Brevet FR2869052A1 — publié le 20051021

L'invention concerne un ouvrage d'art simplifié, en béton, non préfabriqué, que nous appellerons aussi pont de sécurité destiné à supprimer certains passages à niveau par réalisation d'un passage routier inférieur transversal. L'un des modes connus de réalisation de ces ponts est celui de la préfabrication, en dehors, à proximité ou non de son emplacement définitif, du tablier, massif en béton, du pont à réaliser et la mise en place de ce tablier préfabriqué, sur des piles, préalablement construites en sous oeuvre, par ripage, levage, transport sur place ou toute combinaison de ces moyens. Ce mode de réalisation en préfabrication partielle, externe du tablier, nécessite plusieurs démontages remontages de la voie ferrée avec tronçonnage des rails. Un premier démontage avec tronçonnage des rails a lieu lors de la mise en place d'un pont provisoire, plus long, en acier et en appui sur des longrines en béton. Ce mode qui utilise la construction, sous ce pont provisoire, des piles du pont définit exige un second démontage avec tronçonnage puis soudure des rails lors du remplacement du pont provisoire par le tablier de l'ouvrage définitif. Ces tronçonnages des rails sont très pénalisant en particulier lorsque les voies sont constituées de longs rails soudés puisque la mise en oeuvre de ces derniers exige une température de pose bien définie. Ce mode de réalisation mobilise, pour le démontage puis la reconstitution de la continuité des voies beaucoup de personnel durant des interruptions de trafic le plus souvent nocturnes. Ce mode de réalisation est long donc couteux (dix mois observé sur un ouvrage terminé il y a neuf mois sur la commune La Riche 37520) et multiplie, mobilise ou immobilise de très importants moyens de levage, terrassement, transport et foncier de stockage/manoeuvre d'engins. Un autre mode de réalisation connu, (Brevet Français 2839990 et FR2749331) consiste à préfabriquer la totalité du pont, au fond d'une excavation, au voisinage le plus proche possible de la place définitive, dans l'axe de la voie ferrée, de sorte que terminé, l'ouvrage d'art soit en altitude correcte et puisse être mis en place définitive par ripage et treuillage à l'aide de vérins et treuils. Ce mode de réalisation est très différent de celui que nous proposons. II condamne irrémédiablement la voie routière durant la totalité des travaux si le lieu de réalisation de l'ouvrage coïncide avec l'emplacement du passage à niveau supprimé. Notre invention reste en concurrence avec ce mode de réalisation. L'invention proposée supprime le démontage et le tronçonnage des rails nécessaire à la mise en oeuvre du premier mode. Par rapport à ce même mode de préfabrication partielle, elle vise à diminuer la durée de l'ensemble des opérations à effectuer pour aboutir à l'ouvrage définitif et ne mobilise jamais autant de personnel. Elle permet de diminuer, le nombre et les durées d'interruption de circulation ou de circulation à vitesse réduite sur les fractions de voies concernées. Le tronçonnage des rails y est évité, par la réalisation en sous oeuvre, des travaux de terrassement, dressage, compactage d'assise, coffrage de volume, pose d'armature et coulée du principal volume de béton de l'ouvrage, grâce à une immobilisation très résistante, par le haut, des paires de rails et des traverses d'assemblage/ soutien, en surplomb. Dans un mode de réalisation cette immobilisation (Fi) est obtenue par des bras verticaux, en quantité suffisante, clavetés au marteau sur le rail à une extrémités, au châssis d'un wagon porteur de l'autre. Les réglages verticaux et la raideur de fixation, sont obtenus par coulisse verticale sur le châssis de wagons porteurs, spécifiques identiques (W), qui enjambent les fractions de voie situées au dessus de la dalle (Ta), L'ouvrage d'art de sécurité proposé n'est pas préfabriqué. Il remplaçe certains passages à niveau croisant une ou plusieurs voie(s) ferroviaire(s) (VF) et