CA1217349A - Procede de realisation d'ouvrages en beton arme tels que galeries souterraines, tunnels routiers, etc.; elements en beton prefabriques pour la realisation de tels ouvrages - Google Patents

Abstract

Pour : Procédé de réalisation d'ouvrages en béton armé tels que galeries souterraines, tunnels routiers, etc.; éléments en béton préfabriqués pour la réalisation de tels ouvrages. On excave d'abord une fouille à ciel ouvert, on y dépose ensuite successivement et jointivement des éléments creux préfabriqués (4) en béton constitués chacun par un cadre dont les faces extérieures comportent des armatures (5), on coule un béton d'apport (18) couvrant les joints entre éléments et collaborant avec le béton armé des éléments(4) et avec les armatures (5) de manière à réaliser par phases successives et rapidement un ouvrage monolithique dont la résistance est nettement supérieure à celles respectives des éléments préfabriqués (4) initialement mis en place et du béton d'apport (18); et on effectue finalement un remblayage. L'élément préfabriqué en béton armé pour la mise en pratique du procédé est constitué par un cadre dont les faces extérieures comportent des armatures (5) extérieures choisies de manière à engendrer une collaboration avec un béton d'apport qui est mis en oeuvre ultérieurement autour des éléments. (Figure 10).

Description

~7349 La presente invention se rapporte à la realisa-tion d'ouvrages en béton armé, tels que galeries souter-raines, tunnels routiers, tunnels pour métros, etc ~ l'aide d'éléments préfabriqués.
L'exécution de ces ouvrages à l'aide d'éléments préfabriqués donne lieu à une difficulté étant donné que d'une manière générale,d'une part,le poids des éléments est très important,et que d'autre part,l'encombrement de ces éléments rend difficile,voire impossible, le trans-port par convoi routier.
Un premier but de la présente invention est de remédier à cette difficulté, d'alléger au maximum et de réduire les dimensions extérieures de ces éléments pré-fabriqués tout en conservant un parachèvement intérieur aussi proche que possible du parachèvement final et de permettre ainsi l'exécution du procédé dans des condi-tions particulièrement économiques.
Un deuxième but de l'invention consiste à réali-ser une continuité de l'ouvrage par un bétonnage de se-conde phase exécuté sur chantier, à cheval sur les joints entre les éléments préfabriqués. Cette continuité est fondamentale tant au point de vue de la résistance méca-nique et des tassements différentiels sous l'action du tra-fic qu'au point de vue de l'étanchéité. En vue de la réa-lisation de ces buts,le procédé,objet de l'invention,est caractérisé essentiellement en ce que l'on excave d'abord une fouille à ciel ouvert, qu'on y dépose ensuite succcs-sivement et jointivement des éléments creux préfabriqués en béton constitués chacun par un cadre dont lesfacesex-térieures comportent des armatures,en ce que l'on coule un béton d'apport couvrant les joints entre éléments et collaborant avec le béton armé des éléments et avec les armatures de manière à réaliser par phases successives et rapidement,un ouvrage monolithique dont la résistance est nettement supérieure à celles respectives des él~ments r ~
~Z~7349 PREF.ABRIQUES INITIALE~ENT MIS EN P.LACE.ET DU,~ETON D'APPORT~
E~ EN.CE ~E L'.ON EFFECTUE FINALEMENT UN.REM~LAY~GE.
DANS LA.MISE,EN P~ATIQUE DU PROCEDE- LES ARMQTURES
EXTERIEURES.SONT~RENDUES.SOLIDAIRES DE L'.ELEMENT PREEA~RIQUE
.(''P.RECADRE'') AVANT.LA MISE.EN PLACE DE L'ELEMENT PREEA~RIaUE.
UNE PARTICULARITE ESSENTlELLE.DE.,L'lN~ENTION.EST L'.ELEMENT
EN.~ETON ARME.PREEABRIOUEN EN.LUI-ME~E~ DENOMME
''P.RECADRE''j COMPORTANT LES.CARACTERISTl~UES DECRITES.
L~A~ .CI-AVANI.
D~NS LE.CAS DE.TUNNEL.EU.ELEMENTS.~REF~RI~UES.DE TRES..GRANDE
DIMENSIONJ LES..PREGADRES.~ESENIENT DES ENCOM~RE~ENTS.~UI
DEP~SSENT LES.GABARITS.AUTORISES~EN..HAUTEUR POUR LES.TRANSPORTS
ROUTIERS.
~NS.CE CAS..LES PRECADRES.SONT.REALlSES.EN.DEUX OU PLUSIEUBS
ELEMENTS COMPLEMENTAIRE5 ~UI SE~ONT...ENSUITE.ASSEMBLES SUR LE
CH~NTIE~.
LA MSSE EN OEW RE DES.ELEME~TS SE FAIT SOIT DANS.UNE FOUILLE
OUVERTE.EXCAVEE ~ SEC~.SOIT DANS.DES FOUILLES.TRANS~ERSALES
SUCCESSI~ES.EXECUTEES.SOUS BO~E.THIXOT~OPIQUE,. EN PARTIC~LIER
.LORSQUE..L.'OW RAGE DOIT.ETRE.REALISE.EN.SITE.URBAIN DENSE.DANS
DES RUES OU.DES..ARTERES A P~OXIMITE.DES IMMEU~LES.EXISTANTS.
,~S~KB~
CI-AP.RES ON DECRIRA.PLUS EN DETAIL.EN SE.REFERANT AVX DESSINS
ANNEXES CES.~ELEMENIS PREFa~RI~UES AINSI OUE LES,MODES D'EXECUTION
W PROCEDE,.A SEC ET.SOUS BOUE.THIXOSROPSQUE.
.SUR.LE5.DESSINS CI-JOINTS.t LES..FlG~ .SONT.DES WES.EN PE~S~ECTI~E..MONTRANT DIFFERENTES
..REALSSATIO~g.DE L'.ELEMENT DIT PRECADRE, LES ~IGU~ES~3~.4 .ET.5~50NT DES.DETAILS.DE CONSTRUCTION ET
D'.ASSEM~LA~E.DES.PRECADRES>.
LES FI~U8ES.6~?.ET.8 CONCEBNENT..LES ~RECADBES.REALISES EN
DEUX OU PLUSIEUR5.ELEMENTS. COMPLEMENTAlRES.
~217349 les fig. 9 et 10 sont des vues illustrant la mise en place des éléments dans une fouille exécutée à sec;
les fig. 11 à 15 concernent la mise en oeuvre des éléments préfabriqués dans une fouille exécutée sous boue thixotropique.
La fig. 11 est une vue horizontale du chan-tier de mise en oeuvre à proximité d'immeubles.
La fig. 12 montre une coupe verticale trans-versale dans laquelle sont montrées les caractéris-tiques essentielles du procédé de mise en oeuvre.
La fig. 13 montre une coupe verticale longitu-dinale relative au même procédé lors de la mise en oeuvre d'un élément de précadre.
La fig. 14 montre une autre coupe verticale concernant ce même procédé lors du creusement d'une nouvelle fouille transversale contre l'élément préfa-briqué qui vient d'être mis en place.
La figure 15 montre une coupe horizontale dans les piédroits de deux éléments adjacents.
L'élément précadre est un bloc creux 4 réalisé
avec des parois en béton armé les plus minces possibles, c'est-~-dire dans la pratique de 5 à 15 cm d'épaisseur (fig. 1).
La face intérieure 2 du précadre 4 est coulée généralement lisse autour d'un moule en présentant un aspect aussi proche que possible de l'aspect fini sou-haité.
