EP0350375B1 - Dispositif de transfert d'un ensemble tunnelier à travers une station intermédiaire à deux tronçons de tunnel - Google Patents

Dispositif de transfert d'un ensemble tunnelier à travers une station intermédiaire à deux tronçons de tunnel Download PDF

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EP0350375B1
EP0350375B1 EP89401870A EP89401870A EP0350375B1 EP 0350375 B1 EP0350375 B1 EP 0350375B1 EP 89401870 A EP89401870 A EP 89401870A EP 89401870 A EP89401870 A EP 89401870A EP 0350375 B1 EP0350375 B1 EP 0350375B1
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EP
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tunnelling machine
segments
girders
station
tunnel
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Mathieu Le Chatelier
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Montcocol Tp Te Parijs Frankrijk
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MONTCOCOL TP
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/11—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines

Definitions

  • the present invention relates to a device for controlling the advance and transfer of a tunnel assembly both during the drilling work of a tunnel section and for crossing a station connecting two tunnel sections.
  • tunneling machines which, in addition to the actual drilling, provide the infrastructure of the drilled tunnel.
  • the invention solves the problem of this transfer by making it possible to perform it particularly quickly without there being any need to disassemble the service carriages associated with the TBM.
  • the device for moving a tunnel assembly and transferring it through a station, intermediate to two tunnel sections is characterized in that it comprises, in the station into which the tunnel boring machine opens, side members in the direction of the tunnel and delimiting a cradle which carries, on the one hand, sliding profiles of the envelope of the boring machine and, on the other hand, successive segments constituting removable beams arranged in sets constituting a rolling cradle whose parts located behind said tunnel boring machine constitute a raceway above for trolleys associated with the boring machine, the last segments being engaged door-to-door -false inside the external envelope of the TBM and serving as support for the advance cylinders of this TBM.
  • Fig. 1 is a schematic section of a tunnel during drilling and an intermediate station.
  • Figs. 2 to 6 are partial cross sections seen substantially along line II-II of FIG. 1.
  • Fig. 7 is a partial and schematic perspective of various elements of the invention.
  • Fig. 8 is a perspective similar to FIG. 7 illustrating a characteristic position.
  • Figs. 9 and 10 are partial perspectives illustrating different phases of operation.
  • Fig. 11 is a perspective diagrammatically illustrating details of embodiment of the invention.
  • the tunnel is drilled using a tunneling machine 4 making a circular gallery.
  • the tunnel boring machine 4 is associated with carriages 5, 5a ... intended for producing the infrastructure of the walls of the drilled gallery and for supplying the tunneling machine 4.
  • the carriages 5, 5a ... are carried by undercarriages 6 moving on sills 7, the assembly of which is carried out as described below as regards their mounting in the intermediate station 2.
  • the tunnel boring machine 4 comprises, in known manner, an outer casing or shell 8 which is moved by means of jacks 9 to apply the working tools 10 against the part to be drilled.
  • Plates 16 preferably metallic and extending longitudinally, are anchored in the side members 12, 13, these plates being intended to support sliding profiles 17.
  • the drawing in particular figs. 2 to 6, shows that the height of the side members 12, 13 and the inclination of the oblique faces 14, 15 are chosen as a function of the radius of the outer casing of the tunnel boring machine so that this casing is tangent or is slightly au- above the level of the bottom 11, when this bottom, or more exactly the useful surface of this bottom, is aligned with the lowest part of the tunnel section 1.
  • the sills 7 consist of sets of successive segments 18 which are anchored, for example bolted, behind the tunnel boring machine 4 both inside the tunnel section 1 and then on the oblique top faces of the side members 12, 13 .
  • the segments 18 of the side rails are placed on the wall of the tunnel section 1 or above the oblique faces 14, 15 of the side members 12, 13 by means of shims 19 visible in particular in FIGS. 4 and 5.
  • the jacks 9 are retracted and the cradle 20 is uncoupled from the beams, which makes it possible to separate this cradle 20 from the end of said beams as illustrated in FIG. 10.
  • the cradle 20 can be directly coupled to the jacks 9 and be provided with pads allowing it to slide inside the casing 8 when said jacks 9 are retracted so that in this case it is not necessary to provide connecting means between the sills 7 and the cradle 20, the latter only coming to bear against the end of the last sill sections.
  • the segments 18 constituting the beams 7 are formed in the form of well visible boxes in FIG. 11, boxes on which we put in place, for example by bolting, support brackets 21 for candles 22 provided with rollers 23.
