Brevet FR2895441A1 — publié le 20070629

L'invention concerne un dispositif réglable d'immobilisation de panneaux mobiles de coffrage adaptés pour être disposés en face d'une paroi intérieure d'excavation à renforcer. Typiquement, ceci est destiné à bien positionner la surface de coffrage et à bloquer, dans la position opérationnelle correspondante, les panneaux de coffrage, en s'assurant ainsi qu'ils vont tenir, sans changer de position, face à la poussée d'un matériau solidifiable de maçonnerie utilisé pour réaliser la paroi à renforcer, ce matériau étant typiquement 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 de l'excavation. 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 matériau 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 les cloisons précitées, qui sont typiquement articulées sur elle et qui, en position repliée, ne gênent pas l'introduction de la structure dans le tunnel, tandis qu'en position dépliée, elles forment les banches. Le béton liquide, ou donc tout matériau de maçonnerie solidifiable approprié, apporté dans un état liquide ou semi-liquide dans l'espace de confinement crée, 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. Ainsi, est déjà connu un dispositif dont les panneaux mobiles peuvent définir une surface de coffrage adaptée pour être disposée en face d'une paroi intérieure d'excavation à renforcer par un matériau de renforcement à apporter entre ladite paroi à renforcer et la surface de coffrage ainsi définie, les panneaux de coffrage étant liés à une structure porteuse les supportant pour permettre aux dits panneaux de coffrage d'être déplacés par rapport à l'excavation. Ce document décrit également un 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 s'étendant entre la surface de coffrage et la paroi interne de l'excavation à renforcer. Typiquement, on y trouve donc: - une structure porteuse pourvue de panneaux de coffrage adaptés pour être disposés, à la manière d'une armature de coffrage sensiblement en arc de cercle, 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 semi-liquide, 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 concerne la manière de préparer le dispositif pour éviter ou limiter des dommages causés à l'ouvrage à renforcer, lors de la mise en place et du réglage du coffrage, et/ou d'assurer cette préparation le plus rapidement, avec si possible un gain de productivité par rapport à la situation connue. C'est ainsi qu'il est proposé que le dispositif concerné soit pourvu de moyens réglables de blocage contraint de certains au moins desdits panneaux de coffrage, ces moyens de blocage étant disposés et agissant entre la structure porteuse et les panneaux de coffrage, donc sans appui contre l'excavation à renforcer, pour immobiliser ces panneaux de coffrage dans leur dite position opérationnelle. Le dispositif de coffrage pourvu de ces moyens de blocage est également concerné. Avec cette solution, il va être possible de positionner en position opérationnelle avec, hors de l'ouvrage, blocage/mise en tension, réglage dans les trois axes, du coffrage, ceci en s'affranchissant des talonnettes et/ou banquettes traditionnelles. On conseille en outre, pour les mêmes buts : - que les moyens de blocage contraint comprennent des vérins de précontrainte et des biellettes de précontrainte définissant ensemble, et avec la structure porteuse et les panneaux de coffrage, un polygone ayant au moins certains côtés de longueur variable en fonction de la contrainte à appliquer par les vérins. - et/ou que les moyens de blocage contraint soient répartis en au moins deux groupes, situés latéralement, de part et d'autre de la direction d'allongement ou de creusement de l'excavation, vers les extrémités d'un moyen de structuration transversale s'étendant en travers de cette direction, alors que le dispositif réglable d'immobilisation des panneaux de coffrage est disposé dans l'excavation, - et/ou que les panneaux de coffrage soient liés entre eux, deux à deux de façon articulée, vers deux bords opposés, pour définir une voûte de coffrage, et/ou que ledit moyen de structuration transversale soit porté par des montants dressés de portique situés de part et d'autre de la direction d'allongement ou de creusement de l'excavation, - et/ou que, lesdits moyens de blocage contraint étant en position