Brevet FR2880380A1 — publié le 20060707

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 semi-liquide à l'intérieur d'un volume de confinement existant 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. On appellera ici direction d'allongement ou direction de creusement , la direction suivant laquelle s'étend essentiellement l'excavation. Par exemple, pour un tunnel, il s'agit de sa longueur entre son entrée et sa sortie. Ainsi, pour renforcer une telle excavation creusée, 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. Pour parfaire la délimitation dudit espace ou volume de confinement, il est en outre connu d'utiliser des masques d'arrêt, à chaque extrémité des cloisons métalliques précitées. Ainsi, est déjà connu un dispositif de coffrage comprenant. - des panneaux de coffrage, adaptés pour être disposés en face, à distance, de la surface interne de l'excavation, pour définir essentiellement ladite surface de coffrage sur une longueur déterminée de l'excavation, suivant ladite direction d'allongement ou de creusement, entre une première extrémité longitudinale et une 3 deuxième extrémité longitudinale, - des masques d'arrêt s'étendant, transversalement aux panneaux de coffrage, vers l'une et/ou l'autre desdites première et seconde extrémités longitudinales, entre sensiblement la surface de coffrage et une surface interne de l'excavation immédiatement proche, en laissant libre un espace vis-à-vis de cette dernière. Un problème que l'on souhaite ici résoudre sur ce type de dispositif est celui du coût de ces constructions, de la sécurité lors des coulées de matériau dans le volume de confinement et, en relation avec le premier point, des temps d'intervention. Une première démarche a consisté à travailler sur l'alimentation en matériau. En effet, la ou les tuyauteries souples évoquées ci-avant sont souvent 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. Une solution déjà proposée a consisté à interposer et à connecter, entre l'embouchure d'accès et la tuyauterie souple, une ou plusieurs conduites de distribution du matériau de maçonnerie (toujours dans son état liquide ou semi-liquide), ces conduites, en forme de voûte ou de portion(s) de voûte, se dressant localement face auxdits moyens de coffrage. Une autre approche, éventuellement complémentaire, consiste, dans le cadre de la présente invention, à pouvoir le dispositif de coffrage avec au moins une bavette d'étanchéité propre à être disposée à l'une au moins desdites première et seconde extrémités longitudinales et à y occuper une partie au moins dudit espace libre, en fermant ainsi sensiblement le volume de confinement, vers les première et seconde extrémités, transversalement à ladite direction d'allongement ou de creusement. Avec cette solution, on a constaté des économies de matériau et de coûts de finition, ainsi que des gains de temps d'intervention pour la réalisation de la couche d'habillage. La sécurité s'est également accrue; on évite en effet les débordements de matériau à ces endroits. Favorablement, pour les buts déjà visés et pour améliorer en outre les conditions d'intégration et de mise en place de ces bavettes, on conseille par ailleurs que la(les)bavettes soi(en)t fixée (s) à l'un au moins parmi les masques d'arrêt et une membrane d'étanchéité, laquelle double la surface interne de la paroi, sensiblement à son contact. De façon alternative, ou de préférence complémentaire, on prévoit en outre avantageusement: - que la (les) bavette(s) comprenne(nt) une ou plusieurs feuilles souples en une matière plastique et/ou caoutchouteuse fixée(s) à la membrane d'étanchéité. - et/ou que ces bavettes soient adaptées à être fixées de manière détachable aux masques d'arrêt situés vers l'une au moins des première et seconde extrémités, ceci par l'intermédiaire de moyens libérables de liaison. De préférence, dans le dernier cas, les moyens de liaison libérables comprendront des liens souples fixés à demeure aux bavettes et s'engageant de manière libérable à travers des orifices des masques d'arrêt. Par des gestes simples, facilement réalisables par un personnel peu qualifié, on fiabilisera la bonne mise en place des bavettes, et donc leur efficacité. Dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, des références sont faites aux dessins annexés dans 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, avant mise en place des masques d'arrêt et des bavettes d'étanchéité de l'invention; - la figure 2 est une coupe comme