Brevet FR2940349A1 — publié le 20100625

L'invention concerne un module élémentaire de cintre pour un dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines ainsi qu'un tel dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines. Actuellement, les dispositifs de coffrages de tunnels et/ou de galeries souterraines se présentent sous la forme d'un outillage comportant deux ou trois éléments de coffrages monocoques articulés entre eux afin de permettre d'amener le dispositif de coffrage sur le lieu de coulée, d'une part, et, d'autre part, de réaliser le décoffrage par décintrement. Ces éléments de coffrage sont des pièces métalliques en acier généralement volumineuses, lourdes et réalisées sur mesure pour un chantier donné. Fabriqués en usine, ces éléments de coffrage sont amenés par la route sur le chantier, ce qui nécessite une logistique lourde. De plus, une fois le chantier terminé, les éléments de coffrage sont mis au rebuts. Il y a donc nécessité de réaliser un coffrage pour un dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galerie souterraine qui soit beaucoup plus maniable, plus rationnel et dont un nombre maximal d'éléments soient réutilisable d'un chantier à un autre. A cet effet, il est prévu, selon l'invention, un module élémentaire de cintre destiné à un dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines comportant un élément formant poutre de longueur déterminée comprenant une face supérieure et des extrémités inclinées par rapport à une perpendiculaire à la face supérieure, et deux chapes d'extrémité, une à chacune des extrémités inclinées, une première chape d'extrémité comprenant un premier moyen d'accouplement, une deuxième chape d'extrémité comprenant un deuxième moyen d'accouplement complémentaire du premier moyen d'accouplement, les deux moyens d'accouplement étant agencés de sorte à pouvoir réaliser une liaison pivot. Ainsi, l'utilisation de modules élémentaires de cintre va permettre, de manière très modulaire, de réaliser une ossature pour un dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines simplement. La longueur déterminée de ces modules est choisie pour permettre un transport et un stockage simple ne nécessitant pas de logistiques lourdes. De plus, ces modules élémentaires de cintre sont utilisables d'un chantier à un autre. Enfin, une ossature de coffrage ainsi réalisée permet l'utilisation d'éléments consommables comprenant une peau coffrante, propres à un chantier donné, présentant des dimensions équivalentes à celle du module élémentaire de cintre, donc très maniables et simples à transporter, à stocker et à mettre au rebut. Avantageusement, mais facultativement, le module élémentaire de cintre présente au moins l'une des caractéristiques suivantes : la face supérieure comporte des moyens d'assemblage réversible avec un élément comportant une peau coffrante ; les deux extrémités inclinées sont sensiblement symétriques en miroir l'une par rapport à l'autre ; chacune des chapes d'extrémité comportent en outre des moyens de fixations d'une biellette ; l'élément formant poutre comporte des moyens supplémentaires d'assemblage avec des éléments complémentaires du dispositif de coffrage ; et, le module élémentaire de cintre comporte en outre une pipe d'alimentation en béton. Il est aussi prévu, selon l'invention, un dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines comportant une série de modules élémentaires de cintre présentant au moins l'une des caractéristiques précédentes, chaque module élémentaire de cintre de la série étant accouplé à au moins un autre module élémentaire de cintre de la série par coopération du premier moyen d'accouplement de l'un avec le deuxième moyen d'accouplement de l'autre. Avantageusement, mais facultativement, le dispositif de coffrage présente au moins l'une des caractéristiques suivantes : le dispositif de coffrage comporte une série de biellettes, chaque biellette de la série étant fixée sur deux modules élémentaires de cintre accouplés entre eux, afin de définir l'angle que forment entre eux les deux modules élémentaires de cintre ; le dispositif de coffrage comporte en outre une série d'éléments comportant une peau coffrante, chaque élément comportant une peau coffrante de la série étant assemblé de manière réversible sur la face supérieure d'un module élémentaire de cintre ; les éléments comportant une peau coffrante sont jetables ; et, les éléments comportant une peau coffrante sont réalisés en matériau métallique ou en bois. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront lors de la description ci-après d'un mode de réalisation préféré. Aux dessins annexés : la figure 1 est une demi-vue en section d'un tunnel de l'ossature d'un dispositif de coffrage selon l'invention ; les figures 2a et 2b sont une vue de dessus et une vue de face d'un module élémentaire de cintre selon l'invention ; les figures 3a et 3 b sont des vues de détail de face et de dessous de l'accouplement de deux modules élémentaires de cintre des figures 2a et 2b ; la figure 4 est une vue de face du module élémentaire de cintre des figure 2a et 2b assemblé avec un élément comportant une peau de coffrage métallique ; et, la figure 5 est une vue de face du module élémentaire de cintre des figure 2a et 2b assemblé avec un élément comportant une peau de coffrage en bois. En référence aux figures annexées, nous allons décrire un mode de réalisation préféré de l'invention. Un dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines selon l'invention comporte un coffrage comprenant une ossature permettant de soutenir en position une peau de coffrage 31. Cette ossature comporte une série de modules élémentaires de cintre 10,100 accouplés deux à deux, une série de biellettes 20 participant à l'accouplement des modules élémentaires de cintre entre eux, ainsi qu'une série d'éléments 30 comportant la peau de coffrage 31. Les modules élémentaires de cintre sont accouplés de sorte à suivre un profil d'une paroi 1 de tunnel à réaliser afin de pouvoir couler la voute, les reins ainsi que les pieddroits dudit tunnel. Le dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines selon l'invention peut comporter d'autres éléments comme un contreventement 40 fixé sur deux modules élémentaires de cintre de la série de modules élémentaires de cintre. Chaque module élémentaire de cintre de la série de modules élémentaires de cintre est assemblé avec un élément 30 comportant la peau coffrante 31. La peau coffrante 31 délimite l'intrados de la paroi du tunnel à réaliser. En référence aux figures 2a et 2b, nous allons décrire en détail un module élémentaire de cintre 10 selon l'invention. Le module élémentaire de cintre 10 comprend un élément 11 formant poutre de longueur déterminée L présentant une face supérieure 12 et une face inférieure 121. L'élément formant poutre 11 est, ici, une poutre de type IPN, et, en particulier, présente une section en I. La longueur déterminée L est choisie selon le diamètre du tunnel et/ou de la galerie souterraine à réaliser. II en est de même pour la section de l'élément formant poutre. Par exemple, un première longueur LI et une première section sont choisies pour pouvoir réaliser des tunnels présentant un diamètre de 9 à 14 mètres, est une deuxième longueur L2, plus petite que LI, ainsi qu'une deuxième section sont choisies pour des tunnels de diamètres inférieures à 9 m. A chacune de ces extrémités, le module élémentaire de cintre 11 comporte une chape d'extrémité 13,14. Ici, les chapes d'extrémité 13,14 sont inclinées par rapport à une perpendiculaire à la face supérieure 12 de l'élément formant poutre 11. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention illustrée sur la figure 2b, les deux chapes d'extrémité 13 et 14 sont inclinées de sorte que, vu de face, le module élémentaire de cintre 10 présente une forme trapézoïdale sensiblement symétrique en miroir par rapport à un plan perpendiculaire à la figure 2b passant par un axe X sensiblement perpendiculaire à la face supérieure 12. La face supérieure 12 de l'élément formant poutre 11 comporte des moyens d'assemblage réversible 18 comprenant des orifices traversants la face supérieure 12 dudit élément formant poutre 11. Ces orifices traversants sont aptes à recevoir une boulonnerie qui permet l'assemblage sur le module élémentaire de cintre 10 d'un élément 30 comportant une peau de coffrage 31, comme cela sera détaillé ultérieurement. En outre, l'élément formant poutre 11 comporte des moyens d'assemblage supplémentaires 17 et 19 permettant l'assemblage avec des éléments complémentaires du dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines selon l'invention, comme des traverses ou des croisillons de rigidité. En particulier, les moyens d'assemblage 17 sont situés sur le flanc de l'élément formant poutre 11, alors que les moyens d'assemblage 19 comportant des orifices traversant sont prévus sur la face inférieure 121 de l'élément formant poutre 11. Les chapes d'extrémités 13 et 14 comprennent chacune des moyens d'accouplement 15 et 16 qui sont, ici, complémentaires l'un de l'autre. Les moyens d'accouplement 15 et 16 présentent chacun deux flaques parallèles sensiblement l'un par rapport l'autre, s'étendant en saillie de manière sensiblement perpendiculaire de la chape d'extrémité 13,14. Ces moyens d'accouplement 15 et 16 sont complémentaires l'un de l'autre dans le sens où les deux flasques formant le moyen d'accouplement 16 sont séparés l'un de l'autre de sorte à pouvoir recevoir entre eux les deux flasques formant les moyens d'accouplement 15, lors d'un accouplement de deux modules élémentaires de cintre 10 entre eux comme nous le verrons ultérieurement. Au voisinage de la face supérieure 12 de l'élément formant poutre 11, les moyens d'accouplement 15 et 16 comportent un orifice traversant respectivement 152, 162. Au voisinage de la face inférieure 121 de l'élément formant poutre 11, les moyens d'accouplement 15 et 16 présente chacun des moyens de fixation d'une biellette 151, 161. En référence aux figures 3a et 3b, nous allons maintenant décrire l'accouplement de deux modules élémentaires de cintre 10 entre eux selon l'invention. Lors de l'assemblage de deux modules élémentaires de cintre 10 entre eux, l'opérateur fait pénétrer entre les flasques du moyen d'accouplement 16 de l'un des modules élémentaires de cintre 10 les flasques formant le moyen d'accouplement 15 de l'autre