Brevet FR2753483A1 — publié le 19980320

"Procédé de bétonnage pour saignée en souterrain, et dispositif de havage et de bétonnage propre à la mise en oeuvre de ce procédé" La présente invention concerne d'une manière générale le havage d'une saignée en souterrain et le bétonnage de celle-ci. Par saignée en souterrain, on entend, ici, une excavation qui est pratiquée dans le sous-sol et dont la largeur est faible vis-à-vis de la profondeur et de la longueur. Dans le sens de la longueur, cette saignée en souterrain peut être rectiligne ou curviligne. La presente invention vise cependant plus particulièrement le cas où, s'agissant de l'exécution d'une saignée dans le front de taille d'un tunnel en cours de creusement, cette saignée est curviligne, et plus précisément, encore, en arche, au profil du tunnel à creuser. En pratique, la taille, ou forage, de cette saignée se fait à l'aide de la lame de coupe d'une haveuse, et, préférentiellement, pour parer le plus rapidement possible à tout eboulement, il est procédé immédiatement à son bétonnage, au fur et à mesure de l'avancement de la lame de coupe. La présente invention vise plus particulièrement, mais non nécessairement exclusivement, le cas où, comme décrit dans le brevet français qui, déposé le 17 juillet 1991 sous le No 91 09021, a été publié sous le No 2 679 295, ce bétonnage se fait, pour plus de précaution, à l'abri d'un bouclier de protection. En pratique, ce bouclier de protection est attelé à la lame de coupe, et il comporte, globalement, sensiblement parallèlement l'un à l'autre, un toit destiné à suivre l'extrados de la saignée effectuée par la lame de coupe, une semelle destinée à prendre à appui sur l'intrados de cette saignée, et un dosseret reliant le toit à la semelle du côté de la lame de coupe. Dans le cas, par exemple, où le bétonnage se fait par béton pompé, le bouclier de protection comporte, également, reliant aussi l'un à l'autre le toit et la semelle, d'une part, du côté de l'entrée de la saignée, une paroi avant, et, d'autre part, du côté du fond de cette saignée, une paroi arrière, et il est alors en forme générale de poche. Dans tous les cas, pour le bétonnage de la saignée, c'est-à-dire pour son remplissage, on met en oeuvre des moyens d'arrivée de béton. Mais, eu égard au profil globalement tronconique de la saignée nécessaire à un emboîtement en écaille des prévoûtes successivement formées, le béton ainsi mis en place dans la saignée a une tendance naturelle à s'en écouler par gravité tant que sa prise n'est pas suffisante pour s'y opposer. Cela est notamment le cas lorsque le bétonnage se fait par béton pompé, le béton ayant alors en effet par nécessité une fluidité non négligeable pour que son pompage puisse se faire dans des conditions acceptables. Pour s'opposer à l'écoulement du béton, il est donc normalement nécessaire de coffrer par un quelconque masque l'entrée de la saignée au fur et à mesure du bétonnage de celle-ci. Il en résulte inévitablement une certaine complexité de mise en oeuvre, et, donc, un renchérissement des coûts. La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant d'éviter cet inconvénient. De manière plus précise, elle a tout d'abord pour objet un procédé de bétonnage pour saignée en souterrain du genre suivant lequel, pour le remplissage de la saignée, on met en oeuvre des moyens d'arrivée de béton, ce procédé étant d'une manière générale caractérisé en ce que, à l'entrée de la saignée, on associe, à ces moyens d'arrivée de béton, des moyens d'arrivée auxiliaires, et en ce qu' on injecte par ceux-ci un matériau susceptible de former avec le béton un mélange à prise rapide ; elle a encore pour objet un dispositif de havage et de bétonnage pour saignée en souterrain du genre comportant une lame de coupe, qui est propre à la taille d'une telle saigne, et un bouclier de protection, qui est attelé à la lame de coupe, et à l'abri duquel sont susceptibles d'intervenir des moyens d'arrivée de béton, ce dispositif de havage et de bétonnage étant d'une maniere générale caractérisé en ce que, pour la mise en oeuvre du procédé précédent, le bouclier de protection est équipe de moyens d'arrivée auxiliaires, propres à l'injection, dans son volume intérieur, d'un matériau susceptible de former avec le béton un mélange à prise rapide. Ce matériau peut par exemple être un quelconque silicate. Quoi qu'il en soit, le mélange qu'il forme avec le béton à l'entrée de la saignée conduit systématiquement à la formation in situ à cet endroit d'un masque qui, en profondeur, ne s'étend par exemple que sur quelques centimètres, et qui, par sa prise rapide, voire quasi immédiate, s'oppose efficacement à tout écoulement intempestif du béton. Ainsi, tout coffrage est inutile cependant que le renchérissement dû au matériau supplémentaire de prise injecté reste négligeable eu égard à la faible quantité de celui-ci mise en oeuvre. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est une vue partielle en élévation-coupe, et avec des arrachements locaux, d'un front de taille dans lequel intervient une saignée exécutée et bétonnée à l'aide d'un dispositif de havage et de bétonnage suivant l'invention ; la figure 2 reprend, à échelle supérieure, et pour ce seul dispositif de havage et de bétonnage, le detail de la figure 1 repéré par un encart II sur cette figure 1 la figure 3 est, avec des arrachements locaux, une vue partielle en plan de ce dispositif de havage et de bétonnage, suivant la flèche III de la figure 2 la figure 4 en est, à échelle superieure, une vue partielle en coupe transversale, suivant la ligne IV-IV de la figure 3 la figure 5 est, à échelle très inférieure, une vue en coupe axiale du front de taille concerne. Tel qu'illustré sur ces figures, il s'agit, globalement, de l'exécution d'une saignée 10 en souterrain et du bétonnage de celle-ci. Par exemple, et tel que représenté, cette saignée 10 est exécutée dans le front de taille 11 d'un tunnel en cours de creusement, pour l'établissement d'une prêvoûte 12, suivant des dispositions du type de celles décrites dans le brevet français qui, dépose le 4 décembre 1969, sous le No 69 41839, a été publié sous le No 2 070 413. Tel que représenté à la figure 1, la saignée 10 est alors une saignée curviligne, au profil du tunnel à creuser. Elle est exécutée et bétonnée à l'aide d'un dispositif de havage et de bétonnage 13. Comme décrit dans le brevet français No 91 09021 déjà mentionné précédemment, ce dispositif de havage et de bétonnage 13 comporte, globalement, une lame de coupe 14, qui est propre à la taille de la saignée 10, et un bouclier de protection 15, qui est attelé à la lame de coupe 14, et à l'abri duquel sont susceptibles d'intervenir, suivant des modalités décrites plus en détail ultérieurement, des moyens d'arrivée de béton 16. La lame de coupe 14 appartient en pratique à une haveuse. Cette haveuse étant bien connue par elle-même, et ne relevant pas en propre de la présente invention, elle n'a pas été représentée sur les figures, et elle ne sera pas décrite ici. Il peut s'agir, par exemple, d'une haveuse du type de celle décrite dans le brevet français qui, déposé le 24 mars 1975, sous le No 75 09034, a été publié sous le No 2 305 583, ou du type de celle décrite dans la demande de brevet français qui, déposée le 10 août 1994, sous le No 94 09905, a été publiée sous le No 2 723 613. Il suffira, à ce sujet, d'indiquer que la lame de coupe 14 est globalement allongée, suivant une direction d'allongement correspondant à la profondeur de la saignée 10 à tailler, et que, ainsi qu'il est partiellement visible à la figure 2, elle comporte un bâti 17, avec, montée mobile en boucle sans fin sur ce bâti 17, suivant sa direction d'allongement, au moins une chaîne 18, qui, tel que schématisé en traits interrompus sur les figures 1 et 2, est porteuse d'outils de taille 19. En pratique, dans la forme de réalisation représentée, deux chaînes 18 porteuses d'outils de taille 19 ont été prévues parallèlement l'une à l'autre. Tel que décrit dans le brevet français No 91 09021, le bouclier de protection 15 comporte, sensiblement parallèlement l'un à l'autre, un toit 20, qui est destiné à suivre, de préférence au plus près, l'extrados 21 de la saignée 10 effectuée par la lame de coupe 14, et une semelle 22, qui est destinée, elle, à prendre appui sur l'intrados 23 de cette saignée 10. En pratique, du côté de la lame de coupe 14, le toit 20 et la semelle 22 sont reliés l'un à l'autre par une dosseret 24. S'agissant, à titre d'exemple, dans la forme de mise en oeuvre représentée, d'assurer le bétonnage de la saignée 10 par béton pompé, le toit 20 a sensiblement la même longueur que la semelle 22, et le bouclier de protection 15 est en forme générale de poche. Le toit 20 de ce bouclier de protection 15 est donc également relié à sa semelle 22, d'une part, par une paroi avant 25, du côté de l'entrée 26 de la saignée 10, et, d'autre part, par une paroi arrière 27, du côte du fond 28 de celle-ci. Suivant l'invention, le bouclier de protection 15 est équipé, en association avec les moyens d'arrivée de béton 16, de moyens d'arrivée