Brevet FR2878890A1 — publié le 20060609

L'invention concerne un dispositif destiné en particulier à la réalisation d'une paroi en un matériau de maçonnerie solidifiable, apporté dans un état liquide ou semiliquide à l'intérieur d'un volume de confinement défini entre une surface de coffrage et la surface interne d'une excavation à renforcer. L'invention s'applique en particulier à la réalisation de la paroi interne en béton d'un forage ménagé dans une roche, pour constituer dans celle-ci par exemple un tunnel. Pour réaliser une excavation, en particulier un tunnel, dans une roche, une solution consiste à forer ou excaver le terrain selon la direction du tunnel à former puis à revêtir la paroi interne de cette excavation par une épaisseur de béton ou équivalent qui assure la tenue du terrain et délimite le passage interne dans le tunnel. Ainsi, on place contre le terrain, dans la surface correspondante du tunnel, une épaisseur donnée d'un revêtement approprié, propre à rattraper les inégalités du forage et également à former une couche a peu près uniforme d'habillage et de renfort ou de soutènement, selon le profil de la section du tunnel. Pour cela, il est usuel d'utiliser un coffrage à partir de cloisons métalliques, souvent appelées des banches, disposées à un écartement donné de la paroi interne du tunnel, pour délimiter un espace de confinement, clos, égal à l'épaisseur de la couche de béton à former, cet espace étant prévu pour être rempli d'un ciment liquide incorporant des agrégats, coulé en place et tel que, après durcissement et retrait des banches, la paroi finale de béton soit ainsi créée. Pour soutenir les banches, on utilise typiquement une structure porteuse mise en place dans le tunnel suivant la direction de ce dernier. Cette structure peut supporter des cloisons qui sont articulées sur elle et qui, en position repliée, ne gênent pas l'introduction de la structure dans le tunnel En position dépliée, ces cloisons forment les banches. Le béton liquide, ou tout matériau de maçonnerie solidifiable, apporté dans un état liquide ou semiliquide dans ledit espace de confinement, est alors coulé en place, entre les cloisons et la paroi interne du tunnel. La coulée en place s'effectue typiquement par l'intermédiaire d'au moins une tuyauterie souple. Tout cela est décrit d'une façon encore plus détaillée dans FR-A-2 691 204 d'où est d'ailleurs tirée la description qui précède. Ainsi, est déjà connu un dispositif de coffrage comprenant. une structure support pourvue de moyens de coffrage adaptés pour être disposés à la manière d'une voûte en face de ladite surface interne de l'excavation, au moins une embouchure d'accès étant réservée pour alimenter le volume de confinement avec le matériau de maçonnerie liquide ou semiliquide, - et au moins une tuyauterie souple recevant depuis une source ledit matériau de maçonnerie dans son état liquide ou semi-liquide, cette tuyauterie étant adaptée pour fournir le matériau de maçonnerie à l'embouchure d'accès portée par la structure support. Un problème que l'on souhaite ici résoudre sur ce type de dispositif est celui de l'alimentation en matériau de maçonnerie solidifiable dudit espace ou volume de confinement. Typiquement, la ou les tuyauteries souples évoquées ci-avant sont raccordées directement à la ou aux embouchure(s) d'accès précités. Souvent il s'agit même de larges embouchures dans lesquelles on fait déborder l'extrémité ouverte de ces tuyauteries. La préparation du déversement du matériau de maçonnerie concerné peut donc être considérée comme une opération relativement longue, parfois assez pénible et relativement coûteuse (temps d'emploi du personnel pour cette opération).On risque en outre de gâcher du matériau si une tuyauterie vient à se désengager de son embouchure, ce qui peut être en outre dangereux, voire pénalisant pour les structures environnantes. On souhaite également pouvoir améliorer les conditions de remplissage du volume de confinement, si possible pour en accroître la vitesse la remplissage, voire encore mieux contrôler sa qualité. Pour apporter une solution à tout ou partie des problèmes ci- dessus, il est proposé dans l'invention que le dispositif de coffrage comprenne en outre une ou plusieurs conduites de distribution du matériau de maçonnerie (toujours dans son état liquide ou semiliquide), en forme de voûte ou de portion(s) de voûte, ces conduites se dressant, localement, face auxdits moyens de coffrage, ce ou ces conduites étant interposée(s) et connectée(s) entre l'embouchure d'accès et la tuyauterie souple. Pour une réalisation performante de la ou desdites conduites de distribution, en tirant parti au mieux de la structure support, également appelée structure porteuse, on conseille en outre que ces conduites soient portées 5 par la structure support. Favorablement, pour améliorer en outre les conditions d'alimentation du