Par contre, la face extérieure est réalisée soit en béton rugueux 53 sans coffrage extérieur, soit avec un coffrage comportant des irrégularités ou des emprein-tes 120 aboutissant ~ créer par moulage une surface com-portant des aspérités (fig. 2).
En outre, la face extérieure comporte (fig. 4) des armatures d'attente 54 et/ou des douilles d'ancrage 55 avec tiges filetées 59 et/ou des plaques métalliques ~2~734g 5~ ~vec ~les doguets 57 et des cavaliers 60 ce qui per-met de mettre en place apres durcisse]nent du béton et décoffrage du béton pré~abrique des armatures périphé-riques 5 qui seront fixées sur les armatures d'attente 54, sur les tiges filetées 59 ou sur les cavaliers 60.
Cette dernière opération est réalisée dans l'u-sine de préfabrication ou sur le chantier, avant la mise en oeuvre des éléments.
Etant donné que ces éléments sont destinés à
être posés sur le sol nivelé 61, en surface du terrain ou dans une fouille 62 ~fig.9), le futur radier 13 du précadre peut être réalisé dans son épaisseur définiti-ve alors que les autres parois sont exécutées en fai-ble épaisseur comme expliqué ci-dessus (fig. 2).
Le radier 13 comporte alors des excroissances 14 à l'extérieur des parois verticales avec des armatu-res verticales 15 ancrées dans ces memes excroissances (fig. 2).
Ceci permet d'éviter le bétonnage~ultérieur en-tre la partie horizontale inférieure 16 du précadre (fig. 10) et le niveau 61 du terrain, bétonnage qui peut éventuellement être rendu assez difficile si l'é-paisseur complémentaire ~ betonner est faible.
Par contre un précadre 4 réalisé comme repré-senté à la fig. 2 pèsera plus lourd et sera plus en-combrant qu'un élément semblable suivant la fig. 1.
Ce sont finalement des considérations de poids, de facilité de bétonnage et de mise en oeuvre qui guideront le choix entre les deux types de "précadres".
Lorsque la portée de la toiture ou des pié-droits du précadre devient trop grande pour être fran-chie par une dalle de 5 à 15 cm d'épaisseur par exem-ple, des étais provisoires 30 verticaux ou horizon-taux peuvent être prévus pour réduire cette portée ~2~7349 (l-ig. 1-2-9-12).
Ces étan~ons 30 seront maintenus en place pen~
dant l'exécution du béton d'apport extérieur l~ (fig.
3-9-10) et ne seront enlevés qu'après durcissement de ce même béton jusqu'à ce qu'il ait atteint une résis-tance suffisante.
La fig. 2 montre un précadre 4 comportant des éléments de finition intérieurs 19, en l'occurence des éléments de quais pour une station de métro, les garde-corps de sécurité et les revêtements de parachèvementsur les sols, mu~s et plafonds.
La fig. 2 montre également un précadre compor-tant une nervure de raidissement ~ dont l'épaisseur cor-respond à l'épaisseur totale des parois après exécution du béton d'apport. Cette nervure 8 est indispensable dans le cas de mise en oeuvre sous boue thi~otropique.
Dans le cas de tunnel à réaliser avec précadres de grande dimension, généralement les gabarits autori-sés en hauteur pour le transport par route sont dé-passés.
Dans ce cas, les précadres comportent deux ou plusieurs éléments partiels complémentaires 99, 100 et 101 (fig. 6) qui seront ensuite assemblés sur chantier.
Dans le cas de deux éléments partiels complemen-taires 100 et 101, ils s'emboîtent l'un dans l'autre, en réduisant ainsi leur hauteur 108 durant le trans-port (fig. 7).
Le joint 102 entre deux demi-précadres se situe approximativement à mi-hauteur de chaque piédroit.
L'avantage d'une telle position du joint réside dans le fait que les moments définitifs qui solliciteront le tunnel dans sa phase finale engendrent des tractions à l'extérieur du béton d'apport, et donc dans les armatures complémentaires qui sont ajoutees autour du précadre.
~.21~7349 I.a partie droite de la figure 6 montre un pré-cadre 4 constitué de deux demi-précadres lO0 et 101.
La hauteur 110 de ce précadre dépasse le gabarit rou-tier autorisé. Le demi-précadre inférieur 100 peut com-porter un radier 13 préfabriqué à l'avance, comme dejàexpliqué précédemment (fig.2).
Les deux demi-précadres 100 et 101 comportent une nervure 8 de raidissement à mi-largeur.
La fig. 7 mon~re une remorque surbaissée 104 tirée par un tracteur 105. Le demi-précaclre 101 est posé sur la remorque à cheval sur le demi-précadre 100 en interposant un calage 106.
L'encombrement en hauteur sur la remorque sur-baissée reste ainsi inférieur au gabarit 108 autorisé
lS en hauteur pour les transports routiers.
La fig. 8 montre une coupe horizontale AA dans le demi-précadre supérieur. La largeur 109 du pré-cadre est également inférieure au gabarit routier autorisé. L'assemblage sur chantier des deux demi-précadres 100 et 101 peut également se faire par une tige en acier 140 comportant un écrou à chaque extré-mité et qui est placée dans un logement tubulaire 141 réservé dans les nervures 8 des piedroits (fig.6~.
Après assemblage sur chantier, il suffira de serrer les boulons avec une clef dynamomé~rique pour effectuer une post-contrainte verticale dans les pié-droits. Cette post-contrainte peut être calculée pour empêcher l'ouverture des joints 102 à l'intérieur du précadre sous l'effet des poussées latérales sur les piédroits dues au terrain, à l'eau et au~ surchar-ges au-dessus du tunnel.
Eventuellement une injection de coulis de ciment peut être prévue dans le joint 102 pour réali-ser l'étancheité d'une part et la continuité du béton d'autre part pour reprendre les efforts de compression lZ~73~9 resultal1t des sollicitations exterieures. Dans le cal-cul du dimensionnement des épaisseurs totales de béton des piédroits, de la toiture et du radier du précadre 4 avec son béton d'apport, on choisira de préférence des valeurs telles que les sollicitations n'engendrent pas d'efforts de traction sur la face interne du piédroit à l'emplacement du joint 102 entre les deux demi-pré-cadres 100 et 101. Ceci permettra d'éviter de devoir appliquer une post-contrainte telle qu'expliquée ci-dessus.