une voie routière (VR) par un passage routier inférieur à créer sous le dit ouvrage. Cet ouvrage est caractérisé par le fait qu'il comporte une dalle de béton armé parallélipédique (Ta) réalisée en premier, solidaire ou non de massifs d'appui, en béton armé, (M) verticaux aux extrémités et si nécessaire, à mi longueur de la dalle tablier (Ta). Ces massifs d'appui sont construits en sous oeuvre, sous protection contre les éboulements supérieurs et verticaux, assurés par la dalle (Ta) d'une part et par des rangées de micropieux parallèles (Ae), (Ai) coulés séquentiellement et de préférence préalablement à l'élaboration de (Ta) lors de brèves interruptions ou pauses de trafic rigoureusement controlées La dalle (Ta) est caractérisée par sa construction, en position fonctionnelle définitive, en appui direct sur le fond compacté d'une excavation principale spécifiquement dimensionnée et bien dressée horizontalement, après pose d'un coffrage périphérique. Le remplissage immédiat avec du ballast de l'espace ente cette dalle et l'équipement de voie, suspendu, permet une reprise du traffic ferroviaire tout aussi immédiate et permet d'envisager la réalisation d'un tel pont en quelques semaines sous réserve de réunir les moyens nécessaires. Dans une variante de réalisation, la dalle (Ta) est équipée latéralement, de chaque coté, lors de la construction de la dalle (Ta) , de caniveaux de passages de cable comportant une Iégére pente d'écoulement d'eau, et de gardes corps pleins en béton. Cette variante contribue à la diminution de durée des travaux, de leur dangerosité et aux reprises de travaux au voisinage immédiat de la voie ferroviaire. Nous décrivons maintenant, en deux phase, un exemple des opérations, de leur ordre de succession et des moyens nécessaires à la construction de l'ouvrage 25 Une première phase, de préparation comprenant 1. une mise à niveau (excavation préalable EP) de travail idéal du sol en regard de la longueur de ballast et assise de voie à dégager. Cette excavation préalable facilitera dans un mode de réalisation particulier l'excavation d'accueil de la dalle (Ta) par un équipement à benne preneuse à l'extrémité d'un bras télescopique sur engin de préférence à tourelle et mobile sur chenille 2. un stockage de ballast, au sol, et en camions 3. une préfabrication des armatures (Ac) de dalle (Ta) et d'appui (Ai), (Ae) qui peuvent-être apportés au dernier moment 4. des poutrelles porteuses en profil (H) 5. la pose des repères visuels, de positionnement, de la dalle à construire 6. lors de petites interruptions de circulations ferroviaires successives, la réalisation des appuis blindages (Ae) et (Ai) est obtenue par forage et injection en remontée de tarière creuse, de paires de rangées de micro pieux de béton armé, alignés, parallèlement à l'axe de la voie routière, entre deux traverses (T), tangents entre eux, sans démontage de rail ou traverse, jusqu'au niveau inférieur (Ni) du futur plancher de la dalle tablier (Ta) et sur toute la dimension transversale de celle-ci. Le forage des micropieux sera facilité par aspiration préalable du ballast et de la terre jusqu'au niveau (Ni)entre les traverses Une deuxième phase de construction très minutée est caractérisée par la multiplication, en fonction du nombre de voies mais aussi par sécurisation du délai limité d'interruption de circulation ferroviaire autorisé d'une partie des opérations et moyens opérationnels ci-après. 1. transport au dessus de l'ouvrage à construire du véhicule (W), immobilisation (Fi)) des rails par clavetage des bras de fixation au rail d'une part, au châssis (W) d'autre part. 2. terrassement sous voie jusqu'à la profondeur utile (Ni) à l'aide de pelleteuse équipée de bras télescopique et de benne preneuse travaillant dans (EP) 3. dressage, nivellement horizontal, de la surface d'appui provisoire (F) de la dalle tablier (Ta) au niveau inférieur Ni de cette dalle, à l'aide de pelleteuse équipée d'un bras télescopique et d'un godet très large puis à l'aide d'un lourd rouleau de grillage tracté dans l'axe de la voie, ou tout moyen équivalent et recharge si nécessaire de sable (puisé dans les réserves du véhicule principal porteur (W) ou apporté par les engins de terrassement) pour faciliter le nivellement 4. compactage de la surface d'appui (F) de la dalle (Ta) à l'aide de compacteur à plaque et à rouleau. 