volume de confinement avec ledit matériaux de maçonnerie, en tirant toujours parti au 10 mieux de la structure support, conseille par ailleurs: que ladite conduite de distribution, ou au moins certaines d'entre elles, se présente(nt) sensiblement comme un cerclage en forme de portion d'anneau dressé entre deux extrémités de pied et un 15 sommet courbe, et que la connexion entre la tuyauterie d'alimentation et cette dite conduite ou celles ayant ladite forme de portion d'anneau comprend au moins une bouche de connexion située à proximité de l'une des deux extrémités de pied. De manière comparable, on prévoit avantageusement: que la structure support comprend plusieurs embouchures d'accès situées à différents niveaux d'élévation des moyens de coffrage voûtés, et que la (ou au moins une des) conduite de distribution comprend, en correspondance, différentes bouches de distribution disposées à différentes hauteurs, le long de sa direction d'allongement, pour répartir, à partir de différents niveaux, l'alimentation du volume de confinement avec ledit matériau de maçonnerie liquide ou semiliquide. De préférence, si plusieurs conduites de distribution existent, comme on le conseille, on prévoira avantageusement qu'elles communiquent entre elles à la manière d'un réseau et/ou que les conduites de distribution en forme de voûte ou de portion(s) de voûte soient situées à différentes profondeurs de l'excavation et soient raccordées par des conduites complémentaires transversales de liaison. Dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, des références sont faites aux dessins annexés dans 10 lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une excavation ménagée dans un terrain rocheux pour constituer un tunnel et dans laquelle est disposée une structure de support mobile munie d'un dispositif de coffrage connu dans FR-A 2 691 204. - la figure 2 est une coupe comme celle de la figure 1; la structure support est moins détaillée, mais apparaît une conduite de distribution de béton liquide, selon l'invention - et la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une partie du tunnel illustré figure 2, montrant un possible agencement des conduites de distribution du béton ou équivalent. Dans ce qui suit, le matériau de maçonnerie solidifiable évoqué avant sera défini comme du béton, avantageusement un béton dit autoplaçant, très fluide et favorable à la présente situation. La figure 1 est donc une illustration de l'art antérieur, en particulier en ce qui concerne l'alimentation en béton du volume de confinement 21. Elle est spécifiquement utile en ce qu'elle montre une réalisation possible de la structure support et de ses moyens de coffrage, avec toutefois donc une alimentation traditionnel dudit volume 21, ici directement par la tuyauterie souple 38. A l'image de ce que décrit FR-A 2 691 204, le dispositif de coffrage 1 illustré figure 1 est installé dans un tunnel, en regard d'une structure rocheuse 10 à travers laquelle a été foré ou excavé un passage 11 formant tunnel et contre lequel il convient de réaliser une paroi essentiellement lisse de béton, continûment sur toute la profondeur de ce tunnel (axe lib, figure 3). A cet effet, on utilise ici la structure de support 12 comportant une plate-forme horizontale 13 et des membrures de raidissement telles que 14 et 15. La plate forme 13 comporte par ailleurs, sur chacun de ses côtés, des traverses 16 en extension, réunies chacune à la plate-forme par un élément de liaison 17. Par ailleurs, cette plate-forme comprend des montants verticaux 18, munis de roues d'appui sur le sol 19, permettant le déplacement de la structure de support 12 à l'intérieur du tunnel selon la direction llb de ce dernier, en profondeur. La structure de support 12 comporte également une banche supérieure 20, formée par une cloison métallique fixe s'étendant à la façon d'une voûte parallèlement à la surface interne du passage 11 dans la partie haute du tunnel, en délimitant avec celle-ci le volume de confinement 21. Par ailleurs, sont articulées sur les traverses 16, deux cloisons latérales telles que 24 et 25, symétriques l'une de l'autre et dirigées respectivement vers les parties correspondantes de la surface interne, en prolongement de la banche supérieure 20. Chacune de ces cloisons 24 et 25 est articulée sur l'extrémité de la traverse 16 associée autour d'un axe, respectivement 24a et 25a. En outre, elle est associée à un vérin 26 de commande, formé de deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre, la première partie 27 étant articulée en 28 sur l'élément de liaison 17, prévu entre la traverse 16 et la plate-forme 16, tandis que l'autre partie 29 est articulée sur un axe 30, porté par une platine d'appui 31 solidaire de l'extrémité inférieure de la cloison. Chacune des cloisons 24 et 25 est aménagée de telle sorte qu'elle comporte une arête inférieure 32, propre