Dans le cas o~ le précadre est constitué de plus de deux éléments partiels, les principes d'assem-blage énoncés ci-dessus sont également utilisés.
(voir partie gauche de la fig. 6).
La fig. 10 montre comment un précadre 4 peut être mis en place dans une fouille 62 excavée ~ sec, comportant une paroi verticale blindée 69 par des pal-planches 71 par exemple, et une autre paroi 72 en talus assez raide compte tenu de la cohésion du terrain.
Dans une telle exécution, à l'aide d'une grue avec un palonnier 73, le précadre 4 est mis en place au fond 61 de la fouille 62. Il est réglé sur quatre vérins 74 posés sur le fond de la fouille qui permet-tent d'assurer la mise en place du précadre avec toute la précision re~uise.
Dès que le précadre est correctement réglé, des calages en bois, béton ou acier sont mis en place et coincés entre le précadre et le niveau d'assise sur le sol en permettant ainsi d'enlever et de récupérer les vérins de réglage.
Le bétonnage de seconde phase 1~ ( fig.10) est alors entrepris en noyant ces eléments de calage dans la masse de béton.
Les vérins provisoires 74 peuvent être rem-placés par des vérins-sacs perdus qui sont injectés 1~7;~4~
(~
d'~ln cou~is de cim~t pour assurer le réglage correct du précadre; ces vérins ne necessitent plus des dispositifs de calage et sont noyés clans la masse de béton, coulée sur le chantier à l'extérieur du pré-cadre.
Les verins provisoires 74 peuvent également être remplacés par des dallettes 7~ en béton préfabri-qué qui sont réglées à l'avance au niveau requis.
Si le radier 13 est préfabriqué à l'avance (fig. 9), l'espace 121 entre les dallettes 74 est arasé au niveau de pose par du sable stabilisé frais au moment de la pose ou rempli par la suite par un béton maigre très fluide.
Suivant la fig. 10 t le bé~on de seconde phase 18 est coulé en-dessous du précadre, de part et d'autre de celui-ci et au-dessus decelui-ci.
La fig. 9 montre un précadre 4 conforme ~ la fig.2 mis en place au fond d'une fouille 62 compor-tant un talus assez raide 72 et un autre talus 75 à
faible pente.
Lorsque le talus 72 est raide, voire vertical ~69), le béton de seconde phase 18 sera mis en oeuvre entre ce talus et le précadre 4.
Du côté du talus à faible pente 75, pour é~iter de mettre en oeuvre des quantités de béton trop importantes, un coffrage vertical 76 (fig. 9) est mis en place avec des appuis 71 éventuels sur le talus. Ce coffrage 76 peut également être boulonné dans les ner-vures 8 (fig. 2) lorsqu'elles sont prévues. Ce cof-frage 76 est récupérable après durcissement du beton.Il peut également etre remplacé par un coEfrage perdu en tôle profilée en acier par e~emple.
Les figures 1, 2, ~, 1 n et 12 montrent des pré-cadres de forme rectangulaire. Il est bien entend-l tou-tefois que ces précadres peuvent être (l'une forme gén~-~2~349 ralcment quelconque comportant notamment des p~rties arrondies.
Les différents précadres sont mis en oeuvre sur le terrain fil préalablemen~ nivelé et sont juxtaposés de manière ~ réaliser l'ouvrage dans son ensemble.
Pour réaliser l'étancheité éventuelle et la con-tinuité entre les éléments, suivant l'invention il est prévu de réaliser le bétonnage 18 de seconde phase à
cheval sur le joint 88 entre deux précadres avec une armature de recouvrement 89 conformément à ce que mon-tre la figure 3.
L'étanchéité éventuelle requise entre ces élé-ments est realisée par des joints 160 périphériques en matière compressible placés entre les précadres (fig.2 et 3). En général ce type de joint compressible ne ré-siste à la pression d'eau latérale que si le joint est comprimé suivant l'axe longitudinal du tunnel. Avant le bétonnage de seconde phase 18, l'assemblage et la com-pression dans le joint entre les éléments juxtaposés se font alors par des boulons 94 reliant des cornières métalliques 95 ancrées dans chacun des éléments juxta-posés, généralement ~ l'intérieur de ceux-ci. (fig. 3) Après durcissement du béton 18, les boulons 94 et les cornières 95 peuvent etre démontés et récupérés pour l'assemblage d'autres précadres.
Le béton d'apport est un béton classique composé
de sable, gravier, ciment et eau mais il peut aussi comporter des fibres, résistant à la traction, en acier, verre, amiante ou autre matériau.
Lorsque la galerie souterraine doit etre réali-sée en site urbain, dans des rues ou des artères par exemple, et donc à proximité des immeubles existants, il n'est géneralement pas possible d'exécuter une fouille avec talus, car la largeur de l'artère ne le 3S permet pas.
~2:17349 1 o Il est rarement possible d'exécuter une fouille hlindée avec des palplanches par exemple, car le ~attage de ces palplanches constitue une nuisance pour la popu-lation habitant ce quartier. D'autre partg ce bat~age engendre généralement des tassements importants et inad-missibles des bâtiments immédiatement voisins de la fouille exécutée.
La technique actuellement connue consiste à
exécuter des fouilles blindées ou des parois longitu-dinales en beton moulées dans le sol sous boue thixo-tropique. Ces deux techniques nécessitent l'exécu-tion successive des parois puis de la toiture et du ra-dier qui viennent relier les parois longitudinales.
L'exécution de tels travaux dure longtemps et gêne donc considérablement la population voisine pendant une lon-gue période difficilement accePtable par elle.
La présente invention propose un procédé origi-nal de mise en oeuvre rapide d'éléments préfabriqués de la future galerie sans engendrer les inconvénients précités.
Le procédé est caractérisé essentiellement en ce que, transversalement par rapport à l'axe longitudi-nal du ~utur tunnel, on exécute des fouilles suc-cessives en substance rectangulaires et jointives;
on descend dans chaque fouille successivement au moins un précadre tel que défini à la fig. 2, en le position-nant de manière qu'il soit juxtaposé à l'élément de galerie précédemment réalisé; on bétonne ensuite à
l'extérieur entre les nervures des deux demi-précadres et on effectue un remblayage de l'espace restant de la fouille, par un matériau de remplissage tel que du gra-vier, du sable ou de la terre.