des modules élémentaires de cintre 10 de sorte que les orifices 162 et 152 soient positionnés en regard l'un de l'autre. Dès lors, l'opérateur introduit dans ces orifices une boulonnerie. Les deux modules élémentaires de cintre 10 ainsi accouplés peuvent pivoter l'un par rapport à l'autre autour de la liaison pivot ainsi réalisée au niveau des orifices 162, 152. L'opérateur positionne alors les deux modules élémentaires de cintre 10 ainsi accouplés de sorte que la chape d'extrémité 14 de l'un des modules élémentaires de cintre 10 et la chape d'extrémité 13 de l'autre des modules élémentaires de cintre 10 forme un angle a déterminé en relation avec le profil de la paroi 1 du tunnel à réaliser. Une fois cet angle a défini, l'opérateur positionne une biellette 20 entre les moyens de fixation 161 de l'un des modules élémentaires de cintre 10 et les moyens de fixation 151 de l'autre des modules élémentaires de cintre 10. La longueur de la biellette 20 est déterminée afin de maintenir, lors d'une coulée, l'angle a entre les deux modules élémentaires de cintre 10 ainsi accouplés. De nouveau en référence à la figure 1, nous allons décrire un module élémentaire de cintre particulier référencé 100. Ce module élémentaire de cintre 100 est d'une structure similaire au module élémentaire de cintre 10 précédemment décrit si ce n'est que l'élément formant poutre de ce module élémentaire de cintre 100 présente une longueur réduite et forme la clef de voûte du dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines selon l'invention. D'autre part, ce module élémentaire de cintre 100 comporte une pipe 110 permettant d'introduire, lors d'une coulée, le béton entre la paroi issue du percement du tunnel et/ou de la galerie souterraine et la peau coffrante 31 du dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines selon l'invention. Maintenant, en référence aux figures 4 et 5, nous allons décrire deux modes de réalisation d'un élément 30, 300 comportant une peau de coffrage 31 et destiné à être assemblé de manière réversible sur un module élémentaire de cintre 10 selon l'invention. En référence à la figure 4, nous allons décrire un élément 30 comportant la peau coffrante 31 réalisée en matériaux métalliques. La peau coffrante 31 est délimitée par une face supérieure d'une feuille métallique 32 reposant sur un ensemble de chevrons métalliques 33 régulièrement réparti sur une section de ladite feuille métallique 32. Les chevrons 33 sont positionnés de manière perpendiculaire à un flasque 34 permettant de positionner l'élément 30 comportant la peau coffrante 31 sur le module élémentaire de cintre 10. Pour cela, le flasque 34 comporte un ensemble d'orifices apte à être mis en regard des orifices 18 des moyens d'assemblage réversibles du module élémentaire de cintre 10. Un simple boulonnage permet de fixer de manière réversible le flasque 34 sur la face supérieure 12 du module élémentaire de cintre 10. En référence à la figure 5, nous allons décrire un deuxième mode de réalisation d'un élément 300 comportant la peau coffrante 31. Ce mode de réalisation illustré en figure 5 est destiné à la réalisation de tunnels et/ou de galeries souterraines de faible longueur. Il permet un investissement réduit pour la réalisation. Pour cela, l'élément 300 comportant la peau coffrante 31 est réalisée en bois. La peau coffrante 31 est délimitée par une face supérieure d'une plaque de contre-plaqué 301 fixée sur une série de chevrons 302 en bois uniformément répartis le long d'une section de la plaque de contre-plaqué 301. La série de chevrons 302 est elles-mêmes fixée sur une solive 303 découpée dans une planche de bois ou de contre-plaqué, positionnée sensiblement perpendiculaire à la série de chevrons 302 et assemblée sur la face supérieure du module élémentaire de cintre 10 de la même manière que le flasque 34 du mode de réalisation précédent de l'élément 30 comportant la peau coffrante 31. La réalisation d'un coffrage pour un dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines selon l'invention permet d'une part une grande modularité dans la réalisation de l'ossature, une adaptabilité à tout type de sections de tunnels à réaliser ainsi qu'une adaptation simplifiée aux charges de pression et masse de voûte en jouant sur l'écartement entre deux séries de modules élémentaires de cintre. Ainsi les modules élémentaires de cintre sont réemployables d'un chantier à l'autre et peuvent être dimensionnés de manière à être facilement maniables et transportables. Seuls les éléments comportant la peau coffrante sont propres à un chantier donné et sont donc, à la fin de celui-ci, mis au rebus. Ainsi le dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines selon l'invention permet une économie d'investissement en comportant un nombre maximal d'éléments réutilisables. En particulier, un dispositif de coffrage de tunnels et/ou de galeries souterraines selon l'invention est adapté à la réalisation de galeries et de chambres en grandes profondeurs souterraines (dans les mines par exemple), les accès étant réalisés par un puits comportant un treuil ou un ascenseur. Bien entendu, il est possible d'apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.20