auxiliaires 30, pour l'injection, dans son volume intérieur 31, entre son toit 20 et sa semelle 22, en aval de son dosseret 24 dans le sens du cheminement de l'ensemble schematisé par une flèche F sur les figures 1 et 2, d'un matériau susceptible de former avec le béton un mélange s à prise rapide. Dans la forme de réalisation représentée, ces moyens d'arrivée auxiliaires 30 comportent au moins un ajutage 32, qui, porte par la paroi avant 25, traverse de part en part celle-ci. Par exemple, et tel que représenté, seul un tel ajutage 32 est prévu, et les moyens d'arrivée auxiliaires 30 se reduisent donc à celui-ci. Préférentiellement, l'ajutage 32 est borgne, et, pour l'émergence du matériau à injecter, il présente, transversalement, dans le volume intérieur 31 du bouclier de protection 15, au moins un perçage 33. Par exemple, et tel que représenté, deux perçages 33 sont prévus à distance l'un de l'autre sur l'ajutage 32. Quoi qu'il en soit, les moyens d'arrivée auxiliaires 30 ainsi constitués sont, préférentiellement, globalement disposés en aval des moyens d'arrivée de beton 16 dans le sens du cheminement de l'ensemble, et cela est le cas dans la forme de réalisation représentée. Préférentiellement, également, et cela est aussi le cas dans la forme de réalisation représentée, le bouclier de protection 15 comporte, interieurement, au voisinage de ces moyens d'arrivée auxiliaires 30, des moyens d'agitation 35, et, au moins localement, il constitue donc, avec ces moyens d'agitation 35, un malaxeur. Dans la forme de réalisation représentée, les moyens d'agitation 35 comportent au moins un agitateur 36 à palettes 37. Par exemple, et tel que représenté, seul un tel agitateur 36 est prevu. Il est porté par la paroi avant 25 du bouclier de protection 15 et il commandé par un moteur 38 qui, également porté par cette paroi avant 25, s'étend à l'extérieur du bouclier de protection 15, et qui est par exemple un moteur hydraulique. Par exemple, et tel que représenté, l'agitateur 36 comporte quatre palettes 37, qui, globalement disposées en croix, sont chacune profilées en S. Ces palettes 37 sont en pratique conjointement portées par un flasque 40, qui s'étend perpendiculairement à leurs génératrices, et qui est solidaire d'un moyeu annulaire 42 par lequel l'ensemble est calé en rotation sur l'arbre de sortie 43 du moteur 38. Dans la forme de réalisation représentée, une douille 44 solidaire de la paroi avant 25 du bouclier de protection 15 entoure le moyeu annulaire 42, avec interposition d'un coussinet 45, pour mieux contrebuter le porte-à-faux dont est l'objet ce moyeu annulaire 42 du fait des palettes 37. En outre, le flasque 40 porteur de ces palettes 37 se trouve calé axialement sur l'arbre de sortie 43 du moteur 38 par un montage à vis 46. Il va de soi, cependant, que d'autres formes de réalisation sont envisageables pour l'agitateur 36, et que, pour la réalisation des moyens d'agitation 35, plusieurs agitateurs 36 peuvent être prévus. Quoi qu'il en soit, ces moyens d'agitation 35 sont préférentiellement globalement disposés en aval des moyens d'arrivée auxiliaires 30 dans le sens du cheminement de l'ensemble, et cela est le cas dans la forme de réalisation représentée. Ces moyens d'agitation 35 sont donc globalement disposés de l'autre côté des moyens d'arrivée auxiliaires 30 par rapport aux moyens d'arrivée de béton 16. Dans la forme de réalisation représentée, et ainsi qu'il est visible sur la figure 3, les moyens d'arrive de béton 16 débouchent dans le volume interieur 31 du bouclier de protection 15 par au moins une fenêtre 48 menagee dans une cloison interne 49 de ce bouclier de protection 15 parallèle au dosseret 24. Cette cloison interne 49 s'étend en pratique à distance du dosseret 24, et elle forme donc avec celui-ci, entre le toit 20 et la semelle 22, une chambre 50 qui, par un embout 51, est susceptible d'être raccordée à une quelconque canalisation d'alimentation en béton non représentée. La fenêtre 48 a, par exemple, un contour rectangulaire, et, suivant un montage du type montage à guillotine, elle est sous le contrôle d'une trappe 52, qui, disposée au contact de la cloison interne 49, est montée mobile parallèlement à celle-ci, par exemple sous la commande d'un vérin 53, tel que schématisé en traits interrompus sur la figure 3. La trappe 52 s'étend de l'un ou de l'autre des côtés de la cloison interne 49. Dans la forme de réalisation représentée, elle s'etend du côté de cette cloison interne 49 opposé à la lame de coupe 14. En outre, dans cette forme de réalisation, cette trappe 