celle de la figure 1 et dans le même état; la structure support est moins détaillée, mais apparaît une conduite rigide de distribution de béton liquide en portion d'anneau, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une partie du tunnel illustré figure 2, montrant un possible agencement de plusieurs conduites rigides évoquées ci-dessus pour distribuer du béton ou équivalent, dans le volume de confinement; - la figure 4 est le détail IV agrandi de la figure 2, après installation des masques d'arrêt, - la figure 5 est le détail V agrandi de la figure 3, après installation des bavettes d'étanchéité - et la figure 6 est une variante de la figure 5, une fois le volume de confinement rempli. 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. On appellera donc les masques d'arrêt déjà évoqués, masques d'arrêt béton . La figure 1 montre une réalisation possible de la structure support et de ses moyens de coffrage, avec une alimentation en béton du volume de confinement 21 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 ou longueur de ce tunnel (axe ou direction d'allongement llb, figures 3 et 5) . 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, réunies chacune à la plate-forme par un élément de liaison 17. 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, en une ou plusieurs pièces, s'étendant ici à la façon d'une voûte, sensiblement parallèlement à la surface interne du passage 11 dans la partie haute du tunnel, en définissant avec celle-ci une limite importante du 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 correspondantjes de la surface interne, en prolongement de la banche supérieure 20, prolongeant ainsi sur les côtés du tunnel le volume 21. 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-liquide 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 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, et la tuyauterie souple 38a alimentée en béton souple par la source 40, étant précisé qu'il pourrait bien entendu y avoir plusieurs tuyauteries 38a. Une fois disposées en face, à faible distance, de la surface interne lla de la paroi 10, les panneaux de coffrage 20,24...forment, sur une longueur L déterminée, une cloison sensiblement étanche et continue, et définissent ainsi une surface de coffrage 43. 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. Sur les figures 2 et 3, 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 semi-liquide. 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 et à une certaine distance desdites cloisons métalliques telles que 20,24,25. 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 dans le sens de l'allongement ou de la profondeur lib du tunnel. Les conduites de distribution sont ici supportées par la structure support 12, par exemple à l'endroit de son bâti, légèrement à distance des cloisons mobiles 20,24.... 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. 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 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, pour faciliter leur repérage sur la figure, les conduites de distribution 42a...42b en portion d'anneau ont été hachurées. 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. Les conduites de distribution voûtées 42a, 42b,... communiquent entre elles à la manière d'un réseau. Pour cela, des conduites complémentaires, transversales aux conduites voûtées 42a,42b,... et les reliant deux à deux sont prévues. Trois de ces conduites complémentaires, ici rectilignes, 58,60,62 ont été 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 reliée à la (aux) tuyauterie(s) souple(s) telle que 38a. Figure 3, on voit qu'aux deux extrémités longitudinales 64a,64b (axe lib, longueur L) des moyens de coffrage (et donc de la structure de support 12), le volume 21 est frontalement limité par un masque d'arrêt béton, respectivement 66,68. Chaque masque d'arrêt béton, qui peut être notamment métallique ou en bois, comprend plusieurs plaques 70a, 70b,70c,70d (figure 4) placées bord à bord par leur tranche et s'étendant entre sensiblement la surface de coffrage 43 et une zone immédiatement proche de la surface interne 1la de l'excavation, en laissant libre un espace 71 vis-à-vis de la surface interne 11a. Figure 5, on voit que ces plaques, telles que 70a sont fixées à l'extrémité longitudinale correspondante des panneaux de coffrage (ici le panneau de sommet 20). Cette fixation est démontable. Des moyens de vissage, schématisés en 72 peuvent être utilisés. Autour