Procédé pour la construction de tunnels ou galeries en terrain saturé d'eau.
La présente invention est relative à un procédé
pour la construction de tunnels, galeries ou ouvrages analogues en terrain saturé d'eau, en consolidant le sol par
congélation et elle vise également un dispositif permettant. d'introduire dans le sol des tubes réfrigérants, en vue de
la mise en oeuvre de ce procédé.
L1 invention est applicable dans le cas de travaux difficiles, comme par exemple ceux à exécuter dans des zones .
ou les constructions sont très denses, comme dans les grandes
villes, lorsque des tunnels par exemple destinés à un chemin de fer souterrain doivent être construits, ces tunnels se trouvant au-dessous du niveau de l'eau souterraine. Elle a pour objet un procédé grâce auquel il est possible de construire de tels tunnels au-dessous du niveau de l'eau souter-
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comprimé. C'est par exemple le cas si, dans le sol à travailler, existent des fissures, ou si le tunnel se trouve à une profondeur telle que la pression de l'air devrait être trop élevée pour ne pas être dangereuse ou nuisible à la santé du personnel.
Le problème est résolu, suivant l'invention, en
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par le front de taille, des tubes réfrigérants qui se trouvent à l'extérieur de la section du tunnel, ces tubes étant orien- tés dans le sens de la progression du travail, mais de pré-
vers férence légèrement inclinés radialement / l'extérieur, la
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li après enlèvement de ces tubes, chaque fois sur une longueur
� correspondant à celle des tubes, dans le sol congelé. A cet
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pondant aux sections successives, des élargissements du profil de la galerie, ou cavernes.
L'invention a recours au procédé par congélation
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des puits. Dans une première opération on enfonce dans le sol,
suivant un tracé sensiblement circulaire, des tubes s'éten-
s
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gelée, dans des conditions pratiquement normales, éventuellement en pompant l'eau souterraine rencontrée, ou s'infiltrant par le bas.
Suivant l'invention, on applique pour la première fois ce procédé à une construction horizontale, s'effectuant par sections, l'invention étant basée sur la constatation du fait que le dégel du sol, après sa congélation, dure généralement plusieurs semaines'et même souvent plusieurs mois, si bien qu'il est possible, avant même le début de la progression de la construction sur une nouvelle section, d'interrompre la
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parcourus par ce fluide.
<EMI ID=11.1> construit tout d'abord au moins une avant-galerie/depuis la- quelle on enfoncera dans le sol, dans une direction sensible- ment perpendiculaire à l'axe de l'avant galerie, les tubes
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tunnel pouvant être complétement construit dans le sol congelé,! après enlèvement des tubes. Les tubes réfrigérants sont de préférence enfoncés en éventail dans le sol à congeler, depuis la ou les avant-galeries.
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est elle-même construite en appliquant le procédé de travail par sections successives dont il a été question plus haut. Ainsi, de nouveaux champs d'application sont ouverts grâce à l'invention, de même qu'également la possibilité de construire des tunnels de sections importantes, en appliquant horizontale.ment le procédé par congestion, la construction pouvant être assurée entièrement au-dessous du niveau de l'eau souterraine.
En vue de la congélation de la zone correspondant à
du
la progression/ou des tunnels à construire, on pourra également prévoir deux avant-galeries disposées de part et d'autre du ou des tunnels. Ces avant-galeries seront convenablement, pour obtenir une zone congelée de forme parallèlépipèdique, situées aux extrémités d'une diagonale de la section transversale rectangulaire de la zone congelée.
Lorsqu'il s'agit d'introduire les tubes réfrigé- rants dans le sol, on rencontre des difficultés que l'inven-
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de réfrigérant qu'ils contiennent ne puisse en sortir et se répandre dans le sol. En vue de l'enfoncement dans le sol d'un tube fermé à son extrémité, par exemple en utilisant une presse hydraulique, des pressions extrêmement élevées sont nécessaires. Dans le procédé de construction de puits .connu, on forait des avant-trous, garnis ou non de tubes d'habillage, selon la nature du sol, et dans lesquels les tubes réfrigérants étaient ensuite introduits. Dans cette construction des puits par congélation, où les profondeurs de congélation atteignent la plupart du temps plusieurs cen- taines de mè .res, et/ou la précision du travail doit être très grande, une telle méthode se justifie. Par contre, dans la construction de galeries visée par l'invention, où un grand nombre de tubes réfrigérants de longueur relativement <EMI ID=15.1>
trous destinés aux tubes réfrigérants, au moyen d'un outil de forage, ^viendrait trop onéreux. Il est beaucoup plus simple et plus économique, d'enfoncer directement les tubes réfri- gérants dans le sol, sans forer au préalable des avant-trous, en utilisant par exemple des presses hydrauliques. La difficulté réside seulement dans l'application des pressions éle-
qui
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davantage, dans du gravier dense, sans devoir donner aux parois des thbes réfrigérants des épaisseurs excessives, l'espace intérieur libre subsistant devenant ainsi trop étroit pour y loger les tubes d'arrivée du fluide réfrigérant, et
<EMI ID=17.1> L'invention vise donc également un dispositif présentant des avantages particuliers, en vue de l'enfonce- ment dans le sol de tubes destinés à la congélation de celui� . ci, ces tubes étant pourvus d'une tête d'attaque: Ce disposi- tif est essentiellement constitué par un poinçon actionné de
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agissant à l'intérieur de la tête d'attaque, ce poinçon étant actionné depuis la galerie ou tunnel, et traversant sa paroi*
Tant le tube réfrigérant que le poinçon peuvent
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aux autres par vissage. Les tronçons de tube sont pourvus à l'une de leurs extrémités d'un filetage extérieur, et à leur autre extrémité d'un filetage intérieur, pour permettre leur jonction. En vue de la jonction des tronçons du poinçon, des perçages taraudés sont prévus aux deux extrémités de ces tronçons, qui sont réunis en utilisant un axe fileté, pouvant être vissé dans ces tronçons.