52 comporte elle-même au moins une fenêtre 54 susceptible de venir au moins partiellement en coïncidence avec la fenêtre 48 de la cloison interne 49. Bien entendu, la cloison interne 49 peut comporter au moins deux fenêtres 48 échelonnées sur sa longueur, et, donc, sur la largeur du bouclier de protection 15, c'est-à-dire sur la profondeur de la saignée 10. Par exemple, plusieurs fenêtres 48 peuvent ainsi être prévues sur la cloison interne 49. Conjointement, il peut être prévu sur la trappe 52, pour chacune des fenêtres 48 de la cloison interne 49, une fenêtre 54. Mais, en variante, il peut également être fait en sorte que l'une au moins des fenêtres 48 de la cloison interne 49 reste toujours ouverte. Il s'agit, par exemple, de celle qui est la plus proche du fond 28 de la saignée 10. Il est ainsi globalement possible d'obtenir une meilleure repartition du béton dans le volume intérieur 31 du bouclier de protection 15, et, donc, un meilleur remplissage de la saignée 10. Par ailleurs, dans la forme de réalisation représentée, le bouclier de protection 15 est attelé à la lame de coupe 14 par une charnière 55 d'axe 56 sensiblement parallèle à la direction d'allongement de cette lame de coupe 14. En outre, dans cette forme de réalisation, celui des volets 57 de cette charnière 55 qui est en prise avec la lame de coupe 14 est articulé à celle-ci suivant un axe sensiblement parallèle à sa direction d'allongement, entre les deux chaînes 18 porteuses d'outils de taille 19, et, de même, celui de ces volets 57 qui est en prise avec le bouclier de protection 15 est articulé à celui-ci suivant un axe lui aussi sensiblement parallèle à la direction d'allongement de la lame de coupe 14. Le dispositif de havage et de bétonnage 13 est ainsi susceptible de suivre plus facilement la courbure de la saignée 10. Par exemple, et tel que représenté, pour son attelage à la lame de coupe 14, le bouclier de protection 15 comporte, adossé à son dosseret 24, de l'autre côté de celui-ci par rapport aux moyens d'arrivée de béton 16, un caisson 60, qui ouvre latéralement par une fente 61 sensiblement parallèle à la direction d'allongement de la lame de coupe 14, et, engage dans ce caisson 60 à la faveur de cette fente 61, le volet 57 correspondant de la charnière 55 présente, longitudinalement, au-delà de cette fente 61, un bourrelet 62 ayant transversalement une largeur supérieure à celle de cette derniere. Le montage rotulaire qui en résulte favorise encore l'adaptation du dispositif de havage et de bétonnage 13 à la courbure de la saignée 10. Préférentiellement, et tel que représenté, un montage rotulaire de même type intervient entre la lame de coupe 14 et le volet 57 correspondant de la charnière 55. En service, la lame de coupe 14 entraîne le bouclier de protection 15, suivant le sens de cheminement repéré par une flèche F sur les figures 1 et 2, et, au fur et à mesure que le volume intérieur 31 du bouclier de protection 15 est alimenté en béton par les moyens d'arrivée de béton 16, il est injecté, dans ce volume intérieur 31, au niveau de l'entrée 26 de la saignée 10, par les moyens d'arrivée auxiliaires 30 prévus à cet effet, un matériau qui, tel un silicate, est susceptible de former avec ce béton un mélange à prise rapide. Ainsi qu'il est aisé de le comprendre, les moyens d'agitation 35 également prévus suivant l'invention favorisent le mélange du béton et de ce matériau. Quoi qu'il en soit, il résulte, de ce mélange, la formation, à l'entrée de la saignée 10, c'est-à-dire au débouché de celle-ci, tel que représenté à la figure 5, d'une croûte superficielle 63, qui, quasi instantanément durcie, et, en tout cas, plus rapidement durcie que le reste du béton présent en arrière, assure avantageusement, à la manière d'un masque, le confinement de ce béton dans la saignée 10. Bien entendu, le bouclier de protection 15 peut indifféremment être attelé à la lame de coupe 14 le long de l'un ou de l'autre des bords longitudinaux du bâti 17 de celleci, ce bâti 17 étant pourvu des moyens d'accrochage nécessaires sur l'un et l'autre de ces bords longitudinaux. Bien entendu, également, la présente invention ne se limite pas aux formes de mise en oeuvre et de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'execution. REVENDICATIONS 1. Procédé de bétonnage pour saignée en souterrain, du genre suivant lequel, pour le remplissage d'une telle saignée (10), on met en oeuvre des moyens d'arrivée de béton (16), caractérisé en ce que, à l'entrée de la saignée (10), on associe, aux moyens d'arrivée de béton (16), des moyens d'arrivée auxiliaires (30), et on injecte par ceux-ci un matériau susceptible de former avec le béton un mélange à prise rapide. 