On en donnera ci-après à titre d'exemple non li-mitatif une description en se reférant aux fig. 11 ~
Le procédé de mise en oeuvre des précadres sous boue thixotropique comporte un certain nombre de phases d'exé-cution très particulieres qui seront exposées ci-après à titre non limitatif et qui répondent d'ui1e manière simple et originale aux buts poursuivis.
Un avantage particulier est que la technique proposée permet de supprimer la fiche des murs longitu-dinaux.
Depuis le niveau initial du terrain 211, on réa-lise d'abord de part et d'autre de la fouille à excaver un muret-gui~e 201 en béton armé sur une profondeur de un à deux mè~res environ. Ce muret-guide est généra-lement complété par une dalle en béton armé 202 destinée à servir de chemin de roulement au portique 203 qui sera installé par la suite. Suivant les nécessités, ce muret-guide 201 incorporera un caniveau 235 (fig. 12) pour les canalisations urbaines.
Tel que représenté à la fig. 11, le chantier progresse dans le sens de la flèche 780 Les précadres 4 sont préfabriqués en usine con-formément aux indications ci-avant. Ils sont ensuite acheminés jusqu'au chantier de mise en oeuvre où ils sont stockés en nombre suffisant (-fig. 11 ) .
Conformément aux indications précitées, des ar-matures complémentaires 5 sont fixées à ce précadre en usine ou sur chantier. Ces armatures 5 sont disposées du côté amont du précadre 4 par rapport à un épaulement 8 (fig. 2) de manière à recouvrir un élément de précadre en amont déjà mis en place jusqu'à son propre épaulement 8 (fig. 13).
Ces armatures complémentaires 5 couvriront ~onc les joints entre les éléments 4 mis en oe~lvre, assllrant ainsi une continuité cle la future galerie apr~s le béton-nage complémentaire.
L'épaisseur du radier est éventuellement augmen-tée par un apport de béton incorporant les armatures 1~7349 l2 supplementaires 5 et réalisant alnsi Ull complément de radier 206 en béton armé coulé sur le chantier.
Le radier 13 (fig. 2) peut également être entièrement préfabriqué à l'usine comme e~pliqué précédemment.
Pour diminuer la consommation de bentonite et éviter le nettoyage ultérieur de l'intérieur de ]a ga-lerie, les précadres 4 comportent en outre deux parois souples 207 de fermeture fixées sur la périphérie du précadre en amont et en aval. Ces parois 207 sont cons-tituées d'un matériau essentiellement perméable à l'eau mais étanche aux matières en suspension dans l'eau. On pourra employer par exemple un matériau en polyester non tissé. Cette paroi souple 207 peut être maintenue en place entre deux treillis métalliques 31 suffisam-ment rigides qui sont fixés à la périphérie du préca-dre 4 et sur les étais provisoires 30 éventuels et/ou comporter des armatures internes en fibres résistant à
la traction.
Certains éléments de précadre 32 comportent en plus une paroi rigide étanche 33 généralement réalisée en béton. Ceci permettra d'isoler ultérieurement un troncon de plusieurs eléments 4 à l'amont d'un autre élément 32.
Le précadre 4 comporte en général deux épau-lements 8 en béton armé vers l'extérieur et au milieu des deux parois verticales ainsi que sur la toiture de l'élément (fig. 2).
Ces épaulements 8 en béton armé sont soit pré-fabriqués en usine en même temps que le précadre 4, soit exécutés sur le chantier en même temps que le complé-ment éventuel de radier 206, en particulier si le gaba-rit autorisé pour les transports routiers ne permet p~s leur prefabrication en usirle.
Ces épaulements 8 permettent en outre la fixa-tion latérale de suspentes ~ rigides en acier consti-~217349 tuées soit d'une poutrelle metallique, soit de préfé-rence d'un ~lément en acier en formc de U destiné à
l'exécution de pieux de fondation en acier. A l'inté-rieur du U, un élément 225 tubulaire en toile souple et perméable est fixé sur toute la hauteur. Ce boudin 225 est obturé à sa partie inférieure (fig, 15).
Les suspentes 9 sont fixées au précadre et ont une longueur suffisante pour pouvoir être accrochées et suspendues au portique 203 de mise en oeuvre. Cette suspente 9 avec sa plaque d'assemblage 45 peut créer une liaison entre un demi-précadre 100 et un demi-préca-dre 101 par l'intermédiaire d'une série de douilles d'ancrage ou de boulons d'ancrage 103 (-fig. 6 et ~).
Comme montré sur les figures 13 et 14, les é-paulements 8 de la toiture de chaque précadre 4 compor-tent des encoches rectangulaires qui permettront d'y déposer la base d'un batardeau 80 dont il sera question plus loin.
Des tôles 210 (fig. 12 et 15) perforées de trous ronds de petit diamètre, sont fixées aux armatures 5 avec des dispositifs d'écartement pour constituer la future paroi de coffrage perdu des piédroits du tunnel à exécuter en évitant ainsi la pollution du béton d'apport par des éboulements de terre éventuels. Cette tôle 210 peut éventuellement être profilée et collabo-rante.
Ces tôles 210 ont une longueur suffisante pour atteindre au minimum le niveau supérieur 22 des éléments 4 mis en oeuvre.
Les précadres ainsi préparés sont prêts ~ être mis en oeuvre dans la fouille exécutée~ sous boue thixo-tropique.
Une caractéristique importante de l'invention est que cette fouille sous boue thixotropique s'execute par tranchées transversales perpendiculaires ~7 ~fig.ll 12~7349 I ~~
et 1~) 2l l'a~e du tunnel à réaliser, à l'aide d'une grue 79 munie d'un grappin hydraulique ou d'une benne spécia-le 70 telle que celles utilisées pour l'exécution ~e parois en béton moulees dans le sol sous boue thixotro-p;que.
Dans le présent procédé, cette benne 70 auragénéralement des dimensions nettement plus grandes que celles des bennes utilisées actuellement, et ceci par suite de la grandeur de chaque fouille successive.
On peut également exécuter la fouille à l'aide d'une excavatrice travaillant en rétro, suivant les passes successives 122 (fig. 14).
En cas d'emploi de la benne spéciale 70, un mu-ret-guide transversal 85 amovible, généralement en acier, est placé dans des encoches 86 prévues dans les murets-guides 201.