5. déroulement d'un rouleau de plastique étanche, sur toute la surface d'appui/fond de coffrage ainsi préparée. 6. déversement par camion, d'un tas de ballast (TB)parallèlement à la voie et à environ cinq mètre de celle-ci, sur la longueur de la dalle et jusqu'à une altitude, voisine du niveau (Ni) du fond de coffrage, grossièrement réalisée d'un coup de pelle mécanique. 7. mise en place, par grutage, entre le fond de coffrage et le talus de ballast précédemment créé, des profils en H, accessoires de mise en place de l'armature principale. 8. mise en place de chariots de déplacement par roulement de l'armature sur les profilés métallique supports en H 9. grutage de l'armature sur ces supports de mise en place et positionnement des chariots de déplacement, 10. poussage de l'armature (ou des éléments d'armature) jusqu'à sa position de travail horizontale, réglage de position précis, suivi de son soulèvement vertical de dégagement des supports H de mise en place à l'aide de vérins. 11. retrait à la grue, des profils supports provisoires de mise en place H et calage sur petits dés de béton de l'armature 12. mise en place des deux coffrages latéraux à la voie et des deux coffrages d'extrémité délimitant le volume de la dalle (Ta) tablier du futur pont . Les coffrages latéraux sont mis en place en appui sur le rouleau de plastique par grutage de même que les coffrages d'extrémité qui pourront déborder ou être munis de contre poids pour faciliter la mise en place. 13. Dans le mode de réalisation ou les appuis de dalle (Ta) forés et coulés à la tarière creuse auront été créés dans la phase préparatoire, une simple reprise des aciers d'armatures de ces micropieux, avec découpage de la feuille plastique autour des têtes d'appui correctement nettoyées, assurera le lien nécessaire entre ces appuis préalablement construits et la dalle (Ta) à couler. 14. Nous coulons à suivre puis vibrons, dans les limites du coffrage précédent le béton à durcissement rapide de la dalle (Ta) dans ce coffrage et sur ces appuis provisoires (sol compacté, Ae, Ai éventuellement). 15. traction d'une règle vibrante à la surface de la dalle (Ta) 16. Dans une variante de réalisation, mise en place de deux coffrages latéraux préfabriqués à cet effet, après début de durcissement pour création en surélévation, d'un chemin de cable légèrement en pente et d'un parapet béton armé comportant une reprise d'armature sur l'armature principale du tablier (Ta) fabriquée débordante pour cette reprise. 17. mise en place d'une étanchéité par feuille étanche déroulée ou au goudron liquide projeté à la surface de la dalle (Ta) 18. regarnissage de ballast préalablement stocké dans les réservoirs du wagon porteur (W) jusqu'à la hauteur des semelles et sur toutes les semelles des traverses, 19. par sécurité, ce regarnissage en ballast pourra être complété, à la benne portée télescopique, à partir du tas (TB) ou de la réserves de l'aire de stockage 20. libération des fixations rigides (Fi) entre les rails et les véhicules porteurs (W), 21. retrait des véhicules (W) de suspension de la voie, 22. garnissage complémentaire de ballast, 23. remise en circulation réduite jusqu' àux bourrages complémentaires et contrôles de stabilisation satisfaisant. 24. dans un mode de réalisation, moins satisfaisant, ou les rangées parallèles de micropieux d'appui n'auraient pas pu être préalablement coulés dans la phase préparatoire, ces micro pieux sont forés puis coulés lors de pauses de traffic, après dégarnissage, par aspiration, du ballast de la voie jusqu'aux couvercles des réservations cylindro coniques (c) verticales, ouvertes vers le bas, préalablement ménagées lors de la réalisation de (Ta) et dont le petit diamètre est supérieur à celui des tarières de forage. 