Dispositif de consolidation et d'ancrage de roche On connaît déjà le procédé d'ancrage de roche à l'aide de trous de grande longueur forés sensiblement perpendiculairement à la paroi rocheuse, qui consiste en ce que l'on enfile dans le trou une barre métallique centrale entourée d'un certain nombre de fils métalli ques, ces fils étant fortement tendus entre une pièce de fixation s'appuyant à l'extrémité de la barre correspon dant au fond du trou et une autre pièce de fixation dis posée au voisinage de l'entrée du trou et à l'intérieur de laquelle passe ladite barre, ces fils étant convenable ment espacés, au besoin au moyen d'entretoises,
pour n'être en contact ni avec la paroi du forage, ni avec la barre centrale, puis que l'on injecte du mortier de ciment dans l'espace compris entre la barre centrale et la paroi du forage, la tension des fils étant maintenue jusqu'à l'achèvement de la prise et du durcissement du mortier, enfin que l'on démonte et que l'on retire la barre cen trale et les pièces accessoires qui peuvent être récupé rées.
La présente invention est relative à un dispositif de consolidation et d'ancrage de roche au moyen d'une nappe de fils d'acier placés à la périphérie d'une barre centrale et tendus entre deux dispositifs d'accrochage, la tension étant transmise par la barre centrale, laquelle est retirée après injection et durcissement du béton. Selon l'invention, ce dispositif est caractérisé par le fait que les fils sont entretoisés à l'aide de deux fils d'acier enroulés en hélice et placés l'un à l'intérieur de la nappe et l'autre à l'extérieur de cette nappe.
De préférence, le dispositif d'accrochage par coince ment de l'extrémité des fils situés du côté de l'entrée du trou est placé extérieurement et est constitué par deux cônes concentriques, le cône extérieur étant fendu diamétralement et démontable pour permettre de récu pérer le dispositif d'accrochage après le durcissement du béton. Un coin à section transversale en U, dont les deux branches passent de part et d'autre de la tige de pous sée du vérin, peut être disposé de manière à venir blo quer la barre centrale pour permettre la récupération du vérin avant le durcissement du béton.
La nappe des fils peut être constituée par des fils peu nombreux et de relativement gros diamètre dont chaque extrémité est filetée et fixée dans les pièces d'ac crochage par vissage, ou encore soudée directement sur la paroi d'un tube central métallique fermé à l'arrière par un bouchon, le dispositif d'accrochage du vérin sur l'extrémité extérieure des fils étant dans ce dernier cas constitué par des tronçons de barre soudés sur les fils et s'accrochant par rotation dans les dents dont est munie la pièce d'accrochage du vérin.
Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire divers modes de réalisation pris comme exemples et représentés sur le dessin annexé, sur lequel les fig. 1 et 2, se raccordant suivant AB, A'B', repré sentent une coupe axiale du premier dispositif ; la fig. 3 est une coupe selon 111-11I de la fig. 1 ; la fig. 4 est une coupe selon IV-IV de la fig. 2 ; la fig. 5 est une coupe selon V-V de la fig. 2 ;
la fig. 6 est une vue partielle correspondant à la fig. 1 dans le cas d'une variante d'exécution pour trous incli nés; la fig. 7 est une coupe axiale d'un deuxième mode d'exécution ; la fig. 8 est une coupe axiale partielle correspon dante dans le cas d'une variante d'exécution ; la fig. 9 est une coupe selon IX-IX de la fig. 7 ; la fig. 10 est une coupe selon X-X de la fig. 7 ;
la fig. 11 est une coupe axiale partielle d'un troisième mode de réalisation ; la fig. 12 est une coupe transversale selon XII-XII de la fig. 11 ; la fig. 13 est une coupe selon XIII-XIII de la fig. 11, et la fig. 14 est une coupe selon XIV-XIV de la fig. 11.
On sait que l'idée essentielle du procédé rappelé plus haut consiste à réaliser un ancrage continu en créant dans le trou foré dans la roche une tige de béton pré contraint adhérant à la roche sur toute sa longueur, la précontrainte étant réalisée par la mise en tension de l'armature du béton au moyen d'une barre centrale trans mettant la poussée d'un vérin, cette barre étant ensuite récupérée après durcissement du béton.
Dans le cas où l'on doit réaliser une précontrainte de l'ordre de 50 à 100 tonnes, il est préférable d'utili ser le mode de réalisation représenté sur les fig. 1 à 6, dans lequel l'armature est encore constituée par une nappe de fils 1 en acier à haute résistance. Ces fils sont distribués tout autour de la barre centrale 2 et, pour qu'ils soient convenablement enrobés dans le béton 3, il est nécessaire de les entretoiser afin d'éviter qu'ils viennent au contact de la barre 2 aussi bien que de la paroi 4 du trou foré dans la roche. Pour constituer ces entretoises on utilise un fil d'acier 5 enroulé en hélice et disposé autour de la barre centrale 2, en interposant de préférence entre eux un tube 6 de carton ou de matière plastique pour faciliter le démoulage.