à venir en contact avec une surface 33 prévue dans une banquette d'appui 34, préalablement réalisée à la base du passage 11. Des moyens sont par ailleurs prévus pour immobiliser en position la cloison vis-à-vis de la banquette, constitués par un vérin à vis 35 porté par la cloison et dont la tête réglable est adaptée pour venir en appui sur la banquette 34. La commande du pivotement de chacune des cloisons 24 et 25 autour de leurs axes 24a et 25a, notamment pour permettre de replier ces cloisons vers l'intérieur du tunnel lorsque la structure de support 12 doit être déplacée dans celui-ci, ou au contraire pour déplier ces cloisons et les amener au contact de la banquette de la façon indiquée ci- dessus, afin de confiner le béton liquide dans le volume 21 pour la formation de la paroi, est réalisée au moyen d'un second vérin 36, articulé d'une part sur l'axe 24a ou 25a selon le cas, et d'autre part, autour d'un axe parallèle prévu sur l'une des deux parties du vérin 26. A l'endroit du sommet de la banche supérieure 20 des moyens de coffrage, une embouchure d'accès 37 est réservée pour alimenter le volume de confinement 21 avec ledit béton liquide ou semi-licruide 39. Une tuyauterie souple 38 reçoit ce béton depuis une source 40. Cette tuyauterie fournit donc le matériau de maçonnerie à l'embouchure d'accès 37 portée par la structure support. Partant de la source 40, la tuyauterie court sur le sol, avant de s'élever vers l'embouchure 37 sous laquelle elle 10 pend, ici librement. Sur les figures 2 et 3,pour ne pas les surcharger, on n'a reproduit en illustration qu'une partie des éléments-de la structure support 12. Ainsi, on y voit les moyens de coffrage 42 comprenant en particulier les cloisons métalliques, telles que 20, 24 et 25 disposées à la manière d'une voûte, en face donc de ladite paroi ou surface interne lla du passage 1l et délimitant, avec lui, le volume de confinement 21 à remplir de béton pour former la cloison attendue, une fois pris (solidifié) le béton 39 déversé dedans. On retrouve également la tuyauterie souple 38a alimentée en béton souple par la source 40, étant précisé qu'il 25 pourrait bien entendu y avoir plusieurs tuyauterie 38a. Sont également présentes plusieurs embouchures d'accès ménagées à travers les cloisons métalliques précitées, et repérées ici 37a,137a,147a, 157a,167a. Ces embouchures communiquent bien entendu avec l'espace de confinement 21. Les flèches en pointillés marquent l'alimentation en béton de ce volume. Pour parvenir à ce résultat, et conformément à 35 l'invention, la tuyauterie souple 38a n'est pas raccordée directement aux embouchures d'accès mais à une ou plusieurs conduites de distribution du matériau de maçonnerie considéré, alors encore liquide ou semiliquide. Sur la figure 2, on ne voit qu'une seule telle conduite, repérée 42a, en forme de voûte. Elle se dresse face aux moyens de coffrage, le long donc et à une certaine distance des cloisons métalliques telles que 20,24,25 qui bordent intérieurement l'espace de confinement. La conduite de distribution 42 est raccordée d'un côté à la tuyauterie d'alimentation 38a et, d'endroits en endroits, aux embouchures d'accès 37a, 137a...167a. Sur la figure 3, on voit plusieurs conduites de distribution en forme de voûte (42a,42b,42c,42d) répartis en différents endroits, ici sensiblement régulièrement répartis dans le sens de l'allongement ou de la profondeur lla du tunnel 11. Tout ou partie des conduites de distribution pourrait présenter une forme uniquement de portion de voûte, par exemple si la forme du tunnel changeait, ou si on avait à alimenter en béton un espace de confinement localement limité. Favorablement, les conduites de distribution seront supportées par la structure support 12, par exemple à l'endroit de son bâti, légèrement à distance des cloisons mobiles 20,24... de manière à n'avoir pas à pâtir des articulations et/ou des déplacements de ces cloisons. Sur la figure 3, on a repéré 44a,44b,44c trois arceaux ou barres de fixation à la structure support 12 de conduites de distribution, ici 42a,42d. A partir des figures 2 et 3, on peut en outre constater que les conduites de distribution 42a...42d se présentent chacune comme un cerclage en forme de portion d'anneau, adapté à la forme correspondante du passage 11. Les conduites ainsi sensiblement cerclées, en particulier par souci de gain d'encombrement, de protection du fait d'une meilleure intégration à la structure support 12 et d'une proximité vis-à-vis des embouchures d'accès, se dressent entre deux extrémités de pieds, repérées 420 et 421 pour la conduite de distribution 42a sur la figure 2, et un sommet courbe 422 proche de l'embouchure de sommet 37a. Sur la figure 3, on remarque que, pour faciliter leur repérage sur la figure, les conduites de distribution 42a...42b en portion d'anneau ont été hachurées. On remarquera encore que la connexion entre