couramment utilisés présentent toutefois les inconvénients d'être difficiles à transporter car très encombrants, et surtout très lourds. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé de construction d'ouvrages d'art tels que précités, au moyen d'éléments préfabriqués, qui permette une construction plus facile, plus rapide et moins chère qu'avec les procédés connus. Ce procédé consiste à aménager des moyens d'ancrage sur la paroi extérieure d'au moins certains des éléments permettant de constituer l'ouvrage, à assembler ces éléments, à remblayer les côtés de l'ouvrage par couches successives venant chacune à hauteur des moyens d'ancrage inférieurs, en insérant, entre chaque couche, des bandes ou nappes en matériau apte à être immobilisé par friction entre deux couches de remblai, ces bandes ou nappes étant fixées auxdits moyens d'ancrage inférieurs et placées sensiblement perpendiculairement à l'axe de l'ouvrage, et à terminer le remblayage une fois la partie supérieure de l'ouvrage atteinte. Ces bandes assurent 1 'ancrage des éléments constituant l'ouvrage dans le remblai et absorbent une part importante des efforts exercés sur lui par le remblai. Dès lors, les éléments constituant l'ouvrage peuvent avoir une résistance intrinsèque moindre que les éléments couramment employés sans ancrage pour un ouvrage de section équivalente, sans risque de flexion ou fissuration de leur partie amenée à subir les efforts les plus importants. En pratique, ces éléments peuvent avoir une épaisseur environ deux fois moindre que celle des éléments classiques correspondants, pour un ouvrage de même section. Le gain en matériau et en poids est donc très important, ce qui permet de réaliser un tel ouvrage rapidement, facilement et à un coût bien inférieur à celui d'un ouvrage classique. Le transport des éléments préfabriqués est lui-même grandement facilité. Idéalement, les bandes ou nappes sont disposées radialement par rapport à l'ouvrage. Toutefois, pour des raisons de facilité de mise en oeuvre, elles sont de préférence disposées horizontalement, de part et d'autre de l'ouvrage. Les bandes ou nappes peuvent être en tout matériau approprié; ce matériau peut être rigide, par exemple métallique, mais il présente de préférence une certaine souplesse pour pouvoir s'adapter aux tassements différentiels des remblais, ces derniers étant compactés entre chaque couche. Il peut s'agir par exemple de bandes de polyester enrobées de polyéthylène. Ce matériau peut également être ajouré ou présenter des aspérités augmentant son accrochage dans les remblais. Notamment, il peut être en forme de grillage de polyéthylene, du type de celui commercialisé sous la marque "TENSAR". Les éléments préfabriqués peuvent être en béton armé mais aussi en acier, fonte ou autre matériau approprié. La structure de l'ouvrage peut, quant à elle, varier en fonction des hauteurs de remblai ou de la nature du sol d'assise. Notamment, la paroi voûtée peut reposer soit sur un radier, soit sur des semelles d'appui indépendantes; elle peut être réalisée en plusieurs éléments, ces éléments pouvant être assemblés fixement les uns aux autres ou par l'intermédiaire de liaisons à rotules leur donnant un certain degré de jeu les uns par rapport aux autres, afin que l'ouvrage puisse s'adapter aux tassements différentiels des remblais. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, un ouvrage d'art pouvant être construit par le procédé qu'elle concerne. La figure 1 en est une vue en coupe axiale; la figure 2 en est une vue en perspective, en cours de construction; les figures 3 et 4 en sont des vues de détail, en coupe axiale; et les figures 5 à 8 sont des vues de variantes de réalisation. Les figures représentent un ouvrage d'art 1 destiné à être placé sous du remblai 2, comprenant une paroi voûtée 3 délimitant un passage 4 pour une route ou un cours d'eau, par exemple. Il s'agit d'un ouvrage 1 à section transversale relativement importante, pouvant occuper une surface de 15 à 120 m2. L'ouvrage 1 particulier représenté au dessin comprend deux semelles longitudinales d'appui 5, sur lesquelles des éléments cintrés 6 constituant chacun une moitié de la paroi voûtée 3 de l'ouvrage i sont destinés à prendre appui. Les semelles 5 sont réalisées en béton armé et, la plupart