25. Le renforcement ultérieur des appuis, sous la voie, est obtenu sans interruption du trafic ferroviaire, par un massif (M) de béton, coulé dans l'espace obtenu par excavation, sous protection de la dalle (Ta), entre ces rangées parallèles de pieux, la couche d'appui inférieure correctement compactée, deux coffrages d'extrémité et le dessous de la dalle Ta 26. L'on effectue ensuite, sous protection de la dalle (Ta), sans interruption de trafic ferroviaire, le terrassement d'ouverture du ou des passages sous voies ferrées, puis un épais radier (Ra) de béton armé créé, d'un seul bloc ou en bande horizontales, liées par reprise de ferraillage. Ce radier est ancré solidement aux appuis verticaux, constitués par les rangées de micropieux (Ai), (Ae) et les massifs (M). 27. Un mur de soutènement muni d'un garde corps, prolonge les appuis (M) sur une longueur L adaptée à la solution technique (talus en pente ou mur continu) qui sera choisie pour protéger la route, à construire, en contrebas. 28.débarassement du chantier et livraison à la DDE pour raccordement au passage routier existant au voisinage. Notons que la dalle (Ta) recouverte de ballast n'exerce pas sur le sol une pression significativement supérieure à la pression existant avant travaux et se trouve très peu sollicitée tant que le terrassement de percement sous voie sera repoussé. Notons aussi que, tous travaux terminés, la pression, au niveau des parties inférieures, en contact avec le sol, des appuis, devient plus faible que la pression initiale avant travaux au même niveau puisque si la masse volumique du béton est supérieure à celle des matériaux retirés, la hauteur moyenne de la colonne de béton mise en place, reste de très loin inférieure, à la hauteur initiale de matériaux. Dans l'ouvrage d'art, son procédé, et mode de réalisation décrit, 1. le véhicule W, à long chassis, permet l'immobilisation de la longueur nécessaire des câbles, fibres optiques, rails et traverses, en positionnement de relevage des câbles et en position normale de trafic ferroviaire pour les rails. 2. le nivellement du fond d'excavation peut-être obtenu, par traction alternée, dans les deux sens, parallèlement à l'axe de la voie, d'un lourd grillage. 3. l'armature préfabriquée de la dalle Ta idéalement monopièce est mise en place par grutage, poussage sur des profils porteurs en H, disposés transversalement à la voie. 4. les appuis de l'ouvrage sont composés de pieux ou micro pieux et d'un massif de béton armé (M). 8 REVENDICATIONS 1. Ouvrage d'art de sécurité non préfabriqué destiné à remplaçer certains passages au même niveau d'une ou plusieurs voie(s) ferroviaire(s) (VF) et d'une voie routière (VR) par un passage routier inférieur ou réaliser un passage transversal inférieur sous une ou plusieurs voies (VF), comportant une dalle tablier, en béton armé, parallélipédique (Ta), des moyens d'appui composés de massifs d'appuis (M) verticaux, et/ou de files de pieux ou micro pieux d'extrémité (Ae), si nécessaire intermédiaires (Ai) ; cet ouvrage d'art est caractérisé par le fait que sa dalle Ta est coulée directement, en position fonctionnelle, en appui provisoire sur le sol préparé en conséquence. 2. Ouvrage d'art selon la revendication 1 caractérisé par la réalisation de la dalle 15 tablier (Ta) avec du béton à durcissement accéléré. 3. Procédé de construction d'un ouvrage d'art non préfabriqué, selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par des moyens d'appui d'extrémité (Ae), si nécessaire intermédiaire (Ai) constitués de rangées parallèles de pieux ou micro pieux de béton armé, alignées transversalement à la voie (VF), réalisées préférentiellement en premier, par forage et injection en remontée de tarière creuse, dont le forage des micro pieux entre les traverses est réalisé, sans démontage de rail, et facilité par aspiration préalable du ballast, de la terre, jusqu'au niveau inférieur (Ni) de la future dalle (Ta). 