la tuyauterie d'alimentation 38a et la conduite de distribution ici concernée, 42a, comprend une bouche de connexion 46 située à proximité d'une extrémité de pieds, ici 421, ceci étant applicable aux autres conduites de distribution, voir par exemple, bouche repérée 48 pour la conduite de distribution 42b sur la figure 3. Sur la figure 2, la conduite de distribution voûtée 42a comprend, en correspondance des embouchures d'accès 37a, 137a... (qui sont donc situées à différents niveaux d'élévation), plusieurs bouches de distribution, telles que 48a, 48b, 48c. Figure 3 apparaissent d'autres bouches de distribution telles que 52b,54b,56b, portées par les conduites de distribution voûtées concernées et reliées aux embouchures d'accès correspondantes, pour répartir le béton dans le volume 21, à partir de différents niveaux l'alimentation. Encore pour ce souci de répartition, on voit figure 3 que les conduites de distribution voûtées 42a, 42b,... communiquent entre elles à la manière d'un réseau. Pour cela, la solution ici proposée consiste en des conduites complémentaires, transversales aux conduites voûtées 42a,42b,... et les reliant deux à deux. Trois de ces conduites complémentaires, ici rectilignes, 58,60,62 ont été ici illustrées et repérées. D'autant plus avec un béton fluide, tel qu'un béton autoplaçant présent sur le marché, on va pouvoir ainsi répartir de manière appropriée et rapidement le matériau fluide d'alimentation des différentes embouchures d'accès, et donc favoriser les conditions de remplissage du volume de confinement 21. Bien entendu, se pourrait être l'une au moins de ces conduites complémentaires transversales qui pourrait être 20 reliée à la (aux) tuyauterie(s) souple(s) telle que 38a. REVENDICATIONS 1. Dispositif de coffrage pour la réalisation d'une paroi en un matériau de maçonnerie solidifiable, apporté dans un état liquide ou semi- liquide à l'intérieur d'un volume de confinement défini entre une surface de coffrage et la surface interne d'une excavation (11) à renforcer, le dispositif comprenant: une structure support (12) pourvue de moyens de coffrage (20,24,25) adaptés pour être disposés à la manière d'une voûte en face de ladite surface interne (lla) de l'excavation, au moins une embouchure d'accès étant réservée pour alimenter le volume de confinement avec le matériau de maçonnerie liquide ou serai-liquide, et au moins une tuyauterie souple (38a) recevant depuis une source (40) ledit matériau de maçonnerie (39) dans son état liquide ou semi- liquide, cette tuyauterie étant adaptée pour fournir le matériau de maçonnerie à l'embouchure d'accès (37a,137a...)portée par la structure support, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une ou plusieurs conduites (42a,42b,42c...) de distribution du matériau de maçonnerie dans son état liquide ou semiliquide, en forme de voûte ou de portion(s) de voûte se dressant, localement, face auxdits moyens de coffrage (20,24,25), ce ou ces conduites étant interposée(s) et connectée(s) entre l'embouchure d'accès et la tuyauterie (38a). 2. Dispositif de coffrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la(les) conduites (42a,42b...) est(sont) portée(s) par la structure support (12). 3. Dispositif de coffrage, selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que: - ladite conduite de distribution, ou au moins certaines d'entre elles (42a,42b...), se présente(nt) sensiblement comme un cerclage en forme de portion d'anneau dressé entre deux extrémités de pieds (420,421) et un sommet courbe (422), - et la connexion entre la tuyauterie d'alimentation et cette dite conduite ou celles ayant ladite forme de portion d'anneau comprend au moins une bouche de connexion (46) située à proximité de l'une des deux extrémités de pieds. 4. Dispositif de coffrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que: la structure support (12) comprend plusieurs embouchures d'accès (48a,48b...) situées à différents niveaux d'élévation des moyens de coffrage voûtés et la (ou au moins une des) conduite(s) de distribution (42a,42b...) comprend, en correspondance, différentes bouches de distribution (52a,54a) disposées à différentes hauteurs, le'long de sa direction d'allongement, pour répartir, à partir de différents niveaux, l'alimentation du volume de confinement (21) avec ledit matériau de maçonnerie liquide ou semi-liquide. 5. Dispositif de coffrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs dites conduites de distribution (42a,42b...) adaptées pour communiquer entre elles, à la manière d'un réseau. 6. Dispositif de coffrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il 35 comprend plusieurs dites conduites de distribution (42a,42b...) en forme de voûte ou de portion(s) de voûte situées à différentes profondeurs de l'excavation(ll) et communiquant entre elles par des conduites complémentaires (60,62,64) transversales de liaison.