opérationnelle, ces derniers sont situés latéralement, de part et d'autre de la direction d'allongement ou de creusement, vers une zone d'élévation médiane du dispositif de coffrage. Un problème qui peut être corolaire ou indépendant concerne la manière de diriger le dispositif de coffrage à l'intérieur de l'excavation, pour coffrer au mieux et utiliser les moyens les plus appropriés (en termes de fonctionnalité, de temps, de coûts...). Pour cela, on conseille que soient prévus: - latéralement par rapport à ladite direction d'allongement ou de creusement, des moyens d'orientation latérale pour décaler angulairement les panneaux du dispositif de coffrage par rapport à la structure porteuse. - et/ou au moins un vérin de translation et au moins une biellette de translation comprenant une partie fixe et une partie mobile reliées, pour l'une, à la structure porteuse, pour l'autre, à au moins l'un des panneaux de coffrage, pour faire varier l'orientation angulaire des panneaux de coffrage par rapport à la direction d'allongement. Concernant la manière de procéder pour immobiliser lesdits panneaux de coffrage, on conseille: - de les disposer en face de la paroi intérieure à renforcer, de manière qu'une fois leur position opérationnelle atteinte, ils définissent ladite surface de coffrage et donc le volume de confinement recherché, - et, de les bloquer de façon contrainte, dans cette position opérationnelle, par rapport à ladite paroi intérieure de l'excavation, en faisant agir, entre eux et la structure porteuse, donc sans appui extérieur auxdits panneaux, des moyens réglables de blocage. De préférence, on réalisera le blocage contraint des panneaux avant d'apporter dans le volume de confinement au moins l'essentiel du matériau de maçonnerie. Dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, des références sont faites aux dessins 10 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 disposé un dispositif de coffrage innovant, 15 - la figure 2 est une vue de côté dudit dispositif, seul, - et la figure 3 montre en vue agrandie le détail III de la fig.2. Dans ce qui suit, le matériau solidifiable de 20 maçonnerie évoqué avant sera défini comme du béton, avantageusement un béton dit autoplaçant, très fluide et favorable à la présente situation. Figure 1, le dispositif de coffrage 1 est installé dans un tunnel, en regard d'une structure rocheuse 10 à 25 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 ou direction d'allongement ou de creusement llb, figure 3). 30 A cet effet, on utilise ici la structure de support, ou porteuse, 12 comportant une plate-forme horizontale 13 et des membrures de raidissement telles que 14a,14b,15a,15b. La structure porteuse 12 supporte également une banche supérieure 20, appelée ci-après panneau supérieur central de voûte et 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. Par ailleurs, sont articulées sur les membrures latérales 14b,15b et/ou sur ce panneau supérieur central de voûte 20, deux cloisons latérales, ou panneaux, 24 et 25, symétriques l'un(e) de l'autre et dirigé(e)s respectivement vers les parties correspondantes de la surface interne, en prolongement latéral de la banche supérieure 20 avec laquelle ces panneaux définissent la surface de coffrage 121, en délimitant en outre, avec la paroi 11, un volume 21 de confinement pour le béton. Ce volume de confinement est prévu pour être alimenté en béton par la tuyauterie souple 38. La structure porteuse 12 comprend par ailleurs des montants dressés de portique, verticaux, 18a,18b, s'étendant sous la plate-forme, ou traverse, 13 et qui sont munis de roues d'appui sur le sol 19 (ou sur des rails placés dessus), permettant le déplacement de la structure de support 12 à l'intérieur du tunnel selon la direction llb de ce dernier, en profondeur. Chacun des panneaux 24 et 25 est articulé sur l'extrémité de la traverse 13 associée et/ou au panneau 20, autour d'un axe, respectivement 24a et 25a, ici horizontal. Chacune des cloisons 24 et 25 est aménagée de telle sorte qu'elle comporte un bord inférieur 32 propre à venir en contact avec une surface 33 limitant, vers la base de l'excavation, le volume de confinement 21. Dans FR-A-2 691 204, des moyens étaient par ailleurs prévus pour immobiliser en position la cloison vis-à-vis d'une banquette, ces moyens étant chacun