Brevet FR2752877A1 — publié le 19980306

PROCEDE PAR DEMI-BOUCLIER ET DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE DE CELUI-CI La présente invention concerne un procédé par demi-bouclier qui permet de faire avancer une canalisation sur une distance extrêmement longue dans le sol en poussant uniquement l'extrémité arrière du tuyau qui se trouve le plus en arrière, tout en réduisant notablement la résistance de frottement entre le tuyau d'avancement et le sol et en éliminant la nécessité de constituer un évidement arrière aussi important, et un dispositif destiné à mettre en oeuvre ce procédé. Un procédé par demi-bouclier est utilisé pour construire une canalisation dans le sol pour constituer un système d'égouts et d'autres installations souterraines. Dans un procédé par demi-bouclier, un vérin et une plaque d'appui pour force de réaction sont placés dans un puits de départ pour pousser une machine à bouclier et un tuyau de Hume dans le sol à l'aide du vérin. Lorsque le tuyau de Hume est poussé complètement dans le sol, un autre tuyau de Hume est poussé dans le sol à la suite du premier. Cette opération est répétée pour pousser une pluralité de tuyaux de Hume l'un après l'autre jusqu'à ce que la machine à bouclier atteigne un puits d'arrivée. La machine à bouclier est ensuite retirée du puits d'arrivée. Une canalisation est ainsi construite dans le sol entre le puits de départ et le puits d'arrivée. Pour réduire le coût de la construction, ou lorsqu'une canalisation doit être construite sous une zone résidentielle fortement peuplée ou sous une rue à grande circulation, il est souhaitable de ramener le nombre de puits de départ et d'arrivée au strict minimum en augmentant la distance entre les trous de départ et d'arrivée adjacents. A cet effet, on doit faire avancer des tuyaux d'avancement sur une très longue distance d'un puits à un autre. Pour faire avancer des tuyaux sur une distance aussi longue que possible dans le sol, il est extrêmement important de réduire les frottements entre les tuyaux et le sol. Les figures 4A et 4B montrent comment les frottements entre les tuyaux d'avancement et le sol sont réduits dans un procédé par demi-bouclier classique. Tandis que la machine à bouclier 1 et les tuyaux d'avancement 2 avancent dans le sol, la machine à bouclier 1 creuse un trou qui a un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur des tuyaux. La partie marginale du trou qui dépasse le diamètre extérieur des tuyaux d'avancement 2 dans une proportion d'environ 50 mm est appelé évidement arrière 3. Une conduite d'alimentation 5 en matériau de remblayage est reliée à des trous d'injection 4 réalisés dans les tuyaux d'avancement 2 pour amener du matériau de remblayage 6 dans l'évidement arrière 3 par l'intermédiaire des trous 4 pour combler l'évidement 3 au moyen de matériau de remblayage. Le matériau de remblayage 6 remplissant l'évidement 3 réduit les frottements entre les tuyaux 2 et le sol. Chaque tuyau d'avancement 2 comporte un seul trou d'injection 4, situé à la partie supérieure ou à la partie inférieure de celui-ci. Ainsi, le matériau de remblayage 6 injecté dans l'évidement 3 par le trou d'injection 4 unique dans chaque tuyau 2 ne peut pas être distribué sur toute la circonférence du tuyau 2, comme il est indiqué sur les figures 4A et 4B. Au contraire, le matériau de remblayage 6 est présent uniquement au voisinage du trou d'injection 4. Etant donné que le matériau de remblayage 6 est présent non pas sur toute la circonférence des tuyaux, mais uniquement partiellement sur les tuyaux, les frottements entre les tuyaux et le sol restent toujours relativement importants. Il est ainsi difficile de faire avancer des tuyaux sur une distance aussi longue. Une façon de réduire les frottements entre les tuyaux et le sol consiste à réaliser un évidement arrière 3 qui correspond à plus du double des dimensions de l'évidement arrière ordinaire, par exemple environ 120 mm de large, ce qui fait que le matériau de remblayage 6 peut être distribué sur toute la circonférence des tuyaux. Mais un évidement arrière 3 aussi important augmente le jeu entre les tuyaux 2 et le sol naturel, permettant difficilement de maintenir les tuyaux de manière stable en position. C'est-à-dire que tandis que l'on fait avancer les tuyaux au travers d'un espace où la pression exercée par les eaux souterraines est élevée, ils vont "flotter" en raison de la poussée exercée, n'étant ainsi plus alignés les uns par rapport aux autres, ainsi qu'il est indiqué sur les figures 5A et 5B. Un autre problème inhérent à l'évidement arrière 3 surdimensionné consiste en ce que l'évidement est plus susceptible de