du temps, sont coulées sur place directement sur le sol d'appui, après préparation convenable de celui-ci. Elles peuvent également être préfabriquées et transportées sur le chantier. Les éléments cintrés 6 sont préfabriqués en usine et transportés sur le chantier. Comme le montrent les figures 1 et 2, ces éléments 6 comprennent des boucles métalliques 7 fixées à eux et faisant saillie de leur paroi extérieure, à différentes hauteurs de celle-ci. Chaque boucle 7 est destinée à recevoir, par fixation ou par engagement à travers elle, une bande 10 ou une partie d'une nappe de matériau apte à être immobilisé par friction entre deux couches de remblai 2 successives. Par exemple, ce matériau peut être constitué par un grillage de polyéthylène tel que celui commercialisé sous la dénomination "TENSAR". Ainsi que cela apparaît sur les figures, le procédé selon l'invention consiste, une fois le sol d'appui préparé et les semelles 5 et éléments 6 assemblés, à remblayer une première couche 2a de remblai 2 de part et d'autre de l'ouvrage 1 jusqu'à hauteur des boucles 7 inférieures, à compacter convenablement cette couche 2a de remblai 2, à fixer aux boucles 7, ou à engager derrière elles, les bandes ou nappes 10 précitées, à placer ces bandes ou nappes 10 horizontalement sur la couche 2a de remblai 2, à remblayer une nouvelle couche 2b de remblai 2 jusqu'aux boucles 7 suivantes, et à répéter les différentes opérations indiquées ci-dessus jusqu'à hauteur de la partie supérieure de l'ouvrage 1. Le remblai 2 de couverture est ensuite mis en place sur le dessus de ce dernier. Ces bandes ou nappes 10 assurent l'ancrage des éléments 6 dans le remblai 2 et absorbent une part importante des efforts exercés sur 1' ouvrage par le remblai. Dès lors, les éléments 6 constituant l'ouvrage peuvent avoir une résistance intrinsèque moindre que les éléments couramment employés sans ancrage dans le sol pour la réalisation d'un ouvrage de section équivalente, sans risque de flexion de la partie située entre le tiers et les deux-tiers de leur paroi voûtée, qui est amenée à subir les efforts les plus importants. En pratique, ces éléments 6 peuvent avoir une épaisseur environ deux fois moindre que celle des éléments classiques correspondants, pour un ouvrage de même section. Pour fixer les idées, et à titre purement indicatif, les boucles 7 sont placées environ à 80 centimètres les unes des autres en hauteur et à 1,20 mètre les unes des autres en longueur, les bandes 10 ont des longueurs d'au moins 3 à 4 mètres et, pour un ouvrage de section d'environ 40 m2, les éléments 6 ont une épaisseur d'environ 15 centimètres, alors que cette épaisseur serait normalement de l'ordre du double pour des éléments classiques non ancrés dans le sol. Le gain en matériau et en poids est donc très important, ce qui permet de réaliser un tel ouvrage rapidement, facilement et à un coût bien inférieur à celui d'un ouvrage classique. Le transport des éléments 6 préfabriqués est lui-même grandement facilité. La figure 2 représente une technique avantageuse pour la pose de bandes d'ancrage 10, lorsque ces bandes 10 présentent une certaine souplesse dans leur plan. Selon cette technique, on utilise une barre métallique 20, autour de laquelle on engage la bande 10 après qu'elle ait été engagée autour de l'une des boucles 7. Ainsi, plusieurs bandes 10 peuvent être mises en place simultanément et il est possible de maintenir le positionnement parfaitement rectiligne et horizontal des bandes 10 en retenant cette barre 20 au moment du remblayage de la couche suivante de remblai 2. Pour pouvoir s'adapter facilement aux tassements différentiels du remblai 2, 1'ouvrage 1 construit par le procédé selon l'invention est avantageusement du type dans lequel les liaisons de ses éléments constitutifs 5,6 sont telles qu'elles permettent un certain degré de liberté en pivotement des éléments 5,6 les uns par rapport aux autres. La figure 3 montre à titre d'exemple une forme de réalisation possible de la liaison avec articulation de l'extrémité inférieure des éléments 6 avec la semelle 5 correspondante. Les extrémités inférieures 6a des éléments cintrés 6 présentent un profil arrondi, en demi-cercle, et la face supérieure de la semelle 5, ou des piedroits lorsqu'elle en comporte, comprend une rainure