En effet, les fouilles ou tranchées ont une largeur correspondant ~ la distance entre deux murets-guides 201 parallèles à l~axe longitudinal du futur tunnel. Dans la pratique, cette largeur variera d'en-viron cinq à quinze mètres.
La longueur de ces fouilles successives suivant l'axe du futur tunnel à réaliser sera par contre assez réduite. Dans la pratique, cette longueur aura environ deux ~ trois mètres. Cette longueur réduite doit per-mettre d'exécuter la fouille transversale sans risque de tassement pour les immeubles voisins 214 dont les fondations 215 peuvent être très proches de la fouille ainsi exécutée (fig. 11 et 12).
Pour éviter ce tassement et les risques d'effon-drement du terrain 216 en place, la fouille est remplie en permanence de boue thixotropique en genéral consti-tuée de boue de bentonite et ceci jusqu'all niveau 25, supérieur au niveau 36 de la nappe phréatique.
Un chassis 40 de positionnement et de reglage ~2~7349 e~st placé ensuite au-dcssus de la fouille exca~ée so~s boue thixo~ropique et en prenant appui sur les murets-guides 201 (fig. 12 et 13).
Ce châssis 40, g~néralement fabriqué en acier, comprend essentiellement deux poutrelles 41 espacées en-tre elles d'une distance horizontale supérieure à l'en-combrement longitudinal 42 du précadre 4 avec les arma-tures S.
Des doubles traverses 43 sont prévues de maniè-re ~ encadrer une rallonge 44 boulonnée à la suspente9 par l'intermédiaire de plaques de liaison 45 soudées respectivement en tête de la suspente 9 et en bas de la rallonge 44.
Le chariot 46 ou un dispositif de positionnement horizontal pourra se déplacer horizontalement sur les doubles traverses 43 après mise en place du précadre 4 suspendu par deux suspentes 9 de part et d'autre de la fouille.
Des vérins 47 permettent d'assumer le réglage précis en altitude du précadre 4 suivant les directives qui seront données par un géomètre avant ou pendant la mise en oeuvre de chaque élément 4.
Le châssis 40 peut être remplacé par un chariot 126 (fig. 12) comportant au moins quatre roues en acier 125 du type chemin de fer ou ~ gorge qui circulent sur deux rails 123 longitudinaux prenant appui sur les mu-rets-guides 201.
Ces rails sont réglés en position exacte latéra-lement et en altitude suivant les indications du géomètre en placant des cales 124 sous les rails de mani~re ~ ce que le précadre 4 (fig. 13) en cours de pose vienne se placer avec précision et ~ l'emplacement adéquat contre le précadre 32 précédemment placé.
Une fouille transversale etant achevee jusqu'au niveau 24 et le châssis 40 de positionnement ou le cha-~Z173~g 1 ~i riot 126 étant préparé, un précadre 4 avec tout son conditonnement déjà décrit est soulevé par le portique 203 et amené au-dessus ~e la fouille toujours remplie de boue thixotropique.
Le précadre 4 est descendu jusqu'à pénétTer en partie dans la boue thixotropique.
Pour équilibrer la pression momentanée entre la boue et la paroi souple et perméable 207 du précadre 4, ce dernier est partiellement rempli d'eau. La descente du précadre 4 peut alors se poursuivre jusqu'a une nouvelle profondeur inférieure à la hauteur du pré-cadre 4 qui est à nouveau rempli d'eau pour équilibrer les pressions momentanées de part d'autre de la paroi souple et perméable 207. Ce processus se poursuit jus-qu'à ce que le précadre 4 soit totalement rempli d'eau.
Le précadre 4 peut alors être descendu jusqu'au nivea prévu mais à une certaine distance horizontale de l'é-lément 32 déjà placé en amont (fig. 13).
Par l'intermédiaire du chariot 126 ou du dis-positif de positionnement 46, les deux suspentes 9 mu-nies de leurs rallonges respectives 44 sont alors supportées par le chariot 126 ou le châssis de position-nement 40.
Les deux crochets 48 du portique 203 peuvent alors être déconnectés des orifices 49 de suspension so-lidaires des deux rallonges 44.
Si nécessaire, le précadre 4 est encore réglé
en altitude par les vérins 47 puis déplacé horizonta-lement vers l'élément 32 déjà posé à l'aide du chariot 126 ou dispositif de positionnement 46. Ce travail pr~cis s'effectue suivant les directives cl'-m géomètre.
La juxtaposition du nouveau précadre 4 contre l'~lément 32 ou 4 déj~ mis en oeuvre implique un rcola~
ge horizontal précis et prédéterminé pour pouvoir cor-riger les tolérances de fabrication et de mise en oeu-121734g vre des éléments 4 et 32.
La fi~. 5 montre le dispositif géneralement pre-vu en trois points du précaclre 4 de l'élément ~ ou 32 mis en oeuvre.
Le précadre 4 de 1'élément 32 ou 4 déjà mis en place comporte ce dispositif sur sa tranche, en trois endroits, généralement au milieu du radier et aux deux angles supérieurs entre la toiture et les montants de l'élément. Ce dispositif consiste en une plaquette 50 en acier ancrée solidement dans le béton par des doguets 51 ou autres disposicifs d'ancrage. Awc mêmes emplacements corres~ondants dc la tranche du précadre 4 du nouvel élément 4 ou 32 à mettre en place, ce dispositif consiste en une vis de réglage 52 qui peut tourner dans une douille filetée 63 solidaire de doguets ou autre dispositif d'ancrage 64.
Un dispositif 66 similaire permet le réglage vertical précis et la reprise de la sous pression due au remplissage sous le radier.
Une cuvette 65 généralement cylindrique est pTévue pour loger totalement la tête de la vis 52 lorsqu'elle est vissée à fond. Les trois vis de ré-glage 52 de chaque nouveau précadre 4 ou 32 mis en oeu-vre sont réglés suivant les indications du géomètre en fonction de la position réelle de l'élément 32 ou 4 immédiatement adiacent en amont.
Le nouveau précadre 4 ou 32 étant ainsi correc-tement réglé au fond (fig. 14) de la fouille contre l'é-lément précédent 32 ou 4, un batardeau vertical 23 réa-lisé en palplanches ou en poutrelles avec des panneau~c en béton préfabriqué, ou par tout autre système, est alors mis en oeuvre à l'aval du precadre 4 qui vient d'être installé et contre celui-ci (fig. 14 et 15).
Ce batardeau 23 a une hauteur (lui va depuis le fond cle la fouille 24 jusqu'un peu au-dessus du niveau naturel ~21~4~