2. Dispositif de havage et de bétonnage pour saignée en souterrain, du genre comportant une lame de coupe (14), qui est propre à la taille d'une telle saignée (10), et un bouclier de protection (15), qui est attelé à la lame de coupe (14), et à l'abri duquel sont susceptibles d'intervenir des moyens d'arrivée de béton (16), caractérisé en ce que, pour mise en oeuvre d'un procédé suivant la revendication 1, le bouclier de protection (15) est équipé de moyens d'arrivée auxiliaires (30) propres à l'injection, dans son volume interieur (31), d'un matériau susceptible de former avec le béton un mélange à prise rapide. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, le bouclier de protection (15) comportant, en forme générale de poche, un toit (20), une semelle (22), un dosseret (24), une paroi avant (25) et une paroi arrière (27), les moyens d'arrivée auxiliaires (30) comportent au moins un ajutage (32), qui, porté par la paroi avant (25), traverse de part en part celle-ci. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caracterise en ce que l'ajutage 32 présente, transversalement, dans le volume intérieur (31) du bouclier de protection (15), au moins un perçage (33). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérise en ce que, au voisinage des moyens d'arrivée auxiliaires (30), le bouclier de protection (15) comporte, intérieurement, des moyens d'agitation (35). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'agitation (35) comportent au moins un agitateur (36) à palettes (37). 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, le bouclier de protection (15) comportant, en forme de poche, un toit (20), une semelle (22), un dosseret (24), une paroi avant (25) et une paroi arrière (27), l'agitateur (36) est porté par la paroi avant (25) et est commandé par un moteur (38) qui, également porté par cette paroi avant (25), s'étend à l'extérieur du bouclier de protection (15). 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'agitation (35) sont globalement disposés en aval des moyens d'arrivée auxiliaires (30). 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'arrivée auxiliaires (30) sont globalement disposés en aval des moyens d'arrivée de béton (16). 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que, le bouclier de protection (15) comportant, en forme de poche, un toit (20), une semelle (22), un dosseret (24), une paroi avant (25) et une paroi arrière (27), les moyens d'arrivée de béton (16) débouchent dans le volume intérieur (31) de ce bouclier de protection (15) par au moins une fenêtre (48), qui est ménagée dans une cloison interne (49), et qui est sous le contrôle d'une trappe (52) montée mobile parallèlement à cette cloison interne (49). 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la cloison interne (49) du bouclier de protection (15) comporte au moins deux fenêtres (48) échelonnées sur la largeur de ce bouclier de protection (15), et la trappe (52) comporte elle-même une fenêtre (54) susceptible de venir au moins partiellement en coïncidence avec une fenêtre (48) de la cloison interne (49). 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que le bouclier de protection (15) est attelé à la lame de coupe (14) par une charnière (55) d'axe (56) sensiblement parallèle à la direction d'allongement de cette lame de coupe (14). 13. Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que celui des volets (57) de la charniere (55) qui est en prise avec la lame de coupe (14) est articulé à celle-ci suivant un axe sensiblement parallèle à sa direction d'allongement. 14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12, 13, caractérisé en ce que celui des volets (57) de la charnière (55) qui est en prise avec le bouclier de protection (15) est articulé à celui-ci suivant un axe sensiblement parallèle à la direction d'allongement de la lame de coupe (14). 15. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12, 13, caractérisé en ce que, pour son attelage à la lame de coupe (14), le bouclier de protection (15) comporte un caisson (60), qui ouvre latéralement par une fente (61) sensiblement parallèle à la direction d'allongement de la lame de coupe (14), et, engagé dans ce caisson (60) par cette fente (61), le volet (57) correspondant de la charnière (55) présente, longitudinalement, au-delà de cette fente (61), un bourrelet (62) ayant transversalement une largeur supérieure à celle de cette dernière.