longitudinale 21 à fond plan et de largeur supérieure à l'épaisseur des éléments cintrés 6, destinée à recevoir ces extrémités inférieures 6a. Ces dernières comprennent également des douilles 25, fixées à l'armature des éléments 6 et noyées dans le béton, qui sont régulièrement réparties sur le bord d'extrémité des éléments 6 et qui débouchent de proche en proche sur l'extérieur. Ces douilles 25 sont filetées intérieurement et reçoivent des vis 26 à tête hexagonale. L'extrémité 6a de profil arrondi des éléments 6 reçoit une peinture ou un film en matière synthétique 27 apte à ne pas adhérer au mortier de remplissage de la rainure 21, décrit ci-dessous. Comme le montrent les figures, lors de leur mise en place sur les semelles 5, les éléments 6 viennent reposer contre le fond plan de la rainure 5 par les surfaces de contact relativement ponctuelles que constituent les têtes des vis 26. Ces surfaces de contact réduites et la largeur supérieure de la rainure 5 par rapport à l'épaisseur des éléments 6 permettent le réglage latéral de la position des éléments 6 par rapport aux semelles 5, au moyen de l'insertion de coins en bois 28 entre la paroi de la semelle 5 qui délimite latéralement la rainure 21 et la paroi de l'extrémité 6a. Le serrage ou desserrage des vis 26 au moyen d'une clé appropriée permet le réglage en hauteur de ces mêmes extrémités 6a. Une fois le réglage effectué, du mortier est coulé dans la rainure 21 pour immobiliser les éléments 6 par rapport aux semelles 5, le revêtement 27 empêchant l'extrémité de profil arrondi 6a des éléments 6 d'adhérer à ce mortier. Grâce à cette double possibilité de réglage, l'extrémité inférieure 6a des éléments 6 peut être précisément positionnée par rapport aux semelles 5 pour assurer l'articulation des éléments 6 par rapport à elles, nonobstant les tolérances de fabrication de ces éléments. L'assemblage des éléments 6 et des semelles 5 est en outre grandement facilité. La figure 4 représente la clé de voûte de l'ouvrage 1. Les deux éléments 6 viennent en appui l'un contre l'autre par deux parois longitudinales 6b présentant, l'une, une saillie arrondie longitudinale 30 et l'autre, un évidement complémentaire 31, pour constituer une liaison avec possibilité d'articulation des deux éléments 6 l'un par rapport à l'autre, et délimitent une rainure supérieure 32 dans le fond de laquelle font saillie des boucles d'armature 35. Des éléments d'armature longitudinaux et transversaux 36 sont mis en place au travers de ces boucles 35 et des inserts en matériau compressible 37 sont placés le long des parois latérales de la rainure 32, avant coulage de béton pour assembler les éléments 6 les uns aux autres. Grâce à l'articulation précitée et à la présence de ce matériau compressible, il est réalisé une liaison avec possibilité de mouvement des éléments 6 l'un par rapport à l'autre. La réalisation de cette liaison est très facile grâce à la rainure 32 que constituent les deux éléments 6 lorsqu'ils sont en appui l'un contre l'autre, puisqu'aucun coffrage n'est nécessaire. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation de l'ouvrage 1 décrite ci-dessus à titre d'exemple, mais en embrasse au contraire toutes les35 variantes de réalisation. Ainsi, les boucles 7 peuvent être remplacées par tous moyens d'ancrage appropriés. Chaque moyen d'ancrage pourrait notamment être constitué par des paires de boucles parallèles au travers desquelles pourrait être engagé et immobilisé un axe pour la fixation ou l'engagement des bandes ou nappes 10. Les distances séparant les boucles 7, tant longitudinalement qu'en hauteur, peuvent varier de manière importante d'un ouvrage à l'autre, ainsi que le nombre et la longueur des bandes ou nappes 10, en fonction de la qualité du sol d'assise ou de la nature des remblais. Les bandes 10 peuvent être disposées latéralement de part et d'autre de l'ouvrage ou radialement par rapport à celui-ci. Elles peuvent être légèrement en angle, comme montré à la figure 2, ou strictement perpendiculaires à l'axe du passage 4, comme montré à la figure 5. Les bandes ou nappes 10 peuvent être en tout matériau approprié; ce matériau peut être rigide, par exemple métallique, ce qui rend inutile le recours à la barre 20 (figure 5), ou présenter une certaine souplesse pour