du terrain ~11, et ell tous cas au-dessus du niveau de la boue de bentonite 25.
L'espace entre le batardeau 23 et la paroi ver-ticale du terrain 218 est alors rempli de gravier 224 immergé sous la boue de bentonite. Ce remplissage de gravier s'effectue au moins jusqu'au niveau 22 corres-pondant au niveau supérieur de l'élément 4 ou 32 mis en place.
Ce gravier 224 exerce une poussee horizontale importante SUT le batardeau 23 et sur l'élément 4 qui vient d'être placé en le plaquant ainsi fortement con-tre l'élément précédent 32 en amont (fig. 14) et en écrasant le joint d'étanchéité 160 en matiè~e compres-sible (fig.3).
Dans la pratique, il est toutefois difficile d'évaluer correctement la valeur de cette poussée hori-zontale du gravier, alors que le joint 160 doit être comprimé d'une manièTe pTécise pOUT être efficace.
Le batardeau 23 (fig. 14) comporteTa générale-ment des vérins 110 (fig.15) qui permettTont d'exer-CeT une force horizontale constante, exacte et adéquate pour écraser correctement le joint 160.
Le boudin 225 est alors rempli de béton 26 de manière à obturer l'espace compris entre les suspentes 9 et le terrain 216 ( fig. 15).
Un matériau 275 tel que du béton maigre fluide est alors coulé sous le radieT 206 de l'elément 4 (fig.
14). Ce matériau 275 est coulé sous la boue thixotropi-que par l'intermédiaire de tubes de bétonnage 27 qui peuvent éventuellement être logés dans l'épaisseuT du batardeau 23 (fig. 15).
Immédiatement après durcissement cle ce materia 275, du beton 20 est coulé par un tube de bétonnage entre les parois verticales des deux précadres 4 join-tifs et les tôles 210 de coffrage perdu perfoTe. Au 3~
1 (.
f~lr et à mes-lre ~lue ce béton frais monte, il déborde en partie par les trous du coffrage en remplissant ainsi l'espace compris en~re le terrain 216, le coffrage per-du, constitué par les toles 210, et le boudin 225 rem-pli de b~ton 26. Le béton 20 incorpore les armatures 5fixées au~ eléments 4.
Ce bétonnage se poursuit pour couler le béton 77 (fig. 13 et 14) couvrant les toitures des deux pré-cadres jointifs 4 et 32.
Un deuxième batardeau S0 comprenant une pou-trelle 81 en son sommet est déposé dans l'encoche 34 située dans l'épaulement 8 de l'élément 32 mis en pla-ce antérieurement.
Du gravier 83 (fig. 14) est alors déversé à
l'amont de ce bataTdeau 80 tout en enlevant progressi-vement un batardea-u 84 identique qui était placé au-dessus de l'antépénultième élément.
A ce moment, le cycle des opérations peut re-commencer.
La benne 70 excave la fouille suivante 87 sous boue thixotropique entre le batardeau 23 et un muret-guide amovible 85. Cette benne é~acuera le gravier 224 en même temps que le terrain 218 en place. Le cy-cle des opérations reprend alors comme décrit précédem-ment.
Il en irait de même si la benne spéciale 70 était remplacée par un grappin hydraulique ou une pelle rétro, mais dans ces cas, le muret-guide amovible 85 n'est pas utilisé.
La fig. 12 montre également un dispositif ori-ginal et performant dans le cas d'élements 4 ou 32 de grande portée.
~es suspentes métalliques 90 obliques sont fi-xées à des plaques métalliques 91 ancrées dans la toi-ture du précadre 4.
~2~7'34g Ce dispositif permet de réduire consid~rable-ment l'epaisseur 93 du béton et les armatures correspon-dantes de la toiture de l'élément 4 en créant des appuis intermédiaires qui raccourcissent la portée.
Ces suspentes obliques 90 peuvent être soit fi-xées aux deux suspentes verticales 9 au moyen des pla-ques d'assemblage 45 soit ancrées dans le futur remblai.
La partie supérieure de la fouille peut être remblayée avec du gravier injecté de béton ou du béton maigre 92 qui noie entièrement les suspentes métalli-ques 9 et 90.

