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"Procédé de construction d'une structure de barrage ou de digue et structure obtenue à l'aide de ce procédé".
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- ----L'invention concerne un procédé de construction d'une structure de barrage ou de digue ou analogue, du type comprenant un radier et au moins un mur de barrage ou de digue, et une structure de barrage ou de digue réalisée à l'aide de ce procédé.
Jusqu'à présent par exemple des barrages dans des voies d'eau sont réalisés in situ, c'est-à-dire au site de l'ouvrage même. Or, les barrages sont implantés souvent dans des sites étriqués et difficiles d'accès par la route ou dans des régions réputées pour leur attrait touristique.
La réalisation des barrages implique donc l'ouverture de chantiers d'envergure importante nécessitant des engins lourds et bruyants et s'accompagnant en général d'une destruction de l'environnement.
La présente invention a pour objectif de proposer un procédé et une structure de barrage ou de digue, qui ne présente pas les inconvénients de l'état de la technique susmentionnés.
Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on construit la structure de barrage ou de digue à partir d'au moins un élément préfabriqué comportant une partie de radier portant au moins une paroi sensiblement verticale creuse pouvant être remplie d'un matériau de remplissage tel que du béton, que l'on fabrique cet élément à un lieu éloigné du site de construction de ladite structure, transporte cet élément préfabriqué du lieu de sa fabrication audit site de construction, met cet élément en place dans sa position de fonctionnement et le remplit dudit matériau de remplissage.
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Selon une caractéristique de l'invention, on construit la structure de barrage ou de digue à partir de plusieurs éléments préfabriqués que l'on transporte au site de construction, juxtapose ces éléments préfabriqués et les assemble de façon étanche à l'eau aux zones d'assemblage.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on réalise les éléments préfabriqués de façon que la paroi verticale creuse d'un élément soit ouverte à sa face d'assemblage avec l'élément juxtaposé et introduit le matériau de remplissage dans l'espace interne continu obtenu par la juxtaposition des éléments, le matériau de remplissage constituant le moyen d'assemblage étanche des éléments préfabriqués.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on vidange l'espace interne précité avant le remplissage de celui-ci du matériau de remplissage.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, pour construire un barrage dans une voie d'eau, les éléments préfabriqués sont réalisés de façon qu'un élément comprenne à chaque extrémité du radier une paroi creuse destinée à former la bordure latérale de voie d'eau, de ladite structure, on juxtapose les éléments sur le fond de la voie d'eau, pose des bouchures provisoires à l'amont et à l'aval du pertuis formé par la juxtaposition desdits éléments et leur assemblage par remplissage des parois creuses, vidange le pertuis, construit une paroi de barrage perpendiculaire à l'axe du pertuis dans celui-ci et dépose les bouchures provisoires.
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Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, pour la construction de barrages dans une rivière, on réalise chaque élément préfabriqué sous forme de deux éléments partiels latéralement juxtaposables et individuellement transportables, chaque élément partiel comprenant au niveau de son extrémité adjacente à l'autre élément partiel, à une certaine distance de cette extrémité, une paroi verticale sensiblement parallèle à l'axe de la rivière, on réalise tout d'abord un pertuis par assemblage axial des éléments partiels destinés à être axialement alignés dans la structure de barrage, réalise un deuxième pertuis par assemblage axial des autres éléments partiels, lesdites parois centrales étant réalisées de façon à former une paroi centrale creuse, remplit les parois creuses après vidange des espaces internes de celles-ci,
d'un matériau de remplissage, pose des bouchures provisoires en amont et en aval d'un desdits pertuis, vidange celui-ci, construit la paroi de barrage précitée, dépose lesdites bouchures, pose des bouchures provisoires en amont et en aval du deuxième pertuis, réalise la paroi de barrage après vidange du pertuis et dépose les bouchures provisoires de celui-ci.
La structure de barrage réalisée par l'application du procédé selon l'invention est caractérisée en ce qu'il comprend un radier en béton surmonté d'au moins un mur vertical, que le radier et le mur sont formés par au moins un élément préfabriqué comportant une partie de radier et au moins une paroi creuse remplie d'un matériau de remplissage tel que du béton, cette paroi remplie constituant au moins une partie dudit mur.
