Brevet FR2791074A1 — publié le 20000922

L'invention concerne un procédé, une armature coffrante et un cintre pour réaliser un parement en particulier en béton, le parement pouvant notamment être droit ou vouté. L'invention trouve en particulier son application, dans la réalisation d'un tunnel, lorsque après avoir creusé le sol sur quelques mètres à quelques dizaines de mètres, pour éviter un éboulement, voire un effondrement de la paroi du tunnel, on souhaite réaliser un parement s'étendant suivant une direction d'allongement pour consolider le tunnmlel. Ce parement est réalisé en un matériau de structure recouvrant la paroi du tunnel, généralement constitué de béton éventuellement renforcé par des fibres. On pourrait toutefois prévoir d'utiliser un matériau analogue, éventuellement synthétique. On connait actuellement plusieurs techniques pour réaliser ce parement. En particulier, il est connu de poser, transversalement à la direction d'allongement du tunnel, des structures cintrées (cintres réticulés ou en profilés) espacées les unes des autres, le long du tunnel et de projeter sur la paroi du tunnel du béton noyant ainsi les cintres. Les cintres réticulés sont constitués de barres d'acier assemblées entre elles par des aciers façonnés soudés. Toutefois, ces techniques présentent différents problèmes ou difficultés tenant notamment à la mise en place de la structure cintrée, à l'adaptation de cette structure aux variations des caractéristiques mécaniques du sol suivant la direction d'allongement du tumnnel, ou à la difficulté de déposer le béton sur la paroi du tunnel sans perte importante. Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose un procédé dans lequel on réalise les étapes suivantes: - utiliser une armature coffrante comprenant une toile destinée à coffrer le béton et une armature comportant un treillis supportant la toile, - disposer l'armature coffrante sensiblement suivant la direction d'allongement, et - disposer du béton au contact de l'armature coffrante. Ainsi, la toile retient le béton au contact de l'armature coffrante et le treillis, produit relativement bon marché, constitue un support efficace pour la toile. En outre, après avoir positionné la toile à l'endroit désiré, celle-ci constitue, pour l'opérateur, un repère visuel s'étendant dans deux directions (repère surfacique) facilitant grandement l'obtention de l'épaisseur et de la forme du parement de béton désiré. Selon une caractéristique avantageuse complémentaire, l'invention propose que: - on sélectionne un béton présentant une granulométrie déterminée, on utilise une toile présentant des trous de dimension suffisamment réduite, pour empêcher le passage de béton à travers elle. Ainsi, on s'assurera que le béton ne passe pas à travers la toile, de sorte qu'il n'y aura quasiment plus de perte de béton. L'invention propose en outre, dans le cas o le parement est destiné à constituer un soutènement de la paroi du tunnel, que: - on dispose l'armature coffrante le long de la paroi du tunnel, de telle sorte que la toile réserve un espace entre elle et la paroi du tunnel, et - on introduise du béton dans l'espace entre la toile et la paroi du tunnel, en amenant son moyen d'apport jusque dans ledit espace. Ainsi, on réduit notablement la quantité de béton qui se détache de la paroi et tombe par terre par rapport à l'art antérieur. L'invention propose également, qu'avantageusement, l'on dispose l'armature coffrante de telle sorte que l'armature soit disposée presque entièrement entre la toile et la paroi du tunnmel. Ainsi, après avoir rempli de béton l'espace entre la toile et la paroi du tunnel, on obtient une surface relativement lisse, présentant une bonne planéité. Ceci facilite la mise en place des éléments suivants, et notamment une feuille d'étanchéité, laquelle risque de se détériorer lorsque le support sur lequel elle est appliquée présente des aspérités saillantes. De plus, en choisissant la largeur de l'armature coffrante de façon appropriée, avec l'épaisseur de béton de soutènement à réaliser, on obtient aisément cette épaisseur de béton. Selon une autre caractéristique avantageuse, l'invention propose que l'on dispose successivement une pluralité d'armatures coffrantes le long du tunnel en laissant subsister entre elles un espace compris entre 10 centimètres et 1 mètre. Entre deux armatures coffrantes, distantes