  • sills 7 Since the sills 7 are inclined to form a cradle, their top forms a raceway for undercarriages 24 (fig. 11) which the carriages 5 associated with the tunnel boring machine and, therefore, moved at the same time as that -that is to say that the sills form both stops for the advance of the tunnel boring machine and the carriages which are connected to it and a raceway for the said carriages which are, moreover, guided by the rollers 23 preventing any roll or yaw movement of the carriages by providing that said rollers bear on longitudinal guides 25 of these carriages.
  • undercarriages 24 fig. 11
  • the force applied to the stringers, to ensure the movement of the tunnel boring machine and carriages, is relatively low during the crossing of station 2 since the tunnel boring machine does not produce any work.
  • the successive segments 18 of the beams can be fixed to the side members 12, 13 simply by clamps 26, which avoids having to carry out long anchoring operations which are costly.
  • the longitudinal members 12, 13 leave a space between them allowing the establishment of a track designated as a whole by 27 which is then mounted on a building frame 28 making it possible to establish the track 27 at the same level as a final track and above all at the same level as a site track gradually established inside the tunnel section 1 already drilled.
  • railway vehicles can circulate for the supply of various products and materials necessary for the operation of the tunnel boring machine and its carts for carrying out concrete work and laying various materials.
  • a provisional track 27a can be put in place on the raft 29 to allow the supply of the tunnel boring machine before the laying of the final tracks or the establishment of a roadway.
  • the successive segments 18 of the sills as well as the members carried by these segments being removably mounted they are continuously reusable cyclically both during the advance of the tunnel boring machine and possibly on successive sites where this TBM is used.
  • the construction site line shown in FIG. 7 in 27 constitutes a bearing support extending from the bearing installed in the tunnel section already drilled to allow uninterrupted supply by wagon or sedan during or after the crossing of the station by the tunnel boring machine and this without any modification or transformation of the bearing supports is necessary to maintain this possibility of rolling.
  • the TBM could be moved both in the drilled tunnel sections and in the station by means of its jacks 9. It is obvious that other means of propulsion and handling specific to the TBM can be provided to facilitate the crossing of the station, these means possibly being means specific to said tunnel boring machine which are normally efficient in tunnels but often ineffective or even annoying when crossing a station.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif pour la commande de l'avance et du transfert d'un ensemble tunnelier tant pendant le travail de forage d'un tronçon de tunnel que pour la traversée d'une station reliant deux tronçons de tunnel.
  • On sait que dans la technique du forage de galeries souterraines, on fore des tronçons de tunnel pour relier des stations intermédiaires qui sont creusées indépendamment ce qui permet d'accélérer les travaux de terrassement et d'aménagement des stations.
  • De plus en plus, le forage de tronçons de tunnel est réalisé par des machines dénommées tunneliers qui, outre le forage proprement dit, réalisent l'infrastructure du tunnel foré.
  • Il est apparu que le transfert de l'ensemble du tunnelier à travers une station constituant une grande difficulté et nécessitait une durée considérable étant donné que le tunnelier proprement dit apparaît dans la station sous la forme d'un cylindre et que ce tunnelier est suivi par des mécanismes divers dénommés dans ce qui suit chariots qui se trouvent inscrits à l'intérieur de la galerie forée et qui doivent être déplacés sur des chemins de roulement.
  • L'invention résout le problème de ce transfert en permettant de le réaliser de façon particulièrement rapide sans qu'il y ait lieu de procéder à aucun démontage des chariots de servitude associés au tunnelier.
  • Conformément à l'invention, le dispositif pour le déplacement d'un ensemble tunnelier et son transfert à travers une station, intermédiaire à deux tronçons de tunnel, est caractérisé en ce qu'il comporte, dans la station dans laquelle débouche le tunnelier, des longerons suivant la direction du tunnel et délimitant un berceau qui porte, d'une part, des profilés de glissement de l'enveloppe du tunnelier et, d'autre part, des segments successifs constitutifs de longrines amovibles disposées par jeux constituant un berceau de roulement dont les parties situées en arrière dudit tunnelier constituent par leur dessus un chemin de roulement pour des chariots associés au tunnelier, les derniers segments étant engagés en porte-à-faux à l'intérieur de l'enveloppe externe du tunnelier et servant d'appui à des vérins d'avance de ce tunnelier.
  • Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.
  • Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés.
  • La fig. 1 est une coupe schématique d'un tunnel en cours de forage et d'une station intermédiaire.
  • Les fig. 2 à 6 sont des coupes transversales partielles vues sensiblement suivant la ligne II-II de la fig. 1.
  • La fig. 7 est une perspective partielle et schématique de divers éléments de l'invention.
  • La fig. 8 est une perspective analogue à la fig. 7 illustrant une position caractéristique.
  • Les fig. 9 et 10 sont des perspectives partielles illustrant différentes phases de fonctionnement.
  • La fig. 11 est une perspective illustrant schématiquement des détails de réalisation de l'invention.
  • Aux dessins, on a représenté, en 1, un tronçon de tunnel en cours de percement, tronçon qui est destiné à déboucher dans une station intermédiaire 2 à partir de laquelle doit être ensuite foré un autre tronçon successif de tunnel 3.
  • Le forage du tunnel est effectué au moyen d'un tunnelier 4 réalisant une galerie circulaire.
  • De façon connue, le tunnelier 4 est associé à des chariots 5, 5a... destinés à la réalisation de l'infrastructure des parois de la galerie forée et à l'approvisionnement du tunnelier 4. Les chariots 5, 5a... sont portés par des trains de roulement 6 se déplaçant sur des longrines 7 dont l'assemblage est réalisé comme décrit dans ce qui suit en ce qui concerne leur montage dans la station intermédiaire 2.
  • Le tunnelier 4 comporte, de façon connue, une enveloppe ou virole externe 8 qui est déplacée au moyen de vérins 9 pour appliquer les outils de travail 10 contre la partie à forer.
  • Pour permettre le transfert de l'ensemble tunnelier, c'est-à-dire du tunnelier 4 et de ses chariots 5, 5a... à travers la station 2, creusée à l'avance indépendamment, on établit, sur le fond 11 de la station, des longerons 12, 13 réalisés indifféremment par coulée d'un béton ou par interconnexion de blocs préfabriqués, qui sont conformés pour présenter des faces de dessus obliques 14, 15, délimitant entre elles un berceau.
  • Des platines 16, de préférence métalliques et s'étendant longitudinalement, sont ancrées dans les longerons 12, 13, ces platines étant destinées à supporter des profilés de glissement 17.
  • Le dessin, en particulier les fig. 2 à 6, montre que l'on choisit la hauteur des longerons 12, 13 et l'inclinaison des faces obliques 14, 15 en dépendance du rayon de l'enveloppe externe du tunnelier pour que cette enveloppe soit tangente ou se trouve légèrement au-dessus du niveau du fond 11, lorsque ce fond, ou plus exactement la surface utile de ce fond, est aligné avec la partie la plus basse du tronçon de tunnel 1.
  • Il ressort de ce qui précède, qu'au moment où le tunnelier 4 débouche dans la station 2, son enveloppe 8 vient en appui sur les profilés de glissement 17 destinés à le supporter au cours du déplacement décrit dans ce qui suit.
  • Comme l'illustre plus particulièrement la fig. 7, les longrines 7 sont constituées par des jeux de segments successifs 18 qui sont ancrés, par exemple boulonnés, derrière le tunnelier 4 tant à l'intérieur du tronçon de tunnel 1 qu'ensuite sur les faces de dessus obliques des longerons 12, 13.
  • Les segments 18 des longrines sont mis en place sur la paroi du tronçon de tunnel 1 ou au-dessus des faces obliques 14, 15 des longerons 12, 13 par l'intermédiaire de cales 19 visibles en particulier aux fig. 4 et 5.
  • Ces cales font que les longrines 7 recouvrent les profilés de glissement 17 et s'étendent par leurs extrémités en porte-à-faux à l'intérieur de la partie arrière de l'enveloppe 8 du tunnelier, ce qui est visible notamment aux fig. 7, 8 et 9. Les deux longrines 7 sont reliées par un berceau en arc de cercle 20 contre lequel viennent prendre appui les vérins d'avance 9 du tunnelier.
  • Lorsque les vérins 9 sont actionnés, leur tige sort, ce qui fait avancer ledit tunnelier dans le sens de la flèche f₁ par rapport aux longrines 7 puisque ledit vérin 9 porte contre le berceau en arc de cercle 20.
  • A l'issue d'une course motrice, les vérins 9 sont rétractés et le berceau 20 est désaccouplé des longrines, ce qui permet d'écarter ce berceau 20 de l'extrémité desdites longrines comme illustré par la fig. 10.