Autour de la nappe de fils 1 on place un deuxième fil 7 égale ment enroulé en hélice, le diamètre extérieur de cette hélice lui permettant de passer avec jeu à l'intérieur du trou 4.
Du côté correspondant au fond du trou, l'accrochage des fils 1 se fait entre une pièce 8 à alésage conique et une pièce conique 9 recevant la poussée de la barre centrale 2. A l'autre extrémité, les fils d'ancrage 1 pas sent simplement dans des trous pratiqués dans une ron delle 10 au travers de laquelle passe la barre centrale. Pour faciliter les manipulations et la mise en place, le fil hélicoïdal périphérique 7 est avantageusement soudé par son extrémité 11 sur la pièce à alésage conique 8 (fig. 1) et par son extrémité 12 sur la rondelle 10 (fig. 2).
L'accrochage des fils 1 du côté de l'entrée du trou se fait par conséquent à l'extérieur. c'est-à-dire au-delà de la rondelle 10. Cet accrochage est fait au moyen d'une pièce centrale conique 13 comportant un alésage 14 pour le passage de la barre 2 et, à son extrémité cor respondant à la petite base, une collerette 15 munie d'encoches dans laquelle passent les fils. Autour de cette pièce conique 13 est placée une autre pièce réalisée en deux parties 16a et l6b s'assemblant suivant un plan diamétral et comportant un revêtement intérieur coni que en acier trempé également réalisé en deux parties 17a et 17b.
Cet ensemble de pièces l6a et 16b comporte égale ment une surface extérieure conique sur laquelle vien nent s'emmancher deux bagues coniques 18 et 19, cette dernière comportant des oreilles taraudées 20 dans les quelles se vissent des vis 21 venant s'appuyer sur la paroi de la roche.
L'ensemble des pièces 16a et l6b se prolonge vers l'arrière par une partie cylindrique éga lement en deux parties 22a et 22b comportant des sail lies en forme de secteur 23 qui lui permettent de se ver rouiller par un quart de tour de rotation dans une pièce 24 comportant également des bossages 25 en forme de secteur, comme représenté sur la fig. 5, cette dernière pièce étant solidaire du vérin 26 dont la tige 27 vient agir sur l'extrémité de la barre centrale par l'intermé diaire d'une rondelle d'appui 28 (voir fig. 2).
La partie cylindrique 22a et .22b comporte en outre des fenêtres 29 et 30 permettant le passage d'un coin 31 qui a une section en U, comme représenté sur la fig. 5, et dont les deux branches 32 passent au travers des fenêtres 29 et 30. de part et d'autre de la barre cen trale 2, en venant s'apppuyer du côté droit de la fig. 2 dans le fond des fenêtres 29 et 30 et du côté gauche sur la rondelle d'appui 28.
Le dispositif étant au préalable assemblé et mis en tension partielle, on l'introduit dans le trou foré dans la roche, puis on le met en tension en agissant sur le vérin 26. Après avoir injecté le béton 3 on place le coin 31 que l'on enfonce de manière à prendre la poussée, puis on relâche la poussée du vérin et on le retire en déverrouillant la pièce 24 de l'ensemble 22a et 22b par rotation d'un quart de tour.
Après durcissement com plet du béton, le coin 31 est retiré ainsi que la rondelle 28 et les bagues 18 et 19 sont rapprochées de la paroi après enlèvement des vis 21, ce qui permet de retirer séparément les parties 16a et l6b. Il devient alors facile de retirer également la pièce conique 13 ainsi que la barre centrale 2.
On voit que tout l'ensemble du dispositif d'ancrage du côté de l'entrée du trou se trouve entièrement récu péré, à l'exception de la seule rondelle 10. Les fils 1 dépassant à l'extérieur peuvent être coupés ou rabattus vers la paroi. ou encore peuvent être utilisés si néces saire. La seule partie consommable du dispositif est donc constituée par l'ensemble des fils 1, des spirales 5 et 7. du tube 6. des pièces de fixation d'extrémité 8 et 9 ainsi que la rondelle 10, cet ensemble. comme on l'a vu, pou vant être manipulé et livré tout prêt grâce à la soudure des extrémités<B>11</B> et 12 de la spirale 7. Par ailleurs, le vérin n'est immobilisé que pendant la coulée du béton tandis que le reste des pièces correspondant à l'accro chage extérieur n'est immobilisé que pendant le durcis sement du béton.
A titre de perfectionnement, lorsqu'on veut réaliser des ancrages dans des trous inclinés ascendants, pour éviter que l'ensemble du dispositif ne s'échappe du trou. en particulier au moment de l'injection du béton, il est possible d'utiliser, comme représenté sur la fig. 6, un ancrage auxiliaire de type connu constitué par des sec teurs coniques 33 s'emboîtant sur la surface extérieure conique 34 dont est avantageusement munie la pièce 8, ces secteurs étant réunis par un revêtement 35 en caout- couc coiffant un remplissage 36 en bois, ce qui permet d'enfoncer librement dans le trou l'ensemble du dispo sitif qui se coince automatiquement dans le fond et ne peut s'en échapper.