s'effondrer, provoquant un tassement de consolidation ainsi qu'il est indiqué par le repère 7 sur la figure 5c. Un objet de la présente invention consiste à fournir un procédé par demi-bouclier qui permet de faire avancer des tuyaux dans le sol sur une distance extrêmement longue par un système de commande centralisé placé en surface, supprimant ainsi la nécessité de toute main d'oeuvre manuelle en sous-sol, tout en répartissant un matériau de remblayage sur la totalité de la circonférence des tuyaux, réduisant ainsi au minimum la résistance entre les tuyaux et le sol naturel sans qu'il soit besoin de prévoir un évidement arrière surdimensionné. Selon la présente invention, il est fourni un procédé par demi-bouclier destiné à faire avancer une machine à bouclier et des tuyaux d'avancement qui suivent la machine à bouclier dans le sol sur une longue distance, le procédé étant caractérisé en ce que, tandis que l'on fait avancer la machine à bouclier et les tuyaux d'avancement, un matériau de comblement de l'évidement arrière est injecté sous pression dans un évidement formé autour de la périphérie extérieure des tuyaux d'avancement par l'intermédiaire d'une pluralité de points répartis autour de chacun des tuyaux d'avancement de sorte que le matériau de comblement de l'évidement arrière est réparti de manière uniforme sur la totalité de la circonférence de chacun des tuyaux d'avancement. D'autres caractéristiques et objets de la présente invention deviendront évidents à la lecture de la description suivante effectuée en faisant référence aux dessins ci-annexés, sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe montrant la façon dont on fait avancer des tuyaux dans le procédé par demi-bouclier, selon la présente invention la figure 2 est une vue de côté en coupe en gros plan d'un tuyau intermédiaire utilisé dans le procédé selon la présente invention la figure 3 est une vue en perspective d'un tuyau intermédiaire la figure 4A est une vue en coupe montrant la façon dont on fait avancer des tuyaux dans un procédé par demi-bouclier classique la figure 4B est une vue de côté en coupe verticale de la figure 4A la figure 5A est une vue de côté en coupe verticale selon un procédé par demi-bouclier classique, dans lequel un évidement arrière surdimensionné est réalisé la figure 5B est une vue en coupe montrant la façon dont les tuyaux d'avancement sont déformés dans le procédé classique illustré sur la figure 5A ; et la figure 5C est une vue en coupe montrant la façon dont un tassement de consolidation se produit Le mode de réalisation de l'invention est maintenant décrit en faisant référence aux figures 1 à 3. La figure 1 illustre un mode de réalisation du procédé par demi-bouclier selon la présente invention. Un vérin 12 et une plaque d'appui pour force de réaction 13 sont placés dans un puits de départ 11. Une machine à demi-bouclier 14 et les tuyaux d'avancement 15 sont poussés dans le sol par le vérin 12 par une couronne de poussée 16. La machine à demi-bouclier 14 est du type classique, comportant un trépan rotatif 17 au niveau de son extrémité antérieure destiné à percer un trou ayant un diamètre qui correspond à la somme du diamètre extérieur des tuyaux d'avancement 15 et de deux fois la largeur de l'évidement arrière 18, qui est par exemple de 50 mm. Des tuyaux intermédiaires de longueur réduite 19 comportant une pluralité de trous sont disposés entre les tuyaux d'avancement adjacents 15. Les tuyaux intermédiaires 19 sont des tuyaux en béton ou en acier de longueur réduite et sont raccordés au niveau de leurs deux extrémités aux tuyaux d'avancement adjacents 15. Ainsi qu'il est indiqué sur la figure 3, chaque tuyau intermédiaire 19 comporte une pluralité de trous d'injection 20 dans sa paroi périphérique, et qui sont disposés de manière circonférentielle à des intervalles prédéterminés. Les trous d'injection 20 sont reliés à une conduite de distribution 21 disposée dans chaque tuyau intermédiaire 19 par l'intermédiaire de buses 22 munies de clapets anti-retour. Les conduites de distribution 21 sont reliées ensemble par l'intermédiaire d'un flexible d'alimentation 23 en matériau de remplissage de l'évidement arrière s'étendant au travers des tuyaux d'avancement 15 (figure 1). Le flexible d'alimentation 23 est à son tour raccordé à un dispositif d'alimentation 24 en matériau de remplissage de l'évidement arrière placé sur le sol près du puits de départ 11. Le dispositif d'alimentation 24 comprend des injecteurs 25, un panneau de commande à distance 26, un coffret d'appareillages 27, une pompe d'alimentation sous pression 28, etc. Une vanne électromagnétique 29 est prévue au niveau de la liaison