  • Il est ainsi possible de mettre en place, entre le berceau 20 et l'extrémité des longrines 7, un nouveau segment de longrine 18 ce qu'illustrent les fig. 8 et 9 ; ensuite les vérins 9 sont à nouveau actionnés pour produire une nouvelle course.
  • Si on le désire, le berceau 20 peut être directement accouplé aux vérins 9 et être muni des patins lui permettant de coulisser à l'intérieur de l'enveloppe 8 lorsque lesdits vérins 9 sont rétractés de sorte que dans ce cas il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens de liaison entre les longrines 7 et le berceau 20, ce dernier venant seulement en appui contre l'extrémité des derniers segments de longrine.
  • On voit, par ce qui précède, que le mouvement d'avance du tunnelier s'effectue par pas successifs. Ces pas sont évidemment lents lorsque le tunnelier se trouve à l'intérieur du tronçon de tunnel dont il effectue le forage mais sont d'exécution beaucoup plus rapide dès lors que ledit tunnelier est entré dans la station 2 puisqu'il n'effectue aucun travail et qu'il est seulement amené à coulisser sur les profilés de glissement 17 mis en place sur les platines 16.
  • Les segments 18 constituant les longrines 7 sont constitués sous la forme de caissons bien visibles à la fig. 11, caissons sur lesquels on met en place, par exemple par boulonnage, des équerres de support 21 pour des chandelles 22 munies de galets 23.
  • Etant donné que les longrines 7 sont inclinées pour former un berceau, leur dessus forme un chemin de roulement pour des trains de roulement 24 (fig. 11) que comportent les chariots 5 associés au tunnelier et, par conséquent, déplacés en même temps que celui-ci c'est-à-dire que les longrines forment à la fois des butées pour l'avance du tunnelier et des chariots qui lui sont reliés et un chemin de roulement pour lesdits chariots qui sont, par ailleurs, guidés par les galets 23 empêchant tout mouvement de roulis ou de lacets des chariots en prévoyant que lesdits galets portent sur des guides longitudinaux 25 de ces chariots.
  • La force appliquée aux longrines, pour assurer le déplacement de l'ensemble tunnelier et chariots, est relativement faible pendant la traversée de la station 2 étant donné que le tunnelier ne produit aucun travail.
  • Ainsi, les segments successifs 18 des longrines peuvent être fixés sur les longerons 12, 13 simplement par des pinces 26, ce qui évite de devoir procéder à des ancrages longs à exécuter et coûteux.
  • Les longerons 12, 13 laissent libre entre eux un espace permettant la mise en place d'une voie désignée dans son ensemble par 27 qui est alors montée sur un bâti de chantier 28 rendant possible d'établir la voie 27 au même niveau qu'une voie définitive et surtout au même niveau qu'une voie de chantier établie progressivement à l'intérieur du tronçon de tunnel 1 déjà foré.
  • De cette manière, des véhicules ferroviaires peuvent circuler pour l'amenée de produits et matériels divers nécessaires au fonctionnement du tunnelier et de ses chariots d'exécution des travaux de bétonnage et de pose de matériels divers.
  • Lorsque l'ensemble du tunnelier et de ses chariots a traversé la station et fore le tronçon suivant 3, il devient possible d'aménager définitivement la station en utilisant les longerons 12, 13 comme éléments d'armature et banches de moulage d'un radier 29 destiné à constituer le fond final de la station ainsi que l'illustre la fig. 6.
  • Une voie provisoire 27a peut être mise en place sur le radier 29 pour permettre l'alimentation du tunnelier avant la pose des voies définitives ou l'établissement d'une chaussée.
  • La description qui précède montre que les segments successifs 18 permettant de réaliser les longrines 7 peuvent être démontés après que le tunnelier ait été avancé suffisamment, ces segments successifs étant réutilisés au fur et à mesure de l'avance dudit tunnelier de sorte que le nombre de segments de longrines est relativement faible pour un même chantier.
