Brevet FR2721633A1 — publié le 19951229

La présente invention concerne l'exécution d'un voile en béton dans une tranchée réalisée dans le sol. I1 est connu, pour bâtir un voile dans une tranchée, de creuser dans une première étape la tranchée au moyen d'une trancheuse ou de tout autre matériel d'excavation, puis de couler dans une deuxième étape du béton dans la tranchée ainsi réalisée. La tenue des terres est assurée entre les deux étapes par la mise en place de bentonite dans la tranchée, pour équilibrer les poussées horizontales du terrain et réduire les risques d'éboulements. Des armatures peuvent être descendues dans la tranchée remplie de bentonite avant la mise en place du béton par substitution. On se heurte, dans cette façon connue de procéder, à un problème de pollution du béton par des éboulements de terrain qui peuvent se produire malgré la présence de bentonite, notamment lors de la mise en place des armatures. Ces éboulements, ainsi que des traces de bentonite qui se mêlent au béton mis en place dans la tranchée, réduisent considérablement la résistance mécanique du voile formé. La présente invention vise principalement à remédier au problème de la pollution du béton dans la tranchée, afin d'améliorer la tenue mécanique du voile réalisé. L'invention y parvient en proposant un nouveau dispositif pour l'exécution à l'avancement d'un voile en béton dans une tranchée creusée dans le sol, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de coffrage à déplacer dans la tranchée et présentant deux parois latérales arrière réunies par une paroi avant, cet élément de coffrage délimitant dans la tranchée une zone avant de creusement et une zone arrière dans laquelle est exécuté le voile, lesdites parois latérales arrière étant munies de jupes latérales d'étanchéité aptes à s'appuyer contre les surfaces latérales de la tranchée, ladite paroi avant étant munie d'une jupe inférieure d'étanchéité apte à s'appuyer sur le fond de la tranchée, le dispositif comportant en outre des moyens d'injection pour injecter du béton dans la tranchée, dans ladite zone arrière et entre lesdites parois latérales arrière, de sorte que la mise en place du béton dans la tranchée se fait sans contact direct avec le terrain. On évite ainsi les problèmes de pollution rencontrés dans la technique antérieure. Avantageusement, la paroi avant est munie à sa partie supérieure d'une jupe supérieure s 'étendant entre les parois latérales arrière, afin d'éviter le débordement du béton lors de son injection sous pression. L'invention a aussi pour objet un procédé pour l'exécution en continu d'un voile de béton, qui comprend les étapes consistant à: - creuser une tranchée dans le sol à l'aide de moyens d'excavation, - déplacer dans la tranchée un élément de coffrage propre à séparer de façon généralement étanche la tranchée en une zone avant dans laquelle l'élément de coffrage progresse et une zone arrière dans laquelle du béton est injecté à l'abri de l'élément de coffrage. Avantageusement, l'élément de coffrage est entraîné en déplacement par les moyens d'excavation utilisés pour creuser la tranchée, de sorte que le voile est réalisé lors de la progression des moyens d'excavation dans la tranchée. La construction du voile est ainsi plus rapide et plus facile qu'avec la méthode connue en deux étapes successives rappelée plus haut. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, et au vu du dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue de dessus, schématique, d'un voile en cours de réalisation au moyen d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe verticale dans le plan de coupe II-II de la figure 1, l'élément de coffrage étant représenté en position verticale, - la figure 3 est une vue en coupe verticale dans le plan de coupe II-II de la figure 1, l'élément de coffrage étant représenté en position inclinée, et - la figure 4 représente schématiquement le dispositif selon l'invention monté à l'arrière d'une trancheuse. On a représenté sur la figure 1, en vue de dessus, un dispositif 1 selon l'invention, en place dans une tranchée T en cours d'exécution. On a référencé A la zone de creusement et B la zone excavée, le sens de progression du dispositif dans la tranchée étant donné par la flèche F. Le dispositif 1 est placé dans la zone excavée B et comporte un élément de coffrage 10 à déplacer dans la tranchée, en aval duquel est réalisé un voile V de béton. Ce voile est par exemple un voile de soutènement provisoire ou définitif destiné à un bâtiment, etc.... L'élément de coffrage 10 est déplacé de l'arrière vers l'avant dans la tranchée selon la flèche F par tout moyen d'entrainement approprié connu de l'homme du métier, et présente deux parois latérales arrière 11 réunies par une paroi avant 12. Dans l'exemple décrit, la paroi avant 12 est généralement plane et perpendiculaire à un plan vertical contenant la direction d'avancement F, et les parois latérales arrière 11 s'étendent parallèlement entre elles et aux parois latérales