pouvoir s'adapter aux tassements différentiels des remblais. Leur matériau constitutif peut être ajouré ou présenter des aspérités augmentant leur accrochage au remblai. Les éléments 5,6 permettant de constituer l'ouvrage peuvent être en béton armé, mais aussi en acier, fonte ou autre matériau approprié. La structure de l'ouvrage peut, quant à elle, varier en fonction des hauteurs de remblai ou de la nature du sol d'assise, ainsi que l'illustrent les figures 6 à 8 à titre d'exemples. Notamment, la paroi voûtée peut reposer soit sur un radier, soit sur des semelles d'appui indépendantes, pourvues ou non de piedroits, ou encore comprendre des éléments inférieurs solidaires de semelles d'appui. La paroi voûtée peut être réalisée en plusieurs éléments, par deux éléments, ainsi que cela a été décrit ci-dessus, ou par trois éléments ou plus, c' est-à- dire deux éléments latéraux reposant sur le sol, solidarisés par des liaisons à une semelle centrale, et un élément supérieur venant reposer sur eux; l'ouvrage peut être un5 conduit unique, ou peut être du type réservant plusieurs conduits parallèles juxtaposés. REVENDICATIONS 1 - Procédé de réalisation d'un ouvrage d'art voûté sous remblai, aménageant un passage, caractérisé en ce qu'il consiste à aménager des moyens d'ancrage (7) sur la paroi extérieure d'au moins certains des éléments (5,6) permettant de constituer l'ouvrage (1), à assembler ces éléments (5,6), à remblayer les côtés de l'ouvrage (1) par couches successives (2a,2b) venant chacune à hauteur des moyens d'ancrage (7) inférieurs, en insérant, entre chaque couche (2a,2b), des bandes ou nappes (10) en matériau apte à être immobilisé par friction entre deux couches (2a,2b) de remblai (2), ces bandes ou nappes (10) étant fixées auxdits moyens d'ancrage (7) inférieurs et placées sensiblement perpendiculairement à l'axe de l'ouvrage (1), et à terminer le remblayage une fois la partie supérieure de l'ouvrage (1) atteinte. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes ou nappes (10) sont disposées sensiblement radialement par rapport à l'ouvrage (1). 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes ou nappes (10) sont disposées sensiblement horizontalement, de part et d'autre de l'ouvrage (1). 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on emploie des bandes (10) présentant une certaine souplesse dans leur plan et en ce que l'on utilise une barre métallique (20) ainsi qu'une bande (10) de longueur importante, la bande (10) étant tout d'abord fixée par l'une de ses extrémités à la barre (20), puis fixée à l'un des moyens d'ancrage (7), puis engagée autour de la barre (10), puis fixée aux moyens d'ancrage (7) suivants et ainsi de suite au long de l'ouvrage (1). - Ouvrage d'art réalisable selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est du type présentant une paroi voûtée reposant sur des semelles d'appui (5). 6 - Ouvrage d'art selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est du type dans lequel les liaisons de ses éléments constitutifs (5,6) sont telles qu'elles permettent un certain degré de liberté en pivotement desdits éléments (5,6) les uns par rapport aux autres. 7 - Ouvrage d'art selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure (6a) des éléments (6) constituant la paroi voûtée, et les rainures (21) aménagées dans les semelles (5) pour recevoir ces extrémités inférieures (6a), comprennent des moyens (25,26) permettant un réglage tant latéral qu'en hauteur de la position de ces extrémités inférieures (6a) par rapport aux semelles (5). 8 - Ouvrage d'art selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la paroi voûtée est constituée par des éléments (6) qui viennent en appui l'un contre l'autre au niveau de la clé par des parois (6b) conformées pour permettre leur pivotement l'un par rapport à l'autre, et qui délimitent, en partie supérieure, une rainure supérieure (32) dans le fond de laquelle font saillie des boucles d'armature (35), des éléments d'armature longitudinaux et transversaux (36) étant destinés à être mis en place au travers de ces boucles (35) et des inserts en matériau compressible (37) étant destinés à être places le long des parois latérales de la rainure (32), avant coulage de béton pour assembler les éléments (6) les uns30 aux autres.