de moins d'un mètre, il est relativement aisé d'obtenir, par projection de béton, une surface intérieure bétonnée relativement plane, puisque l'opérateur possède des repères visuels de chaque côté pour le guider, et de n'avoir qu'une faible perte de béton. En outre, l'invention propose que l'on dispose successivement une pluralité d'armatures coffrantes le long du tunnel, de telle sorte que ces armatures soient distantes, au plus, de la longueur d'une armature. Ainsi, on obtient une structure de soutènement constituée par l'association de l'armature et du béton, qui est sensiblement continue. Par conséquent, le parement présente une meilleure régularité dans le profil et est plus satisfaisante en ce qui concerne le soutènement du tunnel par rapport aux structures de l'art antérieur. L'invention propose en outre de réaliser un parement auto-portant, en particulier une vofite. Pour cela, selon l'invention, on conforme l'armature coffrante et l'on projette du béton sur la toile, de chaque côté de ladite toile, sans que le béton vienne au contact d'un élément autre que l'armature coffrante, sur une partie au moins du parement. Cette réalisation permet de réaliser un parement protecteur robuste pour un coûit modéré. L'invention a également pour objet une armature coffrante. Selon l'invention, elle comprend: - une toile destinée à coffrer le béton, et - une armature comprenant un treillis supportant la toile. Cette solution présente les avantages précités pour la réalisation d'un parement. Pour permettre une réalisation robuste, relativement peu onéreuse et une adaptation aisée de cette structure à la géométrie des ouvrages et aux variations des caractéristiques mécaniques du sol suivant la direction d'allongement du tunnel, l'invention propose que l'armature comprenne une pluralité de sous-ensembles se présentant sous la forme d'échelles droites ou cintrées liées au treillis en des zones réparties suivant la direction d'allongement et s'étendant transversalement au treillis. Les sous-ensembles, voire l'armature complète peuvent être fabriqués sur machine à treillis, en particulier en usine, et facilement transportés jusqu'au chantier, ce qui réduit les coûts. De plus, on peut aisément réaliser des échelles de résistances mécaniques différentes, ce qui permet de s'adapter aux variations de résistances mécaniques du sol et aux dimensions des ouvrages. Une réalisation avantageuse consiste en ce que l'armature comprenne entre 2 et 8 échelles et présente une longueur comprise entre 0,5 mètre et 3 mètres, avantageusement environ 1 mètre. On obtient ainsi une armature réalisant un compromis satisfaisant entre poids modéré, facilité de mise en oeuvre et longueur de tunnel soutenue par armature. Avantageusement, pour empêcher le béton de passer à travers la toile, l'invention propose que la toile soit constituée de fils de chaîne et de fils de trame métalliques et entrecroisés dont le pas de chaîne et/ou de trame est inférieur à 30 millimètres. Une telle toile est résistante, d'un emploi aisé et simple à fabriquer donc relativement peu onéreuse. En alternative, l'invention propose que la toile comprenne un film plastique souple fixé sur le treillis. Une telle toile est relativement bon marché, légère et facile à conformer. L'invention a en outre pour objet un cintre comprenant une pluralité d'armatures coffrantes, assemblées les unes aux autres, perpendiculairement à la direction d'allongement. La réalisation d'un cintre en plusieurs parties assemblées facilite la réalisation de l'armature, son transport et sa mise en oeuvre. L'invention va apparaître encore plus clairement dans la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'une armature conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue suivant la flèche repérée II à la figure 1, - la figure 3 est une vue suivant la flèche repérée III à la figure 1, - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une armature conforme à l'invention, en situation dans un tunnel, - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne repérée V-V à la figure 4, - la figure 6 illustre une première étape d'une première variante de procédé conforme à l'invention, - la figure 7 illustre une deuxième étape de la première variante de procédé, - la figure 8 illustre une deuxième variante de procédé. Les figures 1 à 3 illustrent une armature coffrante 1 