En utilisant un tel poinçon, qui sert seulement à l'introduction des tubes dans le sol, pour être ensuite
retiré des tubes, leur enfoncement dans le sol est rendu beau coup plus simple et beaucoup plus économique. Le poinçon supporte la totalité de la charge et la transmet directement
à la tête d'attaque du tube, assemblée à la paroi de celui-ci et l'entrainant avec elle, au cours de l'enfoncement. La paroi des tubes pourra donc, suivant l'invention, être choisie! d'une épaisseur telle qu'elle devra seulement résister à la pression extérieure ainsi qu'à la pression intérieure du fluide réfrigérant.
On décrira ci-après des exemples de mise en oeuvre de l'invention, à l'appui des dessins annexés, dans lesquels; La figure 1 montre en coupe transversale schématique l'utilisation de deux avant-galeries construites dans l'eau souterraine. La figure 2 est une coupe longitudinale passant par l'avant-galerie supérieure de la figure .1. La figure 3 montre, dans les mêmes conditions, une autre forme de mise en oeuvre de l'invention utilisant une avant-galerie construite au-dessus du niveau de l'eau sou- terraine. La figure 4 représente encore, dans les mêmes con- ditions, la construction d'une gare souterraine. La figure 5 montre un tube destiné à la circulation d'un fluide réfrigérant, et un dispositif destiné à son en- foncement dans le sol. La figure 6 représente à plus grande échelle une portion du tube suivant la figure 5.
Dans les figures 1, 3 et 4, on a représenté au ni- veau du sol une chaussée 1 bordée de part et d'autre de trottoirs 2, et qui est limitée par des constructions figu- rées sous forme des murs 3 de bâtiments. Au-dessous de la surface du sol il peut exister, outre l'égout 4, d'autres ca- nalisations. Le sol est supposé constitué par du sable et du gravier. Le niveau supérieur de l'eau souterraine est désigné par HHW, son niveau moyen par MW, et son niveau inférieur par NW.
Dans de telles conditions, et comme l'indique la figure 1, il s'agit de construire deux tunnels montrés en traits interrompus, et désignés par 33 et 34. Pour le percement de ces tunnels, ainsi qu'éventuellement celui des liaisons transversales à prévoir, on crée une zone congelée 35, toute entière située au-dessous du niveau de l'eau souterraine, et qui est obtenue au moyen de tubes réfrigérants 8 qui sont introduits dans le sol, en éventail, depuis deux avantgaleries 36 et 37 disposées suivant une diagonale,
La construction des avant-galeries 36 et 37 est
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1er du fluide réfrigérant dans ces tubes, il se forme une zone congelée 40 de section sensiblement circulaire, et ,dont
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réfrigérants 39 auront été retirés. Pour permettre l'enfonce- ment plus facile des tubes réfrigérants 39 on prévoit, espaces
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d'extrémité 42 antérieures dépassant au-delà du piofil d<e
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nent appui sur la paroi arrière 43 de chaque caverne.
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tement, pouvant être en téton ou en acier par exemple, fournît alors les points d'appui destinés à l'enfoncement des tube-a
<EMI ID=27.1> congelée 35 ne nécessite qu'un petit nombre de tubes réfrigé-
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revêtements 44, et qui sont orientés perpendiculairement à l'axe des avant-galeries.
A cette phase de la construction, il n'est pas nécessaire que les zones congelées 40 et 45 environnant les avant-galeries 36 et 37 subsistent encore, ce qui permet une utilisation plus économiques des installations de réfrigération.
Suivant l'invention encore, et pour enfoncer les tubes réfrigérants dans le sol, on utilise un dispositif par- ticulier, représenté dans les figures 5 et 6 en liaison avec les tubes réfrigérants 8. Ce même dispositif pourra naturel:.
en
lament être utilisé de la même manière,/ce' qui concerne les tubes réfrigérants 39.