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L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels :
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- la figure 1 est une vue en coupe dans un plan horizontal suivant la ligne I-I de la figure 2, d'une structure de barrage d'une forme simplifiée selon la présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe verticale selon la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 illustre schématiquement l'opération de mise à l'eau d'un élément préfabriqué selon la présente invention ;
- la figure 4 est une vue de dessus d'un élément préfabriqué selon l'invention, de la structure de barrage de la figure 1 ; - la figure 5 est une vue en coupe de la ligne V-V de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 4 ; - la figure 7 est une vue en coupe, avec arrachements et à plus grande échelle du détail indiqué en VII sur la figure 5 ; - la figure 8 est une vue de détail et montre schématiquement un dispositif de joints d'étanchéité selon l'invention prévu sur des faces d'assemblage de deux éléments préfabriqués selon la présente invention ;
et
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- la figure 9 montre sous forme d'une vue en coupe selon la ligne IX-IX de la figure 4', avec arrachements et à plus grande échelle, un dispositif de positionnement d'un élément préfabriqué sur le fond de la voie d'eau.
L'invention sera décrite ci-après, en prenant pour exemple la construction d'un barrage dans une rivière.
En se reportant aux figures 1 et 2, on constate qu'une telle structure de barrage comprend un radier 1, deux murs latéraux 2,3 s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de la rivière dans la berge 5 de celle-ci et un mur central 4 parallèle aux murs latéraux. Le radier 1 est réalisé en béton armé et chacun des murs 2 à 4 est formé par une paroi creuse dont l'espace interne est rempli d'un matériau tel que du béton après ferraillage préalable. Plus précisément, chaque paroi creuse est formée par deux parois 'élémentaires pleines montées verticalement sur le radier 1 à une certaine distance perpendiculaire à l'axe de la rivière, l'une de l'autre, jusqu'à une hauteur prédéterminée au-dessus du niveau d'eau indiqué en 6. Ces parois élémentaires sont reliées à leurs extrémités par des parois élémentaires de liaison.
Concernant les murs latéraux 2 et 3, leurs parois élémentaires longitudinales portent des références 8 et 9 tandis que les parois de liaison qui s'étendent perpendiculairement aux parois longitudinales sont identifiées par les nombres 10 et 11. Les parois élémentaires longitudinales du mur central 4 sont désignées par 12 et 13. Elles sont reliées à chaque extrémité par deux parois élémentaires verticales inclinées et formant dans
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une vue de dessus une configuration en forme de V.
A une extrémité les parois portent les références 14 et 15 et à l'autre les références 16 et 17.
On constate que les deux murs latéraux 2 et 3 et le mur central 4 délimitent deux pertuis 19, 20. Dans chaque pertuis est montée une paroi de barrage 21 ou 22 constituant une vanne qui s'étend perpendiculairement à l'axe de la rivière et est articulée à sa base au radier 1. La vanne est susceptible de pivoter autour de son axe d'articulation. Comme le montre la figure 2, la différence des niveaux d'eau en amont et en aval du barrage, c'est-à-dire la chute d'eau indiquée en 23, est déterminée par la position angulaire et la longueur des vannes 21 et 22.
Comme il est indiqué aux figures 1 et 2 par des lignes interrompues, la structure de barrage selon l'invention est réalisée à partir de quatorze éléments configurés et assemblés de façon à former six paires 25 à 31. Les deux éléments de chaque paire constituent un segment de barrage qui s'étend sur toute la largeur de la rivière. Ils sont assemblés au centre de la rivière et portent le symbole de référence supplémentaire d ou g selon qu'ils se trouvent à droite ou à gauche de l'axe longitudinal de la rivière, par rapport au sens d'écoulement de l'eau. On constate que les sept éléments 25d à 31d, situés à droite, constituent le pertuis 20, tandis que les éléments 25g à 30g, situés à gauche, délimitent le pertuis 19.
En se reportant aux figures 4 et 5, on constate que chacun des éléments préfabriqués 25 à 31 présente, dans une vue de dessus, une forme sensiblement rectangulaire et comprend une partie de radier 1'portant trois parois verticales et
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parallèles entre elles et aux petits côtés du radier. Chacune de ces parois constitue une partie de la paroi élémentaire 8,9, 12 ou 13 du barrage.
Pour faire apparaître l'appartenance des parois de l'élément préfabriqué aux parois élémentaires de la structure d'ensemble du barrage, on les désigne par les références respectivement 8', 9', 12'et 13'.