  • L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier et ainsi que cela ressort de ce qui précède, les segments successifs 18 des longrines de même que les organes que portent ces segments étant montés de façon amovible, ils sont continûment réutilisables cycliquement tant au cours de l'avance du tunnelier qu'éventuellement sur des chantiers successifs où ce tunnelier est utilisé. Par ailleurs et ainsi qu'il est exposé dans le mémoire descriptif, la voie de chantier représentée à la fig. 7 en 27 constitue un support de roulement venant en prolongement des supports de roulement mis en place dans le tronçon de tunnel déjà foré pour permettre un approvisionnement ininterrompu par wagon ou berline pendant ou après la traversée de la station par le tunnelier et cela sans qu'aucune modification ou transformation des supports de roulement soit nécessaire pour maintenir cette possibilité de roulage. Il a été exposé que le tunnelier pouvait être déplacé tant dans les tronçons de tunnel forés que dans la station au moyen de ses vérins 9. Il est évident que d'autres moyens de propulsion et de manutention propres au tunnelier peuvent être prévus pour faciliter la traversée de la station, ces moyens pouvant être des moyens propres audit tunnelier qui sont normalement performants en tunnel mais souvent inopérants voire même gênants en traversée de station.

Claims (15)

1. Dispositif pour le déplacement d'un ensemble tunnelier (4) et son transfert à travers une station (2), intermédiaire à deux tronçons de tunnel (1, 3), caractérisé en ce qu'il comporte, dans la station (2) dans laquelle débouche le tunnelier (4), des longerons (12, 13) suivant la direction du tunnel et délimitant un berceau (14, 15) qui porte, d'une part, des profilés de glissement (17) de l'enveloppe du tunnelier (4) et, d'autre part, des segments successifs (18) constitutifs de longrines amovibles (7) disposés par jeux constituant un berceau de roulement dont les parties situées en arrière dudit tunnelier (4) constituent par leur dessus un chemin de roulement pour des chariots (5, 5a, ...) associés au tunnelier (4), les derniers segments (18) étant engagés en porte-à-faux à l'intérieur de l'enveloppe externe (8) du tunnelier (4) et servant d'appui à des vérins d'avance (9) de ce tunnelier (4).
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les longerons présentent des faces de dessus obliques (14, 15).
3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les segments (18) des longrines sont supportés par des câles (19).
4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les tronçons d'extrémité (18), entrant en porte-à-faux dans l'enveloppe (8) du tunnelier, sont reliés aux vérins (9) de ce tunnelier par un berceau en arc de cercle (20).
5 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les segments (18) constitutifs des longrines (7) sont constitués sous la forme de caissons supportant par des équerres (21) et des chandelles (22) des galets (23) assurant le maintien de guides longitudinaux (25) des chariots (5, 5a, ..,) reliés au tunnelier.
6 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le berceau en arc de cercle est relié, de façon amovible, aux segments d'extrémité en porte-à-faux des longrines.
7 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le berceau (20) est accouplé aux vérins (9) d'avance du tunnelier et est seulement amené en appui contre les serpents d'extrémité en porte-à-faux des longrines (7).
8 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les segments constitutifs des longrines (7) sont reliés aux longerons (12, 13) formés dans la station (2) par des moyens d'ancrage (26).
9 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens d'ancrage (26) sont constitués par des pinces amovibles.
10 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par un bâti de chantier (28) supportant une voie (27) mise en place entre les longerons (12, 13) pour l'approvisionnement du tunnelier.
11 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la voie (27) constitue un prolongement de voie mis en place dans le tronçon (1) du tunnel pour permettre un approvisionnement ininterrompu par wagon ou berline pendant ou après la traversée de la station (2) par le tunnelier (9), sans modification ou transformation des supports de roulement pour maintenir cette possibilité de roulage.
12 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la hauteur des longerons (12, 13) formés à partir du fond (11) de la station (2) est choisie pour constituer des banches de moulage d'un radier (29).
13 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les longrines sont réalisées par déplacement successif des segments qui les constituent et insertion d'un jeu de serpents entre l'extrémité préexistante des longrines et les vérins du tunnelier à chaque pas de travail de ces vérins.
14 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les serpents successifs (18) constitutifs des longrines sont assemblés de façon démontable pour être réutilisables cycliquement de même que les organes que portent ces segments successifs (18) des longrines.
15 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par des moyens de propulsion et de manutention propres au tunnelier pour le travail en tunnel de celui-ci ainsi qu'en traversée de station.
EP89401870A 1988-07-05 1989-06-29 Dispositif de transfert d'un ensemble tunnelier à travers une station intermédiaire à deux tronçons de tunnel Expired - Lifetime EP0350375B1 (fr)

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EP0350375A1 EP0350375A1 (fr) 1990-01-10
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