On conçoit facilement que cet ancrage auxiliaire ne sert que provisoirement pendant la réalisation du véritable ancrage et n'a à résister qu'au poids de l'ensemble.
La mise en oeuvre de ce dispositif permet par consé quent de réaliser des ancrages extrêmement résistants et relativement économiques.
Toutefois, dans le cas où l'on n'a pas besoin de la totalité de la résistance procurée par la nappe de fils à haute résistance, en particulier lorsqu'on n'a besoin que d'une précontrainte comprise entre 20 et 50 tonnes, on peut utiliser un des modes de réalisation encore plus simplifiés représentés sur les fig. 7 à 14.
Dans le mode de réalisation représenté sur les fig. 7 à 10, on utilise des fils 1 toujours disposés en nappe autour de la barre centrale mais à la fois plus gros mais moins nombreux. Ces fils ou tiges 1 sont alors munis d'un filetage 37 et 38 à chacune de leurs extrémités. Les piè ces de fixation des extrémités sont alors remplacées dans le fond du trou par une pièce cylindrique 39 munie de trous pour le passage des fils 1, une série d'écrous 40 venant se visser sur les extrémités filetées 37. Ces écrous peuvent avantageusement comporter une partie tron quée 41 représentée sur la fig. 9, afin de réduire l'en combrement et par conséquent le diamètre du trou 4 foré dans la roche.
La pièce 39 comporte également un centrage 42 dans lequel vient s'appuyer la barre cen trale 2.
A l'autre extrémité, du côté de l'entrée du trou. les fils ou tiges 1 se vissent directement dans une pièce 43 munie de trous taraudés. Cette pièce 43 comporte des bossages 44 en forme de secteurs pour permettre l'accro chage d'une pièce 45 en une seule partie munie de bos sages 46 également en forme de secteurs. La partie cylin drique 47 de cette pièce 45 comporte les fenêtres 29 et 30 que comportait précédemment l'ensemble des pièces 16a et 16b et se termine également par des bossages 23 en forme de secteurs s'accrochant dans la pièce 24 soli daire du corps du vérin, comme précédemment.
Le dispositif se complète, comme le précédent. par des spirales en fil d'acier 5 et 7 servant d'entretoises et par un tube 6, de préférence métallique. entourant la barre 2 pour permettre l'extraction de cette barre. A titre de variante, la pièce 43 peut être munie de trous lisses au lieu de trous taraudés, les parties filetées des tiges 1 étant alors fixées par des écrous 48 vissés exté rieurement, comme représenté sur la fig. 8. Cette dis position permet alors de récupérer, après durcissement du béton, non seulement la pièce 45 mais également la pièce 43 après dévissage des écrous 48.
Pour faciliter le raccordement étanche de la pièce 43 avec la paroi rocheuse, on peut disposer une garni ture 49 en caoutchouc ou en matière plastique dans laquelle vient s'emmancher l'extrémité légèrement coni que de la pièce 43, ce coincement pouvant être suffisant pour maintenir l'ensemble du dispositif même dans des trous inclinés ascendants.
Dans le mode de réalisation représenté sur les fig. 11 à 14, on utilise encore une nappe de fils 1 relative ment gros et peu nombreux et un tube métallique 6 entourant la barre 2 mais dans cette réalisation ce tube métallique a de préférence des parois plus épaisses et on vient fixer les tiges 1 à chacune de leurs extrémités directement sur ces parois par soudure. L'extrémité du tube 6 correspondant au fond du trou est simplement bouchée par un bouchon 50, vissé ou soudé, sur lequel vient s'appuyer l'extrémité de la barre 2.
La spirale inté rieure 5 peut alors avantageusement être supprimée ou, si l'on désire la maintenir, il suffit de rajouter des man chons tubulaires d'épaisseur convenable soudés à chaque extrémité du tube 6.
L'ensemble du tube 6 et des barres 1 traverse un bouchon de caoutchouc ou de matière plastique 51 venant se raccorder de manière étanche à l'entrée du trou et, pour permettre l'accrochage de la pièce 45 ana- logue à la précédente, on soude sur chacune des extré mités extérieures des tiges 1, comme représenté sur la fig. 14, des tronçons de barres cylindriques 52, la pièce 43 comportant à la place des deux secteurs 46 précé dents un ensemble de six dents 46a entre lesquelles peut venir passer l'ensemble des parties 52. Le verrouillage s'obtient alors dans ce cas par une rotation d'un dou zième de tour.
L'ensemble représenté en traits pleins sur la fig. 11 est donc irrécupérable mais extrêmement économique. Lors de la mise en tension sous l'effet du vérin le tube 6 se trouve dans ce cas tendu en même temps que les barres 1. Cela ne présente pas un gros inconvénient mais peut être évité en sectionnant transversalement ce tube en deux parties afin que seuls les fils 1 soient mis en tension.