présentant une direction d'allongement 30. L'armature coffrante 1 comprend une armature 2 et une toile 24. L'armature 2 comporte des sous-ensembles 8a, 8b, 8c, 8d, ici au nombre de quatre et deux treillis 4, 6. Pour éviter de surcharger la figure 1, ce qui aurait nui à sa compréhension, le treillis 4 et la toile 24 n'ont pas été représentés sur cette figure. Les sous-ensembles 8a, 8b, 8c, 8d se présentent sous la forme d'échelles métalliques comprenant chacune deux montants longitudinaux a, 10b, 10c, 10d et de barreaux transversaux 12a, 12b, 12c, 12d soudés sur les montants longitudinaux. Les treillis 4 et 6 sont métalliques et présentent des structures sensiblement identiques. Ils comprennent des tiges de chaîne 4a, 6a et des tiges de trame 6a, 6b soudées et perpendiculaires les unes aux autres. Toutefois, le treillis 6 se distingue du treillis 4 en ce qu'il maintient la toile, ici un grillage 24 entre ses tiges de chaîne 6a et ses tiges de trame 6b. L'ensemble constitué par le treillis 6 et le grillage 24 définit un treillis coffrant 26. Le treillis simple 4 et le treillis coffrant 26 s'étendent sensiblement parallèlement entre eux, suivant la direction d'allongement 30. Les échelles 8a, 8b, 8c, 8d viennent au contact de chacun des treillis par chacun de leur montant 10a, 10b, 10c, 10d. Elles s'étendent entre les treillis 4, 26, sensiblement perpendiculairement à eux et sont disposées sensiblement régulièrement suivant la direction d'allongement 30. Les tiges des treillis 4, 26 présentent avantageusement des diamètres compris entre 6 millimètres et 16 millimètres. Les montants 10a, 10b, 10c, 10d et barreaux 12a, 12b, 12c, 12d des échelles présentent avantageusement des diamètres compris entre 6 millimètres et 32 millimètres. Le grillage 24 comprend des fils de trame 24a et des fils de chaîne 24b métalliques, soudés et entrecroisés. Le diamètre des fils, adapté pour résister aux contraintes imposés par le béton, est avantageusement compris entre quelques dixièmes de millimètre et quelques millimètres, de préférence de l'ordre de 1 millimètre. Le pas de chaîne et/ou de trame, adapté à la granulométrie du béton, pour l'empêcher de passer à travers, est avantageusement inférieur à 30 millimètres, de préférence de l'ordre de 5 millimètres. La réalisation des échelles 8a, 8b, 8c, 8d, du grillage 24 et des treillis 4, 26 est avantageusement réalisé sur une machine automatique, telle qu'une soudeuse à treillis. Les échelles 8a, 8b, 8c, 8d et les treillis 4, 26 sont avantageusement assemblés par des robots de soudure. L'armature coffrante présente avantageusement, suivant sa direction d'allongement une longueur comprise entre 0,5 mètre et 3 mètres, de préférence de l'ordre de 1 mètre. La figure 4 illustre un cintre 14 disposé dans un tunnel 16 présentant une direction d'allongement 32. Le cintre 14 comprend quatre armatures coffrantes la, lb, lc, ld conformes à celle 1 des figures 1 à 3, reliées entre elles, perpendiculairement à leur direction d'allongement 30 par des coupleurs 36a, 36b, 36c ou tout autre moyen de liaison mécanique, voire un simple recouvrement des montants. Les armatures coffrantes la, lb, lc, ld ont été cintrées suivant leur direction d'allongement 30, de sorte que le cintre 14 définisse une voûte épousant sensiblement la forme du tunnel. Il présente un intrados 13 et un extrados 15. Le treillis coffrant 26 est situé sur l'intrados 13. Il pourrait être avantageux, dans certains cas, de disposer un autre treillis coffrant sur l'extrados. Le cintre 14 repose sur des éléments d'appui provisoire 20, ici des planches disposées sur le sol 38 du tunnel à chaque pied 40a, 40b du cintre 14. Après avoir relié les armatures coffrantes la, lb, lc, ld entre elles, le cintre 14 est disposé le long de la paroi 28 du tunnel, sensiblement contre elle, de telle sorte que la direction d'allongement 30 du cintre soit sensiblement parallèle à la direction d'allongement 32 du tunnel. L'essentiel et quasiment la totalité de l'armature est disposé dans l'espace 18 situé entre le grillage 24 et la paroi 28 du tunnel 16. On introduit ensuite du béton 22 directement dans l'espace 18 entre l'intrados 13 et le tunnel 16. Tel qu'illustré à la figure 5, pour ce faire, on peut réaliser provisoirement une ouverture 42 dans le grillage 24, par découpe, et faire passer un tuyau 44 à travers la découpe. En alimentant le