constitués par un vérin à vis (35 au document) porté par la cloison et dont la tête réglable était adaptée pour venir en appui sur la banquette. Ici, ces moyens sont remplacés par des moyens réglables 100 pour l'immobilisation contrainte desdites cloisons ou panneaux de coffrage 24 et 25. Ces moyens réglables d'immobilisation 100 sont disposés et agissent entre la structure porteuse 12 et les panneaux de coffrage, donc sans appui contre l'excavation à renforcer, ceci pour immobiliser ces panneaux de coffrage dans leur position opérationnelle illustrée figure 1 où ils définissent l'espace de confinement 21, avec la paroi 11, sensiblement parallèlement à laquelle ils s'étendent alors. Favorablement et comme illustré ici, les moyens réglables d'immobilisation 100 comprennent des vérins de précontrainte, tels que 101,103 et des biellettes de précontrainte, telles que 105,107 définissant ensemble, et avec la structure porteuse 12 et les panneaux de coffrage concernés, un polygone ayant au moins certains côtés de longueur variable en fonction de la contrainte à appliquer par les vérins (voir traits mixte en gras 111 passant par le vérin 101, un bout de structure porteuse - ici la traverse 13-, la biellette 105 et le panneau 24). Transversalement à la profondeur/longueur du dispositif de coffrage 1 (direction llb), les moyens 100 de mise sous contrainte sont répartis en au moins deux groupes 110,120, situés latéralement, de part et d'autre de la direction llb, vers les extrémités du moyen de structuration transversale constitué par la plate-forme horizontale ou traverse 13 reliée à la poutre supérieure 130 portant, à ses extrémités latérales, les panneaux respectivement 24 et 25. Ici, les premier et second groupes 110,120 des moyens réglables d'immobilisation contrainte desdits panneaux sont, sur la vue en section de la fig.l, disposés latéralement, de part et d'autre du groupe constitué par les deux montants de portique 18a,18b immédiatement proches l'un de l'autre et de l'axe central llb de l'excavation. On remarquera que, typiquement sur un tunnel à peu près horizontal et de section pratiquement circulaire, comme ici, ces panneaux sont les panneaux médians respectivement gauche et droit qui, sous le panneau supérieur central de voûte 20, définissent ensemble à peu près la moitié inférieure de la surface de coffrage, face à la paroi 11. Dans cette positon opérationnelle illustrée, ils pourraient être quasiment verticaux ; ils le sont ici en partie supérieure, avant de s'incurver chacun en suivant la cambrure de la paroi. Dans la profondeur (axe llb), on trouve de préférence plusieurs unités réglables d'immobilisation 25 100. Les vérins 101,103 comprennent chacun deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre. La première partie est, par exemple pour le vérin 101, ici articulée horizontalement en 28 sur la plate-forme horizontale 13, 30 tandis que l'autre partie est articulée sur un axe horizontal 30 porté par une platine 31 solidaire du panneau concerné, ici 24, sensiblement au niveau de sa rupture de pente par rapport à la verticale. Plus haut, au niveau de la partie verticale de chaque panneau 24,25, des biellettes de précontrainte 105,107, de longueurs variables en fonction de la 5 contrainte à appliquer, s'étendent entre ces panneaux et l'extrémité en regard de la plate-forme transversale 13, en étant liées sur eux. Ces biellettes, ici sensiblement horizontales, sont articulées sur la plate-forme et, présentent une 10 lumière, telle que 107a, où peut coulisser librement un doigt fixé au panneau concerné. Avec les vérins 101,103, localement la structure porteuse (bout de la plate-forme 13) et les panneaux de coffrage 24,25, les biellettes de précontrainte 105,107 15 définissent donc le polygone précité, tel que 111, dont au moins certains côtés sont ainsi de longueur variable, en fonction de la contrainte appliquée par les vérins, lorsque ceux-ci poussent sur lesdits panneaux. Une commande en pivotement de chacun des panneaux 20 24,25 autour de leurs axes tels que 24a,25a, notamment pour permettre de replier ces panneaux vers l'intérieur du tunnel lorsque la structure porteuse 12 doit être déplacée dans celui-ci, ou au contraire pour les déplier et les amener dans la position opérationnelle ci-dessus, 25 afin de confiner le béton liquide dans le volume 21 pour la formation de la paroi, est réalisée, de préférence au moyen de vérins additionnels. Sinon, on peut utiliser les vérins 101,103 qui sont inclinés de biais et dont la rétractation de la partie mobile doit amener les panneaux 30 vers l'intérieur. 