Claims (12)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Procédé de réalisation d'ouvrages en béton armé tels que tunnels routiers, galeries souterraines, tunnels pour métros, selon lequel on excave d'abord une fouille à ciel ouvert, on y dépose ensuite successi-vement et jointivement des éléments préfabriqués creux en béton armé, on coule un béton d'apport couvrant les joints entre éléments et on effectue finalement un rem-blayage de la fouille, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre, comme éléments préfabriqués, des éléments creux comportant des parois latérales réunies entre elles par une paroi supérieure et par une paroi inférieure, au moins une partie de ces parois présentant une surface extérieure munie de moyens de retenue et de moyens de renforcement pour le béton d'apport.

2. Procédé suivant la revendication 1, caracté-risé en ce que chaque élément préfabriqué comporte un radier réalisé dans son épaisseur définitive alors que les autres parois sont exécutées en faible épaisseur, ce radier donnant alors lieu à l'extérieur des parois latérales précitées à des nervures ou excroissances dans lesquelles sont ancrées des armatures verticales, les parois latérales et la paroi supérieure précitée comportant également une nervure de renforcement dont l'épaisseur mesurée à partir de la surface extérieure desdites parois latérales et supérieure, définit celle du béton d'apport.

3. Procédé suivant la revendication 1, caracté-risé en ce que avant mise en place dans la fouille cha-que élément préfabriqué est muni d'une surface exté-rieure rugueuse comme moyen de retenue pour le béton d'apport et d'armatures périphériques comme moyen de renforcement de ce même béton d'apport.

4. Procédé suivant la revendication 2, caracté-risé en ce qu'après mise en place d'au moins deux élé-ments préfabriqués consécutifs et jointifs dans la fouille, le béton d'apport est coulé dans l'espace délimité entre les parois de la fouille et celles des éléments préfabriqués et entre les nervures de renfor-cement de deux éléments préfabriqués consécutifs et jointifs, de manière à recouvrir le joint entre ces éléments préfabriqués, l'épaisseur du béton d'apport appliqué sur les parois latérales et supérieure de chaque élément préfabriqué étant égale à celle de la nervure de renforcement précitée.