Ainsi l'élément préfabriqué 26d représenté à la figure 4 comprend à une extrémité au niveau de celle-ci la partie de paroi élémentaire 8', à une certaine distance de celle-ci la partie de paroi 9' et la partie de paroi 13'située à une distance de l'autre extrémité, qui correspond à la moitié a de l'épaisseur du matériau de remplissage du mur central 4. Comme il ressort de la figure 2, chaque élément préfabriqué 25d, 25g, 31d et 31g comprend en outre des parties de parois élémentaires 8', 9', 12'ou 13', la paroi 10 ou 11 et une des parois 14 à 17. On constate en outre que les éléments se distinguent encore par la hauteur de leurs parois verticales et la forme du radier, selon leurs positions dans la structure de barrage.
Comme l'illustre bien la figure 1, la structure de barrage selon l'invention est réalisée par juxtaposition des différents éléments préfabriqués, les parois verticales constituant alors le coffrage pour la réalisation des murs latéraux et centraux 2,3, 4 du barrage, par remplissage de béton. Pour assurer l'étanchéité entre éléments, les faces latérales d'assemblage des trois parois sont pourvues de joints 32,33 tels que des joints en caoutchouc (figure 8). Ces joints jouent un rôle important lors de'la phase de construction du barrage mais deviennent secondaires ou totalement inutiles après la construction.
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Chaque élément préfabriqué est équipé de moyens de positionnement précis sur le fond de la rivière dans une position exacte par rapport aux autres éléments. A cette fin, chaque élément préfabriqué comprend quatre dispositifs de positionnement 34 chacun disposé au niveau d'un coin du radier rectangulaire 1'. Chaque dispositif 34 comprend essentiellement un fourreau 35 qui est monté fixe dans un passage 36 traversant verticalement la paroi 9'ou la paroi 13'et le radier 1'. Dans ce fourreau fileté est axialement mobile une vis 37 susceptible d'être entraînée en rotation par une manivelle 38, par l'intermédiaire d'une tige 39 solidaire en rotation de la vis 37.
Comme le montre la figure 9, en actionnant la manivelle 38, on peut faire sortir la vis 37 plus ou moins de la face inférieure du radier, l'extrémité de la vis prenant appui sur le fond de la rivière indiquée en 40.
Les éléments préfabriqués peuvent être réalisés à un lieu éloigné du site de construction du barrage et transportés ensuite par tout moyen approprié à ce site où ils seront assemblés pour former la structure de barrage représentée aux figures 1 et 2. Le transport s'effectue avantageusement par acheminement des éléments préfabriqués par la rivière. A cette fin, l'installation de fabrication des éléments se trouve à proximité de la rivière. Pour que les éléments préfabriqués puissent être transportés de cette façon, chacun sera rendu flottable de la manière illustrée aux figures 4 et 5. Pour assurer la flottaison des éléments pendant le transport, les joues latérales de chaque élément sont fermées par des parois métalliques légères 42 qui peuvent
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être autoportantes et formées par des palplanches.
Ces parois sont montées amoviblement sur le radier 1'et les parois verticales 8', 9'et 13'. Des joints d'étanchéité sont mis en place à l'interface du béton du radier et des parois. La figure 7 montre, à titre d'exemple, la structure d'un dispositif d'étanchéité 43 entre le bord inférieur
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des parois amovibles 42 et le radier 1'. Ce dispositif d'étanchéité 43 comprend un profilé 44 en forme d'un U ouvert vers le haut qui est monté fixe sur le radier 1'au niveau de chaque arrête supérieure longitudinale de radier. Ce profilé porte en haut un joint d'étanchéité 45 qui s'étend partiellement dans la rainure établie par le profilé.
Dans sa position d'obturation des joues latérales de l'élément préfabriqué, chaque paroi de bouchure 42 s'emboîte par sa partie inférieure dans la rainure. Les joints 45 assurent l'étanchéité entre le radier et les parois. Chaque paroi de bouchure 42 est pourvue d'un profilé 46 qui est fixé à la face interne de la paroi et s'étend parallèlement au bord inférieur de celle-ci à une distance appropriée pour pouvoir constituer un moyen de butée destiné à venir en application sur le joint 45 lorsque la plaque est emboîtée dans le profilé 44 du radier 1'.