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 provenant de la tuyauterie 38 qui reçoit ce béton depuis une source située à distance. Avec les moyens précités, il va donc être possible de fonctionner comme suit, pour couler le matériau de renforcement dans le volume 21 : D'abord, on va placer le dispositif de coffrage 1 et donc les panneaux de coffrage à la profondeur appropriée dans l'excavation (axe llb). On peut ainsi écarter les panneaux 24,25 en face de la paroi 11, de manière qu'une fois leur position opérationnelle atteinte (fig.1), ils définissent ladite surface de coffrage 121. Dans cette position, on va alors bloquer ces panneaux de façon contrainte, par rapport à la paroi 11, en faisant donc agir, entre eux et la structure porteuse 12 (par conséquent sans appui extérieur auxdits panneaux), les moyens réglables de blocage sous contrainte, 100. Les vérins de précontrainte 101,103 (qui ont poussés lesdits panneaux) et les biellettes de précontrainte 105,107, bloqués, sont ainsi prêts à recevoir la poussée du matériau de renforcement que l'on va alors apporter dans le volume 21, ceci sans que l'on ait eu à s'appuyer sur une quelconque talonnette ou banquette typiquement en béton. C'est donc favorablement grâce à ce blocage contraint des panneaux de coffrage, via ces moyens à vérin et biellettes de longueur(s) variable(s) dont on a bloqué la longueur, que le volume 21 est, en toute sécurité et proprement (sans risque notable de fuite), prêt à recevoir le béton et à absorber sa poussée, laquelle est donc transmise et absorbée exclusivement dans le dispositif de coffrage 1. Pour l'orientation, ici horizontale, de ce dispositif de coffrage 1, il peut comprendre en outre, latéralement par rapport à la direction llb, des moyens 115 d'orientation latérale, pour décaler angulairement les panneaux du dispositif de coffrage par rapport à la structure porteuse 12. Pour cela, on propose d'utiliser un ou probablement plusieurs vérins de translation 117 et au moins une biellette de translation associée, 119. Figure 3, la biellette de translation 119 montrée comprend une partie fixe 119a et une partie mobile 119b reliées, pour l'une, à la structure porteuse 12, ici la traverse 13, pour l'autre, au panneau de coffrage de voûte 20. REVENDICATIONS 1. Dispositif réglable d'immobilisation de panneaux mobiles de coffrage (24,25) adaptés pour être disposés en face d'une paroi (11) intérieure d'excavation (10) à renforcer par un matériau de renforcement à apporter, entre ladite paroi à renforcer et une surface (121) de coffrage, alors que les panneaux de coffrage sont dans une position opérationnelle où ils participent à définir cette surface de coffrage, laquelle établit, entre elle et la paroi interne de l'excavation, un volume (21) de confinement propre à recevoir ledit matériau de renforcement, les panneaux de coffrage étant liés à une structure porteuse (12) les supportant, pour permettre aux dits panneaux de coffrage d'être déplacés par rapport à l'excavation, ce dispositif étant pourvu de moyens (100,110,120) réglables de mise sous contrainte desdits panneaux de coffrage (24,25) auxquels ils sont liés, ces moyens réglables étant disposés et agissant entre la structure porteuse et ces panneaux de coffrage, donc sans appui contre l'excavation à renforcer, pour immobiliser lesdits panneaux de coffrage (24,25) dans leur position opérationnelle. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mise sous contrainte comprennent des vérins de précontrainte (101,103) et des biellettes de précontrainte (105,107) définissant ensemble, et avec la structure porteuse (12) et les panneaux de coffrage concernés (24,25), un polygone ayant au moins certains côtés de longueur variable en fonction de la contrainte à appliquer par les vérins. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que : - l'excavation à renforcer présente une direction (llb) d'allongement ou de creusement, - les moyens de mise sous contrainte sont répartis en au moins deux groupes (110,120), situés latéralement, de part et d'autre de ladite direction d'allongement ou de creusement, vers les extrémités d'un moyen de structuration transversale (13) s'étendant en travers de cette direction, alors que le dispositif réglable d'immobilisation est disposé dans l'excavation. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les panneaux de coffrage (20,24,25) sont liés entre eux, deux à deux de façon articulée, vers deux bords opposés, pour définir une armature de coffrage sensiblement en arc de cercle. 5. 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 (21) de confinement s'étendant entre une surface (121) de coffrage et une paroi interne (11) d'excavation à renforcer, ce dispositif de coffrage comprenant le dispositif réglable d'immobilisation des panneaux de coffrage selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6. Dispositif de coffrage selon la revendication 5 dans laquelle le dispositif de mise sous contrainte est celui selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens (100,110,120) réglables de mise sous contrainte étant donc réunis par le moyen de structuration transversale (12,13), ce dernier est portépar des montants dressés de portique (18a,18b) situés de part et d'autre de ladite direction d'allongement ou de creusement de l'excavation, alors que le dispositif de coffrage est disposé à l'intérieur de cette excavation, lesdits premier et second groupes des moyens de coffrage étant eux-mêmes disposés, latéralement, de part et d'autre de montants dressés de portique, considérés ensemble. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que, lorsqu'il est disposé dans l'excavation, avec les moyens (100,110,120) de mise sous contrainte en position opérationnelle, ces derniers sont situés latéralement, de part et d'autre de la/d'une direction d'allongement ou de creusement, vers une zone d'élévation médiane du dispositif de coffrage. 8. Dispositif de coffrage selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, latéralement par rapport à la direction d'allongement ou de creusement de l'excavation, et alors que ce dispositif de coffrage est disposé à l'intérieur de cette excavation, des moyens (115,117,119) d'orientation latérale pour décaler angulairement certains au moins des panneaux du dispositif de coffrage par rapport à la structure porteuse. 9. Dispositif de coffrage selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un vérin de translation (117) et au moins une biellette de translation (119) comprenant une partie fixe et une partie mobile reliées, pour l'une, à la structure porteuse (12,13), pour l'autre, à au moins l'un des panneaux de coffrage (20), pour faire varier l'orientation angulaire desdits panneaux de coffrage parrapport à ladite direction d'allongement ou de creusement de l'excavation dans laquelle est disposé le dispositif de coffrage. 10. Procédé pour immobiliser de façon réglable des panneaux de coffrage (24,25), par rapport à une paroi intérieure d'une excavation à renforcer par un matériau de maçonnerie solidifiable, apporté à l'intérieur d'un volume de confinement (21), les panneaux de coffrage étant adaptés à être disposée en face de cette paroi intérieure et étant pour cela liés de façon mobile à une structure porteuse (12) les supportant, permettant ainsi aux dits panneaux de coffrage d'être déplacés par rapport à l'excavation, caractérisé en ce que . - on dispose les panneaux de coffrage en face de la paroi intérieure (11) à renforcer, de manière qu'une fois leur position opérationnelle atteinte, soit établi ledit volume de confinement, et, - dans cette position opérationnelle des panneaux de coffrage, on les bloque de façon contrainte, par rapport à ladite paroi intérieure (11) de l'excavation à renforcer, en faisant agir, entre eux et la structure porteuse (12,13), donc sans appui extérieur auxdits panneaux de coffrage, des moyens réglables de blocage (100,110,120). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on réalise le blocage contraint des panneaux de coffrage avant d'apporter au moins l'essentiel dudit matériau de maçonnerie dans le volume de confinement (21). 12. Procédé selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'on réalise le blocage contraint des panneaux de coffrage en utilisant des moyens à vérin(101,103) et des biellettes (105,107) de longueur(s) variable(s) dont on bloque la longueur.