d'eux, les masques réunis, installés, laissent donc à chaque extrémité 64a,64b un espace 71 sensiblement annulaire entre leur périphérie (elle-même arquée sensiblement en portion de cercle) et la surface intérieur lla en regard du tunnel. Figures 5 et 6, cet espace apparaît occupée par une bavette d'étanchéité 74, conformément à l'invention. Cette bavette flexible, en une ou plusieurs pièces avantageusement réunies entre elles, s'étend entre la périphérie du masque 66 ici schématisé et la paroi en regard lla. Plus précisément, la bavette borde extérieurement une membrane d'étanchéité 76, souple (par exemple en plastique) qui double favorablement la surface interne irrégulière lia pour lisser les irrégularités de la paroi. La membrane 76, si elle existe, est laissée en place une fois le béton coulé. Figures 5 et 6, la bavette 74 est soudée à la face accessible de la membrane 76. Chaque bavette peut être constituée de plusieurs tronçons, ici réunis en portion d'anneau ou de voûte souple. Les bavettes sont typiquement en plastique ou en caoutchouc épais. Pour parfaire l'installation, on peut fixer de manière libérable la (les) bavette(s) aux masques d'arrêt béton concernés. Des liens, tels que 78 figure 5, sont prévus à cet effet. 2880380 13 Ces liens souples sont fixés à demeure à la (aux) bavette(s) et s'engagent de manière libérable à travers des orifices 80 des masques d'arrêt. Figure 6, la bavette 74 illustrée est ici seulement liée à la membrane d'étanchéité 76. Aucune fixation au masque d'arrêt 66 n'est prévue. Il faut alors que la poussée exercer par le béton 39 qui remplit le volume 21 ne soit pas trop forte, au risque que le béton fuit malgré tout en 71. Si un lien 78 a été mis en place, il suffit de le retirer en fin de coulée du béton. REVENDICATIONS 1. Dispositif de coffrage pour la réalisation d'une paroi (39) en un matériau de maçonnerie solidifiable, apporté dans un état liquide ou semi-liquide à l'intérieur d'un volume de confinement s'étendant entre une surface de coffrage et la surface interne (11a) d'une excavation à renforcer, transversalement à une direction (llb) d'allongement ou de creusement de ladite excavation, le dispositif comprenant: - des panneaux de coffrage (42;20,22...), adaptés pour être disposés en face, à distance de la surface interne de l'excavation, pour définir essentiellement ladite surface (43) de coffrage sur une longueur déterminée de l'excavation, suivant ladite direction d'allongement ou de creusement, entre une première extrémité longitudinale (64a) et une deuxième extrémité longitudinale (64b), - des masques d'arrêt (66,68) s'étendant, transversalement aux panneaux de coffrage (42;20,22...), vers l'une et/ou l'autre desdites première et seconde extrémités longitudinales, entre sensiblement la surface de coffrage (43) et la surface interne de l'excavation immédiatement proche, en laissant libre un espace (71) vis-àvis de cette dernière, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: - au moins une bavette d'étanchéité (74) propre à être disposée à l'une au moins desdites première et seconde extrémités longitudinales (64a,64b) et à y occuper une partie au moins dudit espace libre (71), en fermant ainsi sensiblement le volume de confinement (21), vers les première et seconde extrémités, transversalement à ladite direction d'allongement ou de creusement (lla). 2. Dispositif de coffrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la(les) bavettes (74) est/sont fixée(s) à l'un au moins parmi les masques d'arrêt (66,68) et une membrane d'étanchéité (76), laquelle double la surface interne (11a) de la paroi (10), sensiblement à son contact. 3. Dispositif de coffrage, selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la (les) 1C1 bavette(s) (74) comprend (comprennent) une ou plusieurs feuilles souples en une matière plastique et/ou caoutchouteuse fixée(s) à la membrane d'étanchéité (76). 4. Dispositif de coffrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la(les) bavette(s) (74) est (sont) adaptée(s) à être fixée(s) de manière détachable aux masques d'arrêt (66,68) situés vers l'une au moins des première et seconde extrémités, par l'intermédiaire de moyens de liaison libérables (78). 5. Dispositif de coffrage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de liaison libérables comprennent des liens souples (78) fixés à demeure à la (aux) bavette(s) (74) et s'engageant de manière libérable à travers des orifices (80) du (des) masque(s) d'arrêt.