5. Procédé suivant la revendication 4, caracté-risé en ce qu'on réalise la fouille à ciel ouvert en procédant par tranches successives transversales et en formant des sections de fouilles à parois autant dire verticales et rectangulaires dont la longueur s'étend transversalement à l'axe longitudinal de l'ensemble de la fouille, chaque tranche étant capable de recevoir au moins un élément préfabriqué, on verse de la boue thi-xotropique dans ladite tranche, on y immerge un élément préfabriqué, on place dans une tranche adjacente égale-ment remplie de boue thixotropique un élément préfabri-qué consécutif et jointif et on coule le béton d'ap-port.

6. Procédé suivant la revendication 5, caracté-risé par les opérations suivantes postérieures à l'ex-cavation de la tranche et son remplissage à l'aide de boue thixotropique:
- descente de l'élément préfabriqué jusqu'à
pénétrer en partie dans la boue thixotropique, cet élément préfabriqué étant fermé au moyen d'une paroi souple et perméable;
- équilibrage de la pression momentanée entre la boue et la paroi souple et perméable de l'élément préfabriqué en remplissant partiellement d'eau l'élé-ment préfabriqué;
- poursuite de la descente de l'élément pré-fabriqué jusqu'à une nouvelle profondeur inférieure à
la hauteur de l'élément préfabriqué;

- nouveau remplissage de l'élément préfa-briqué à l'aide d'eau pour équilibrer les pressions momentanées de part et d'autre de la paroi souple et perméable;
- continuation de ce processus jusqu'à ce que l'élément préfabriqué soit totalement rempli d'eau;
- descente de l'élément préfabriqué jusqu'au niveau prévu mais à une certaine distance horizontale d'un élément préfabriqué déjà placé en amont;
- réglage précis de l'élément préfabriqué
immergé contre l'élément préfabriqué précédemment placé.

7. Procédé suivant la revendication 5, caracté-risé par les opérations suivantes postérieures à la mise en place d'au moins deux éléments préfabriqués consécutifs et jointifs sous boue thixotropique:
- mise en place d'un batardeau vertical à
l'aval de l'élément préfabriqué positionné en dernier lier, ce batardeau ayant une hauteur s'étendant depuis le fond de la fouille jusqu'au-dessus du niveau de la boue thixotropique;
- remplissage partiel de l'espace compris entre ledit batardeau et la paroi aval du terrain au moyen de gravier immergé dans la boue thixotropique, ce gravier exerçant une poussée sur le batardeau et sur l'élément préfabriqué qui vient d'être placé en l'ap-pliquant sur l'élément préfabriqué précédent en amont;
- formation de pieux de fondation entre les nervures de renforcement des parois latérales et le terrain;
- coulage de béton ou d'un matériau similaire sous le radier de l'élément préfabriqué;
- après durcissement de ce matériau mentionné
en dernier lieu, coulage de béton entre les parois verticales extérieures, les nervures de renforcement des deux éléments préfabriqués jointifs d'une part et les parois de la fouille d'autre part;
- poursuite du bétonnage en recouvrement des parois supérieures des deux éléments préfabriqués join-tifs, entre leurs nervures de renforcement respectives;
- mise en place d'un deuxième batardeau con-tre la nervure de renforcement de l'élément préfabriqué
positionné antérieurement;
- remblayage de la fouille à l'amont de ce batardeau tandis que le batardeau identique, placé au-dessus de l'antépénultième élément est enlevé;
- recommencement du cycle des opérations par l'excavation d'une nouvelle tranche transversale à
l'abri du batardeau aval.

8. Procédé suivant la revendication 7, caracté-risé en ce que les pieux de fondation sont réalisé
d'une part au moyen de suspentes rigides en acier uti-lisées pour la suspension de l'élément préfabriqué lors de sa mise en place et d'autre part au moyen d'un bou-din creux, obturé à sa partie inférieure, fixé à cha-cune desdites suspentes, sur toute la hauteur de la suspente et que l'on remplit de béton, avant de couler du béton ou un matériau similaire sous le radier de l'élément préfabriqué.

9. Elément préfabriqué en béton armé pour la mise en pratique du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en un élément creux comportant des parois latérales réunies entre elles par une paroi supérieure et par une paroi inférieure, au moins une partie de ces parois présentant une surface extérieure munie de moyens de retenue et de moyens de renforcement pour un béton d'apport à ajouter ultérieu-rement.

10. Elément préfabriqué en béton armé suivant la revendication 9 et pour la mise en pratique du procédé
suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un radier réalisé dans son épaisseur défini-tive alors que les autres parois sont exécutées en faible épaisseur, ce radier donnant lieu à l'extérieur des parois latérales précitées à des nervures ou ex-croissances dans lesquelles sont ancrées des armatures verticales, les parois latérales et la paroi supérieure précitées comportant également une nervure de renfor-cement dont l'épaisseur mesurée à partir de la surface extérieure desdites parois latérales et supérieure, définit celle du béton d'apport.

11. Elément préfabriqué en béton armé suivant la revendication 9 et pour la mise en pratique du procédé
suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il présente une surface extérieure rugueuse comme moyen de retenue pour le béton d'apport et des armatures péri-phériques comme moyen de renforcement de ce même béton d'apport.

12. Elément préfabriqué en béton armé suivant la revendication 9, muni d'un parachèvement interne.