Il se compose du tube réfrigérant 8 proprement diti
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réduire la friction sur les parois du tube. Les différents
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chacun à leur extrémité supérieure un filetage intérieur 11.
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intermédiaires 12, de préférence soudés à ceux-ci et qui comportent eux-mêmes un filetage extérieur 13 correspondant au
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çon. Ces manchons intermédiaires 12 ont un diamètre intérieur légèrement plus faible que celui des tubes 8.
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dont le diamètre correspond au diamètre intérieur des manchons intermédiaires 12, et qui est ainsi guidé dans ceux-ci. Le <EMI ID=36.1>
rieure de la tête d'attaque 9. Chaque tronçons comporte à son extrémité supérieure un perçage taraudé 15. C'est ainsi que,
-par exemple, le tronçon. 14a comporte le perçage 15a dans le-. quel est vissé un axe fileté 16. Cet axe fileté 16 dépasse <EMI ID=37.1>
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De cette manière, on assure l'assemblage des tronçons succes- sifs du poinçon, permettant l'extraction facile de l'ensemble du poinçon hors du tube réfrigérant. La transmission de la pression entre les tronçons successifs du poinçon, jusqu'à la tête d'attaque 9, est assurée par les faces d'extrémité 17 planes et dressées de ces tronçons.
Pour l'enfoncement d'un tube réfrigérant 8, on pré-
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la tête d'attaque 9, contre le front d'attaque ou dans l'ou- verture correspondante du revêtement de l'avant-galerie, puis on y engage le tronçon correspondant du poinçon. A l'aide de
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d'attaque, celle-ci est enfoncée dons le sol, entrainant avec
que
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troduit dans le sol sur toute sa longueur, on libère sa jonc- tion avec la presse, puis le tube 8 de même que le poinçon 14 sont prolongés par les tronçons suivants 18d et 14d. Cn pro- cède ainsi jusqu'à ce que le tube réfrigérant ait été intro- duit dans le sol sur toute sa longueur.
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sont de grande longueur, on pourra éventuellement prévoir dans
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dépasse au ras du revêtement 19 de l'avant-galerie pourra être encore
/renforcée par des guides additionnels 20. Le dispositif destiné à l'enfoncement des tubes est constitué de préférence
par une presse hydraulique, et désigné par 21. Ce dispositif peut être quelconque, et reste en dehors du cadre de l'invention. Cn pourra utiliser toute presse hydraulique appropriée, ou encore une autre presse.
Les figures 3 et 4 montrent comment on opérera avec une avant-galerie construite au-dessus du niveau de l'eau souterraine. Dans les conditions représentées dans les figures 1 et 2, on construit dans le sable et le gravier, au-dessous des fondations 5 des bâtiments et de préférence au-dessus du niveau supérieur HHW de l'eau souterraine une avant-galerie 6, en appliquant un procédé de construction connu approprié, utilisant généralement un bouclier, cette avant-galerie étant ensuite pourvue d'un revêtement 7. Depuis cette avant-galerie 6, des tubes réfrigérants 8 sont enfoncés vers le bas et en éventail dans la couche occupée par l'eau souterraine, ces tubes passant par des ouvertures prévues dans le revêtement 7 de l'avant-galerie. Les tubes réfrigérants 8 seront disposés dans la zone. où s'effectuera le percement des tunnels proprement dits.
Une partie du revêtement 7 de l'ava;t-galerie op- �
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L'arrangement des tubes réfrigérants 8 est indiqué dans les figures 3 et 4. Lorsqu'il s'agit de deux tunnels 22
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par exemple une gare souterraine, l'éventail des tubes réfri-
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tion 26 continue.
Après l'injection du fluide réfrigérant et la congélation complète du sol, les travaux de percement des tunnels 22 et 23 pourront débuter. En même temps que ce percement progressera, et immédiatement avant, ou même au moment de l'attaque au front de taille, les tubes réfrigérants
seront enlevés et ainsi récupérés. Du fait que, comme l'apprend l'expérience, le dégel du sol dure plusieurs semaines
ou même plusieurs mois, il n'y a pas de risque d'invasion d'eau.
Après achèvement d'une longueur prédéterminée du revêtement 27 du tunnel, et au fur et à mesure de sa pro- gression, le sol se dégèlera. Il faudra bien entendu qu'avant ce dégel le revêtement, lorsqu'il est fait sur place en
béton, soit suffisamment durci et que l'étanchéité à l'égard de l'eau souterraine soit suffisamment assurée.
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importantes, comme le montre la figure 4 par exemple, il faut prévoir entre les tunnels 22 et 23 proprement dits des chambres de communication 28 qui sont limitées vers le haut par une voûte. 29 s'appuyant sur des colonnes 30 qui reposent sur
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d'eau, pour l'évacuation des eaux usées, etc...