4. Procédé de construction d'un ouvrage d'art non préfabriqué, selon la revendication 3, caractérisé par l'utilisation d'un dispositif d'immobilisation préalable, par le haut, réglable, de la longueur nécessaire, en surplomb de l'ouvrage, des câbles, rails et traverses de la voie, en positionnement de relevage des câbles et en position normale de trafic ferroviaire pour les rails. 5. Procédé, selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les fixations (Fi) du rail, des traverses, câbles et fibres optique de chacune des voies ferrées franchissant la voie routière, sont réalisées par wagons porteurs (W) identiques à longs châssis, enjambant l'emplacement du pont en construction et équipés à cet effet de bras verticaux réglables, en quantité suffisante. 6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5 selon lequel l'excavation (Ex), sous voie, nécessaire à la création de la dalle (Ta), est réalisée à l'aide d'une pelle mécanique sur chenille équipée de benne preneuse télescopique, et une tranchée (EP) de mise à hauteur préalablement crée pour faciliter ce travail. 7. Procédé selon la revendication 6 selon lequel le fond d'excavation dédié à la dalle (Ta) est dressé, nivelé horizontalement, si nécessaire par recharge de sable, par traction alternée, dans les deux sens, parallèlement à la voie, d'un lourd grillage, compacté par compacteurs à plaque mais aussi à rouleaux, équipé ou non de réservations cylindro coniques verticales, ouvertes vers le bas, pour mise en place ultérieure de micro pieux, cloturé par des coffrages latéraux et d'extrémité, puis recouvert sur toute sa surface, par déroulement, d'une feuille plastique étanche, de manière à pouvoir y couler à suivre et directement le béton constitutif de la dalle (Ta) . 8. Procédé selon l'une des revendications 3 à 7 selon lequel l'armature préfabriquée (Ar) de la dalle (Ta) est idéalement monopièce, mise en place par grutage, puis poussage, sur des profils supports en H, disposés, transversalement à la voie (VF), en appui, d'un coté sur le fond de coffrage naturel de la dite dalle, de l'autre sur un tas de ballast (TB) préalablement stocké et rapidement mis en place par camion et pelle mécanique. 9. Procédé, selon la revendication 8, dans lequel, le poussage de l'armature est facilité par des chariots de roulement sur les profils supports en H. 10. Procédé selon l'une des revendications 3 à 9 selon lequel grâce et dès le début de prise, raccourci, du béton de la dalle (TA), cette dalle est recouverte de ballast, jusqu'à la hauteur des semelles des traverses béton de la voie (VF) à l'aide de ballast contenu dans les wagons (W), et dans lequel, par sécurité, ce regarnissage en ballast est complété à la benne portée télescopique à partir de la réserve (TB) de l'aire de stockage afin de permettre la libération - 10 - des fixations de rail (Fi) pour le départ des dits wagons et une remise en circulation immédiate, et à vitesse réduite sur les voies concernées. 11. Procédé de construction d'un ouvrage d'art selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les appuis verticaux (Ae), (Ai) sont renforcés par un massif de béton armé (M) coulé dans l'espace obtenu par excavation, sous protection des éboulements assurée par la dalle (Ta), entre les rangées parallèles de pieux ou micro pieux et fermé par deux coffrages d'extrémité. 12. Procédé de construction d'un ouvrage d'art selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l'on réalise sous protection de la dalle (Ta), sans interruption du trafic ferroviaire, le terrassement d'ouverture du ou des passages sous voies ferrées puis en un seul bloc ou en bandes horizontales liées par reprise de ferraillage, un épais radier (Ra) de béton armé ancré aux appuis verticaux constitués par les rangées de pieux ou micro pieux (Ai), (Ae), et les massifs (M).