tuyau 44 en béton, à l'aide d'une pompe 46, on remplit l'espace 18 de béton, jusqu'à définir une voûte de soutènement 50 en béton s'étendant suivant la direction d'allongement 30. Le béton 22 est retenu dans cet espace 18 par le grillage 24, alors que du fait d'un creux important hors profil 48, le béton 22 atteint une épaisseur telle qu'il aurait naturellement tendance à tomber. Lorsque l'espace 18 est presque entièrement rempli, on poursuit le creusement du tunnel sur une longueur suffisante pour placer un autre cintre 14a, à la suite du précédent 14, dans son prolongement suivant la direction d'allongement 32 du tunnel. Tel qu'illustré à la figure 5, les deux cintres consécutifs 14, 14a, sensiblement semblables, sont placés au contact l'un de l'autre et reliés l'un à l'autre par des moyens de fixation 34 pour assurer la continuité. On procède alors avec le cintre 14a comme décrit précédemment avec le cintre 14. Les figures 6 et 7 illustrent une première variante de procédé. Cette variante se distingue essentiellement de ce qui a été décrit précédemment en ce que l'on dispose les deux cintres consécutifs 14, 14a à distance l'un de l'autre, en ménageant ainsi un intervalle 52 entre eux. On injecte ensuite du béton projeté dans l'espace 18a entre le grillage du cintre 14a et la paroi 28 du tunnel 16 au moyen d'une lance coudée 62 débouchant dans ledit espace 18a. Lorsque la voûte 50a est achevée, on projette du béton dans l'intervalle 52 entre les deux vofites de soutènement 50, 50a, jusqu'à remplir cet intervalle en essayant de réaliser une surface relativement plane, aidé en cela par les repères que constituent les voûtes 50, 50a. Ceci permet de gagner du temps et donc de l'argent en posant moins de cintres, tout en conservant une bonne planéité, compte-tenu de l'aide visuelle constituée par les voûtes 50, 50a réalisées précédemment de part et d'autre, et s'étendant suivant la direction 30. De préférence, l'intervalle 52 présente une longueur suivant la direction 30 comprise entre 10 centimètres et 1 mètre, afin d'obtenir un "raccord" entre les voûtes 50 et 50a de bonne planéité. De plus, afin que le soutènement de la paroi du tunnel apporté par la vofite en béton soit relativement constant, l'intervalle 52 sera de préférence moins long que les armatures coffrantes adjacentes. La figure 8 illustre une deuxième variante dans laquelle, le cintre coffrant 14 repose sur le sol 38, en plein air, ou du moins à l'écart d'une paroi périphérique. Ici, la toile est constituée par une bâche 54 en plastique plein, fixée ou incorporée au treillis 24, sur l'intrados 13 du cintre 14. Une fois le cintre 14, ou plusieurs cintre(s) consécutif(s) relié(s) les uns à la suite des autres tel qu'indiqué en relation avec la figure 5, et positionné(s) à l'emplacement souhaité, on projette du béton 22 dans les armatures coffrantes la, lb, lc, ld à l'aide de la lance 56, en la déplaçant sur l'ensemble du cintre, tel qu'indiqué par les flèches 58 et 60. Le béton est retenu dans les armatures coffrantes par la bâche 54 et défini avec elle une voûte auto-portante 64, en cours de réalisation sur la figure 8. Pour protéger la structure métallique du cintre contre la corrosion, on projette du béton à l'aide de la lance 56 sur l'intrados 13 du cintre. Ainsi, on obtient une voûte en béton dans laquelle la structure métallique est entièrement noyée dans le béton et donc protégée contre la corrosion. De manière générale, les voûtes telles que décrites sont ensuite recouvertes intérieurement d'une feuille d'étanchéité et d'une coque en béton améliorant l'aspect. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux réalisations qui viennent d'être décrites en relation avec l'invention. En particulier, on pourrait utiliser la bâche 54 en plastique ou le grillage 24 avec chacune des réalisations. On pourrait également remplacer la lance 56 pour projeter du béton par le tuyau 44 déversant le béton et inversement. En outre, dans la mesure o le treillis simple 4 a essentiellement pour objet de rigidifier l'armature 2, on pourrait le remplacer par d'autres moyens assurant cette fonction, voire s'en dispenser si l'armature 2 est suffisamment rigide. De plus, bien que seul le cas d'un parement voûté ait été illustré, l'invention est applicable à d'autre formes de parement, en particulier droit. Revendications 1. Procédé pour réaliser un parement (50, 50a), en particulier en béton, présentant une direction d'allongement (30), dans lequel on réalise les étapes suivantes: - utiliser une armature coffrante (1) comprenant une toile (24, 54) destinée à coffrer le béton, et une armature (2) comportant un treillis (6) supportant la toile (24, 54), - disposer l'armature coffrante (1; la, lb, lc, ld) sensiblement suivant la direction d'allongement, et - disposer du béton (22) au contact de l'armature coffrante. 