En plus des deu parois de bouchure 42, on prévoit sur chaque élément préfabriqué quatre caissons métalliques de flottaison 48, deux à chaque extrémité. Ces caissons permettent d'assurer et d'ajuster l'équilibre transversal de l'élément lors du transport. Les parois métalliques 42 et les caissons 48 sont récupérables et peuvent servir successivement pour plusieurs éléments préfabriqués.
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On décrira ci-après les différentes opérations du procédé de construction du barrage représenté aux figures 1 et 2, à partir des éléments préfabriqués 25 à 31.
Chaque élément préfabriqué, après être transformé en élément flottable illustré aux figures 4 et 5, est mis à l'eau, par exemple à l'aide d'un chariot schématiquement indiqué en 50 et d'un plan incliné, à la manière montrée à la figure 3. L'élément est ensuite remorqué au site de construction du barrage. Arrivé à ce site, on procède à l'échouage de chaque élément dans sa position appropriée dans la structure de barrage.
L'échouage implique une modification éventuelle de la position du remorqueur par rapport à l'élément préfabriqué, le lestage de l'élément, l'ajustage de la position sur le fond de la rivière à l'aide des quatre dispositifs d'ajustage 34, la dépose des parois de bouchure 42 et des caissons 48 qui seront ensuite rechargés sur des barges et ramenés à l'installation de réalisation des éléments préfabriqués.
Ces éléments sont mis en place au site de construction suivant un ordre bien précis qui ressort des figures 1 et 2. Lors du positionnement par juxtaposition des éléments, on prendra soin que les joints d'assemblage d'éléments adjacents, représentés par exemple à la figure 8, soient engagés correctement pour assurer l'étanchéité à l'eau au niveau des joints. A la suite de l'échouage et du positionnement de l'ensemble des éléments préfabriqués, les parois verticales 8', 9', 10,11, 12', 13'et 15 à 17 constituent des
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parois creuses représentées à la figure 1 qui, bien que remplies d'eau, sont étanches au niveau des joints d'assemblage des parois élémentaires.
Puis on procède à la vidange des parois par pompage des eaux et au ferraillage des espaces internes ainsi vidangés. Enfin on introduit du béton dans les parois creuses et réalise ainsi les murs latéraux et centraux 2 à 4. Si cela est nécessaire, on réhausse les murs.
A ce stade, l'ouvrage devient une structure monolithique comportant des murs solides et étanches, comparable à une structure réalisée intégralement in-situ. La structure comporte les murs latéraux et centraux 2 à 4 surplombant le radier 1. Ces murs forment les deux pertuis 19 et 20 indiqués à la figure 1.
Les opérations suivantes ont pour but la réalisation des parois de barrage 21,22 formant les vannes de celui-ci. A cette fin on pose à l'amont et l'aval tout d'abord de l'un des deux pertuis, par exemple du pertuis 19, des bouchures provisoires et vidange ce pertuis. Puis on pose la vanne 21 et remplit aussi par injection à travers le radier les vides sous celui-ci. Le pertuis est ensuite mis sous eau et les bouchures provisoires sont déposées. Les mêmes opérations sont ensuite répétées pour la réalisation de la vanne 22 dans le pertuis 20. La construction de la paroi de barrage en deux étapes, d'abord dans un pertuis et ensuite dans l'autre assure que les eaux de la rivière puissent toujours s'écouler au cours de la période de construction du barrage.
Il est évident que d'autres structures de retenue d'eau que celles qui sont représentées aux figures, peuvent être réalisées selon le procédé
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proposé par l'invention. En effet, l'invention permet aussi la réalisation d'une digue à partir d'éléments préfabriqués qui pourraient comprendre chacun une paroi verticale creuse sur un radier approprié. Dans ce cas aussi, l'élément préfabriqué, relativement léger en raison du fait que les murs ne sont pas pleins, sont transportables au site de construction. Les travaux à effectuer au site se limitent ensuite à l'échouage des éléments et au remplissage des parois creuses.
Il ressort de la description qui vient d'être faite et des figures, que l'invention permet la construction d'un barrage ou d'une digue, où les travaux qui doivent être accomplis se limitent à des opérations relativement simples, réalisables par des moyens ou dispositifs simples, légers et peu bruyants et surtout sans que cela soit préjudiciable à l'environnement. L'invention permet ainsi l'implantation de barrages dans des sites qui sont étriqués et difficiles d'accès par la route, l'acheminement des éléments préfabriqués pouvant se faire par voie navigable.