L de la tranchée, et perpendiculairement à la paroi avant 12. La réunion de l'ensemble constitué par la paroi avant 12 et les parois latérales arrière 11 présente ainsi l'aspect, en vue de dessus, d'un profilé de section transversale en U, conformé aux dimensions et au profil de la tranchée creusée, comme représenté sur les figures 1 et 2. La concavité du U est tournée vers l'arrière, c'est-à-dire vers le voile V en cours d'exécution. Les parois latérales arrière 11, rigides, sont prolongées plus en arrière par des jupes arrière souples 13 conformées pour s'appliquer élastiquement, de façon généralement étanche, sur les parois latérales L de la tranchée. Les jupes arrière 13 peuvent être constituées par des bandes d'élastomère fixées par une portion de leur largeur sur les côtés intérieurs respectifs des parois latérales arrière 11 et dont la portion libre de leur largeur s'étend vers l'extérieur pour contacter la tranchée. On peut naturellement les remplacer, sans sortir du cadre de la présente invention, par des bandes de métal, ou autre (PVC,...). Les jupes arrière 13 s'étendent, comme représenté sur la figure 2, sur toute la hauteur des parois latérales arrière 1 1 dans le cas où la paroi avant est utilisée verticalement. La paroi avant 12 est prolongée vers le bas par une jupe inférieure 14 conformée pour s'appliquer sur le fond de la tranchée T. Les jupes arrière 13 et la jupe inférieure 14 ferment, de façon suffisamment étanche, l'espace compris entre les parois avant 12, les parois arrière 1 1 et les surfaces latérales et le fond de la tranchée, de sorte que l'injection de béton sous pression dans l'espace intérieur situé entre les parois latérales arrière 1 1 n'entraîne aucune fuite de béton dans la zone avant de creusement. L'injection de béton a lieu de préférence à proximité de la paroi avant 12 et dans son plan médian. Elle est effectuée dans l'exemple décrit au moyen d'un tube 20 rapporté sur la paroi avant 12, s'étendant sur toute la hauteur de celle-ci et muni d'orifices 22 et 23 débouchant respectivement à l'extrémité inférieure 21 du tube 20, à proximité du bord inférieur 21 de la paroi avant 12, et en un point situé en partie inférieure de la paroi avant 12. Le tube 20 est raccordé de façon connue en soi à son extrémité supérieure 24 à un dispositif d'alimentation en béton sous pression connu en lui-même et non représenté. L'amenée du béton sous forte pression entre les parois latérales arrière 1 1 aurait pour effet de provoquer un débordement du béton par le haut hors de la tranchée s'il n'était prévu une jupe supérieure 16 de confinement du béton entre les parois latérales. Cette jupe supérieure 16 est positionnée de préférence à l'horizontal lors de l'utilisation du dispositif et définit la surface supérieure du voile à exécuter. Grâce à la présence de cette jupe supérieure 16, le béton peut être injecté sous une pression élevée dans la tranchée sans risque de débordement ; la longueur de la jupe 16 sera notamment choisie en fonction de la vitesse d'avancement, du débit d'injection du béton et de son temps de prise. La jupe supérieure 16 est reliée au bord supérieur horizontal de la paroi avant 12 avec une possibilité de réglage en rotation autour de ce bord supérieur, de manière à permettre un positionnement horizontal de la jupe supérieure 16 lorsque la paroi avant 12 est inclinée dans le sens d'avancement F, comme représenté sur la figure 3. Dans cette position inclinée d'utilisation du dispositif, qui est adoptée lorsque la tranchée est profonde, comme cela est expliqué dans la suite, les jupes arrière 13 sont alors, de préférence, prolongées vers le bas au-delà de l'élément de coffrage 10, de manière à assurer au mieux l'étanchéité entre la zone avant de creusement et la zone arrière d'injection du béton. De préférence, l'entralnement de l'élément de coffrage se fait au moyen d'un bras fixé sur la paroi avant 12 du côté opposé aux parois latérales arrière 1 1 et articulé à sa partie supérieure pour permettre un réglage de l'inclinaison de l'élément de coffrage. La position inclinée de la paroi avant 12 permet de résister aux effets de la pression en fond de tranchée, qui tendent à chasser l'élément de coffrage en le faisant basculer dans le sens anti-horaire sur la figure 3. La résistance du dispositif 1 à la poussée du béton est améliorée si la jupe inférieure 14 est retenue par frottement sur le fond de la tranchée, si nécessaire à l'aide de dents de freinage 17 formant saillie sur sa face supérieure (ou inférieure en variante) et permettant d'opposer une résistance supplémentaire. La pression du béton crée, puisque la jupe inférieure 14 empêche le basculement de la paroi avant dans le sens anti-horaire sur la figure 3, un effort sur le bras d'entraînement de l'élément de coffrage tendant à plaquer au sol le matériel utilisé pour déplacer le bras. Avantageusement, le matériel utilisé pour creuser la tranchée sert également à entraîner l'élément de coffrage. Il peut s'agir d'une trancheuse 30 comme représenté sur la figure 4. L'efficacité de cette dernière est alors améliorée par l'effet de plaquage précité. Le bras d'entraînement précité, référencé 40 sur la figure 4, est avantageusement monté à rotation autour d'un axe d'articulation horizontal à l'arrière d'une structure porteuse 31 solidaire de la trancheuse 30, de manière à permettre le positionnement dans l'inclinaison voulue de la paroi avant 12. La structure 31 porte des moyens de creusement 32 connus en euxmêmes et non représentés en détail. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention, associé à une trancheuse, est le suivant. A mesure de l'avancement de la trancheuse 30 et de l'élément de coffrage 10, du béton est injecté entre les parois latérales arrière 1 1 par le tube 20 et le voile V est ainsi exécuté en continu sans risque de contamination du béton liquide par des éboulements de la tranchée, puisque la mise en place du béton dans cette dernière s'effectue à l'abri de l'élément de coffrage 10. Lorsque la tranchée est peu profonde, il n'est pas nécessaire d'incliner l'élément de coffrage pour résister aux forces de poussée exercées par le béton en fond de tranchée sur la paroi avant 12. Par contre, pour des profondeurs de l'ordre de la dizaine de mètre ou plus, et pour bénéficier de l'effet de plaquage précité, on donne à la paroi avant une inclinaison de 10 ou plus vers l'avant par rapport à la verticale, afin de contrecarrer les efforts de poussée du béton en fond de tranchée sur la paroi avant, en augmentant la force d'appui sur le fond de la tranchée de l'élément de coffrage. Le terme béton", utilisé dans la description, doit s'entendre de façon large comme désignant également tout matériau de résistance mécanique élevée, par exemple un béton renforcé par fibres. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit. On peut remplacer la trancheuse par d'autres matériels d'excavation connus, ou simplement monter le dispositif à l'arrière d'un tracteur dans une tranchée préalablement creusée. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour l'exécution d'un voile en béton dans une tranchée réalisée dans le sol, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de coffrage (10) à déplacer dans la tranchée, présentant deux parois latérales arrière (11) réunies par une paroi avant (12), cet élément (10) délimitant dans la tranchée une zone avant de creusement (A) et une zone arrière dans laquelle est exécuté le voile (V), lesdites parois latérales arrière (11) étant munies de jupes latérales d'étanchéité (13) s'appuyant contre les surfaces latérales de la tranchée, ladite paroi avant (12) étant munie d'une jupe inférieure d'étanchéité (14) s'appuyant sur le fond de la tranchée, le dispositif comportant en outre des moyens d'injection pour injecter le béton entre les parois latérales arrière de l'élément de coffrage (10), de sorte que la mise en place du béton dans la tranchée se fait sans contact direct avec le terrain. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi avant (12) est munie à sa partie supérieure d'une jupe supérieure (16) s'étendant entre les parois latérales arrière (11) et destinée à éviter le débordement du béton lors de son injection sous pression. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est monté à l'arrière d'une trancheuse (30). 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de coffrage (10) est relié à la trancheuse (30) par une liaison articulée, propre à permettre un réglage de l'inclinaison vers l'avant de l'élément de coffrage lors de sa progression dans la tranchée, de manière à améliorer la résistance de l'élément de coffrage aux forces de poussée dues à la pression du béton en fond de tranchée. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la jupe inférieure (14) est munie d'un frein (17) propre à exercer un effort tendant à s'opposer à l'avancement de l'élément de coffrage dans la tranchée. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le frein est constitué par une ou plusieurs dents de freinage (17) formant saillie sur la surface supérieure de la jupe inférieure (en variante sa surface inférieure). 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'injection comportent un tube (20) s'étendant sur la face de la paroi avant située du côté des parois latérales arrière (11). 8/ Procédé pour l'exécution en continu d'un voile de béton, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à - creuser une tranchée (T) dans le sol à l'aide de moyens d'excavation, - déplacer dans la tranchée un élément de coffrage (10) propre à séparer de façon généralement étanche la tranchée en une zone avant (A) dans laquelle l'élément de coffrage progresse et une zone arrière dans laquelle du béton est injecté à l'abri de l'élément de coffrage (10). 9/ Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de coffrage (10) est entraîné en déplacement par les moyens d'excavation, de sorte que le voile est réalisé à mesure de la progression des moyens d'excavation dans la tranchée.