2. Procédé selon la revendication 1, destiné à constituer un soutènement de la paroi d'un tunnel (16), caractérisé en ce que: - on dispose l'armature coffrante le long de la paroi (28) du tunnel, de telle sorte que la toile (24) réserve un espace (18, 18a) entre elle et la paroi du tunnel, et - on introduit du béton (22) dans l'espace entre la toile et la paroi du tunnel, en amenant son moyen d'apport (44, 62) jusque dans ledit espace. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on dispose l'armature coffrante de telle sorte que l'armature (2) soit disposée presque entièrement entre la toile (24) et la paroi du tunnel (28). 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on dispose une pluralité d'armatures coffrantes (14, 14a) le long du tunnel, en laissant subsister entre elles un espace (52) compris entre 10 centimètres et 1 mètre. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'on dispose successivement une pluralité d'armatures coffrantes (14, 14a) le long du tunnel, de telle sorte que ces armatures soient distantes, au plus, de la longueur d'une armature. 6. Procédé selon la revendication 1, destiné à constituer un parement auto-portant (64), caractérisé en ce que l'on conforme l'armature coffrante (14) et l'on projette du béton sur la toile (54), de chaque côté de ladite toile, sans que le béton vienne au contact d'un élément autre que l'armature coffrante, sur une partie au moins du parement. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que: - on sélectionne un béton présentant une granulométrie déterminée, - on utilise une toile (24) présentant des trous de dimension suffisamment réduite, pour empêcher le passage de béton à travers elle. 8. Armature coffrante (1) destinée à être utilisée pour réaliser un parement (50, 50a, 64), en particulier en béton (22), présentant une direction d'allongement (30) et comprenant: - une toile (24, 54) destinée à coffrer le béton, et - une armature (2) comprenant un treillis (6) supportant la toile. 9. Armature coffrante selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'armature (2) comprend une pluralité d'échelles cintrées (8a, 8b, 8c, 8d) liées au treillis en des zones réparties suivant la direction d'allongement et s'étendant transversalement au treillis. 10. Armature coffrante selon la revendication 9, caractérisée en ce que les échelles s'étendent sensiblement perpendiculairement au treillis et sont réparties sensiblement régulièrement suivant la direction d'allongement. 11. Armature coffrante selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que l'armature (2) comprend entre 2 et 8 échelles (8a, 8b, 8c, 8d) et présente une longueur comprise entre 0,5 mètre et 3 mètres. 12. Armature coffrante selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que: - le treillis (6) est constitué de tiges métalliques entrecroisées (6a, 6b) soudées dont le diamètre est compris entre 6 millimètres et 16 millimètres, et - les échelles (8a, 8b, 8c, 8d) sont constituées de deux montants (10a, b, 10c, 10d) longitudinaux reliés entre eux par des barreaux transversaux (12a, 12b, 12c, 12d), les montants et les barreaux étant métalliques et présentant un diamètre compris entre 6 millimètres et 32 millimètres. 13. Armature coffrante selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisée en ce que la toile (24) est constituée de fils de chaîne (24a) et de fils de trame (24b) métalliques et entrecroisés dont le pas de chaîne et/ou de trame est inférieur à 30 millimètres. 14. Armature coffrante selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisée en ce que la toile (54) comprend un film plastique fixé ou incorporé au treillis (24). 15. Cintre (14, 14a) comprenant une pluralité d'armatures coffrantes (la, lb, lc, ld) selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, assemblées les unes aux autres, perpendiculairement à leur direction d'allongement (30).