d'assemblage entre chaque conduite de distribution 21 et le flexible d'alimentation 23. A l'intérieur de chaque tuyau intermédiaire 19 se trouve un détecteur de pression 31 destiné à mesurer la pression du matériau de remplissage de l'évidement arrière 30 injecté dans l'évidement arrière 18, et un boîtier de commande 32 (figure 2) . Les vannes électromagnétiques 29, les détecteurs de pression 31 et les boîtiers de commande 32 sont reliés électriquement à une unité de commande centralisée montée en surface, c'est-à-dire un ordinateur, de sorte que l'ordinateur peut gérer les points d'injection, la pression et les quantités, la poussée totale, la résistance au niveau de la circonférence des tuyaux, la teneur en oxygène, etc. La distance entre les tuyaux intermédiaires 19 adjacents, le nombre de trous d'injection 20 réalisés dans chaque tuyau intermédiaire 19, leurs positions et la distance entre les trous 20 adjacents peuvent être fixés en fonction de la nature du sol et des conditions d'avancement des tuyaux. Le procédé par demi-bouclier va maintenant être décrit. Comme il est indiqué sur la figure 1, tandis que l'on fait avancer dans le sol la machine à demibouclier 14 et les tuyaux d'avancement 15, en creusant un trou à l'aide de la machine à demi-bouclier 14 et en les poussant à l'aide du vérin 12, chaque tuyau intermédiaire 19 est raccordé au tuyau d'avancement 15, maintenant un intervalle approprié entre les tuyaux adjacents 19, le flexible d'alimentation 23 raccordé aux conduites de distribution 21 des tuyaux intermédiaires 19 est raccordé au dispositif d'alimentation 24, et celle ou celles nécessaire(s) des vannes électromagnétiques 29 est (sont) ouverte(s) par l'ordinateur pour injecter sous pression le matériau de remplissage 30 de l'évidement arrière dans l'évidement arrière 18 par l'intermédiaire des trous d'injection 20. En se basant sur la pression du matériau de remplissage 30 de l'évidement arrière injecté dans l'évidement arrière 18, telle qu'elle est mesurée par le détecteur de pression 31, l'ordinateur module la quantité de matériau de remplissage 30 injectée dans l'évidement arrière 18 en ouvrant et en fermant les vannes électromagnétiques 29 par l'intermédiaire du boîtier de commande 32. Ainsi qu'il est indiqué sur la figure 2, chaque tuyau intermédiaire 19 comporte une pluralité de trous d'injection 20 disposés de manière circonférentielle. Du matériau de remplissage 30 de l'évidement arrière est injecté dans l'évidement arrière 18 par l'intermédiaire de tous ces trous d'injection 20, tous en même temps, de sorte qu'il est réparti de manière uniforme sur toute la circonférence des tuyaux intermédiaires 19 et des tuyaux d'avancement 15. Il est ainsi possible de maintenir les tuyaux 15 et 19 au centre de l'évidement arrière 18 avec une grande précision. Le matériau de remplissage de l'évidement arrière utilisé dans la présente invention est un additif alimentaire en poudre blanche composé essentiellement de soude polyacrylique. Il est utilisé sous la forme d'un matériau visqueux ayant un pH de 7 par addition d'eau. Ce matériau de remplissage est absolument sans danger pour l'homme, les animaux et les plantes et ne pollue pas l'environnement. Lorsqu'il est injecté dans l'évidement, il forme instantanément un film en comblant les interstices entre les grains du sol, maintenant ainsi une pression hydraulique dans l'évidement. En ouvrant et en fermant de manière sélective les vannes électromagnétiques 29, le matériau de remplissage de l'évidement arrière 30 est instantanément distribué sur toute la circonférence des tuyaux intermédiaires 19 et des tuyaux d'avancement 15 au niveau des parties nécessaires. Ainsi, l'évidement arrière peut être maintenu durant un laps de temps important. Egalement, il est possible de réduire les frottements entre la périphérie extérieure des tuyaux d'avancement 15 et le sol naturel, et de faire ainsi avancer les tuyaux sur une très longues distance, de l'ordre de 1000 mètres. Etant donné que la pression du matériau de remplissage 30 dans l'évidement arrière est surveillée de manière continue par les détecteurs 31, il est possible de réapprovisionner le matériau de remplissage 30 lorsque l'avance des tuyaux est stoppée et que le matériau de remplissage dans l'évidement diminue. Selon la présente invention, il est possible de répartir le matériau de remplissage de l'évidement arrière de manière uniforme sur toute la circonférence des tuyaux que l'on fait avancer dans le sol. Ceci permet de conserver l'évidement arrière et de réduire les frottements entre la périphérie extérieure des tuyaux d'avancement et le sol naturel, sans avoir à réaliser un évidement arrière surdimensionné grâce au matériau de remplissage sous haute pression dans l'évidement. On peut ainsi faire avancer les tuyaux sur une distance extrêmement grande, de sorte qu'il est possible de réduire le nombre de puits verticaux et ainsi de construire une canalisation avec une grande productivité à faible coût. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé par demi-bouclier destiné à faire avancer une machine à bouclier (14) et des tuyaux d'avancement (15) qui suivent ladite machine à bouclier (14) dans le sol sur une longue distance, ledit procédé étant caractérisé en ce que, tandis que l'on fait avancer ladite machine à bouclier (14) et lesdits tuyaux d'avancement (15), un matériau de remplissage (30) de l'évidement arrière est injecté sous pression dans un évidement arrière (18) réalisé autour de la périphérie extérieure desdits tuyaux d'avancement (15) par l'intermédiaire d'une pluralité de points autour de chacun des tuyaux d'avancement (15), de sorte que ledit matériau de remplissage (30) de l'évidement arrière est distribué de manière uniforme sur toute la circonférence de chacun desdits tuyaux d'avancement (15). 2. Procédé par demi-bouclier selon la revendication 1, caractérisé en ce que des tuyaux intermédiaires (19) sont prévus entre ceux adjacents desdits tuyaux d'avancement (15) à des intervalles prédéterminés, caractérisé en ce que chacun desdits tuyaux intermédiaires (19) comporte une pluralité de trous d'injection (20) disposés dans une direction circonférentielle, lesdits trous d'injection (20) de chacun desdits tuyaux intermédiaires (19) sont raccordés les uns aux autres par l'intermédiaire d'une conduite de distribution (21), un flexible d'alimentation (23) en matériau de remplissage (30) de l'évidement arrière (18) est relié auxdites conduites de distribution (21) par l'intermédiaire d'une vanne électromagnétique (29) pour injecter sous pression le matériau de remplissage (30) de l'évidement arrière (18), par l'intermédiaire desdits trous d'injection (20), au niveau d'une position désirée, dans ledit évidement arrière (18), de sorte que le matériau de remplissage (30) est réparti de manière uniforme sur toute la circonférence desdits tuyaux d'avancement (15). 3. Procédé par demi-bouclier destiné à faire avancer une machine à bouclier (14) et des tuyaux d'avancement (15) qui suivent ladite machine à bouclier (14) dans le sol sur une longue distance, ledit procédé étant caractérisé en ce que des tuyaux intermédiaires (19) sont prévus entre ceux adjacents desdits tuyaux d'avancement (15) à des intervalles prédéterminés, chacun desdits tuyaux intermédiaires (19) comportant une pluralité de trous d'injection (20) disposés dans une direction circonférentielle de ceux-ci, dans chacun desdits tuyaux intermédiaires (19) est prévue une conduite de distribution (21), par l'intermédiaire de laquelle lesdits trous d'injection (20) de chacun desdits tuyaux intermédiaires (19) sont raccordés ensemble, une vanne électromagnétique (29) est raccordée à ladite conduite de distribution (21), et un détecteur de pression (31), lesdites conduites de distribution (21) dans lesdits tuyaux intermédiaires (19) étant raccordées les unes avec les autres au moyen d'un flexible d'alimentation (23) en matériau de remplissage de l'évidement arrière par l'intermédiaire desdites vannes électromagnétiques (29), ledit flexible d'alimentation (23) étant raccordé à un dispositif d'alimentation (24) en matériau de remplissage (30) de l'évidement arrière installé sur le sol, et les points d'injection, la pression d'injection et la quantité d'injection du matériau de remplissage de l'évidement arrière étant gérés au moyen d'un ordinateur. 4. Dispositif pour faire avancer des tuyaux sur une grande distance dans le sol, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend des tuyaux intermédiaires (19) disposés entre ceux adjacents desdits tuyaux d'avancement (15), chacun desdits tuyaux intermédiaires (19) comportant une pluralité de trous d'injection (20) disposés dans la direction circonférentielle de ceuxci, à des intervalles prédéterminés, des conduites de distribution (21) par l'intermédiaire desquelles lesdits trous d'injection (20) formés dans lesdits tuyaux intermédiaires (19) respectifs sont reliés ensemble, un flexible d'alimentation (23) raccordé auxdites conduites de distribution (21) pour alimenter un matériau de remplissage (30) de l'évidement arrière, des vannes électromagnétiques (29) montées entre lesdites conduites de distribution (21) et ledit flexible d'alimentation (23), et des détecteurs de pression (31) chacun montés dans lesdits tuyaux intermédiaires (19) respectifs.