EP0560660B1

EP0560660B1 - Perfectionnements aux parkings souterrains ou analogues à étages multiples et à leurs procédés de construction

Info

Publication number: EP0560660B1
Application number: EP93400581A
Authority: EP
Inventors: Pierre Orsat; Khelil Doghri
Original assignee: Freyssinet International STUP SA
Current assignee: Freyssinet International STUP SA
Priority date: 1992-03-09
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2013-03-05
Also published as: FR2688246A1; ES2104085T3; FR2688246B1; ATE153727T1; EP0560660A1; DE69310963D1

Description

L'invention est relative aux parkings souterrains ou ouvrages analogues à étages multiples superposés ainsi qu'aux procédés de construction de ces ouvrages.
Elle concerne plus particulièrement, parmi lesdits ouvrages, ceux qui sont délimités extérieurement par une ceinture préalablement formée dans le sol sur toute sa hauteur, laquelle correspond à au moins trois étages, c'est-à-dire à au moins 7 mètres, ladite ceinture comprenant deux pans verticaux parallèles écartés mutuellement d'une distance généralement comprise entre 10 et 20 mètres, lesdits pans étant appelés"parois longitudinales" dans ce qui suit.
Des applications particulièrement intéressantes de ces ouvrages sont les parkings souterrains construits en ville au-dessous d'artères suffisamment larges, parkings dont la construction requiert une interruption minimum du trafic dans les artères concernées.
Dans les ouvrages connus du genre en question, on commence par évider totalement la fosse délimitée par la ceinture préalablement formée dans le sol, ce qui exige, au fur et à mesure de la fouille, un étaiement robuste de ses parois longitudinales.
Dans les cas, plus particulièrement envisagés ici, des travaux exécutés dans des environnements à forte densité de construction, il n'est guère possible d'assurer un tel étaiement à l'aide de tirants obliques enfoncés provisoirement dans le sol, et ledit étaiement fait appel à un grand nombre de "butons" ou étais horizontaux amovibles qui s'étendent horizontalement en travers de la fosse, perpendiculairement auxdites parois longitudinales.
Les planchers délimitant les différents étages sont ensuite construits de bas en haut à partir du fond de la fosse, à l'aide de dalles qui peuvent être coulées en place ou préfabriquées.
Cette formule présente un certain nombre d'inconvénients et en particulier les suivants :

les étais horizontaux sont coûteux,
ils sont vulnérables aux chocs accidentels avec les engins de terrassement, ce qui complique les manoeuvres de ces engins,
les montages et démontages desdits étais sont particulièrement longs, fastidieux et donc également coûteux,
la construction des planchers ne peut intervenir qu'après la fin des terrassements, ce qui conduit à un allongement des délais de construction,
dans le cas où les dalles sont préfabriquées, leur transport pose des problèmes en raison de leur poids élevé et de leur encombrement.

Pour remédier à certains de ces inconvénients, il a déjà été envisagé de remplacer les étais horizontaux par des ensembles de dalles en béton latéralement juxtaposées propres à constituer par eux-mêmes les "planchers" des différents étages de l'ouvrage, l'excavation de chaque étage de la fosse n'étant exécutée qu'après mise en place du plancher de l'étage immédiatement supérieur.
Mais dans les modes de réalisation qui ont été proposés pour cette solution (voir le document EP-A-0 382 608), les dalles en béton constitutives des planchers des étages étaient moulées à l'avance hors de l'ouvrage.
Il en résultait un certain nombre d'inconvénients et en particulier les suivants.
Les dimensions horizontales des dalles préfabriquées étaient limitées, par exemple à des rectangles de 15 mètres sur 2,50 mètres, ce qui rendait nécessaires leurs juxtapositions latérales mutuelles le long de leurs quatre bords de façon à former ensemble un quadrillage ou damier de surface suffisante : ces juxtapositions multiples impliquaient un certain nombre de servitudes dues aux jointoiements mutuels des bords juxtaposés et, surtout, à la nécessité de prévoir dans la fosse un grand nombre de poteaux pour soutenir les dalles et portions de dalles éloignées des parois de la fosse ; de plus, malgré la limitation signalée des dimensions des dalles préfabriquées, celles-ci demeuraient encore relativement lourdes et encombrantes et leur transfert de l'extérieur de la fosse à leurs emplacements définitifs dans cette fosse posait des problèmes délicats.
L'invention permet, entre autres, de supprimer ces différents inconvénients.
A cet effet, le procédé selon l'invention, pour construire un ouvrage souterrain à étages multiples superposés délimité extérieurement par une ceinture préalablement formée dans le sol sur toute sa hauteur, ceinture qui comprend deux parois verticales longitudinales parallèles, procédé selon lequel on constitue successivement de haut en bas les planchers successifs des étages à l'aide de dalles en béton juxtaposées mises en place sur des consoles formées sur les faces internes en regard des parois longitudinales parallèles, chaque plancher formé de dalles ainsi juxtaposées étant ensuite calé transversalement entre les deux parois longitudinales qu'il étaye, est essentiellement caractérisé en ce que, pour construire chaque plancher d'étage, on commence par évider la portion de la fosse correspondant à cet étage et à l'étage inférieur audit étage, puis on coule successivement chacune des dalles constitutives de ce plancher à son niveau définitif dans un coffrage localisé à l'intérieur de l'ouvrage en construction, après quoi l'on déplace horizontalement chaque dalle ainsi coulée le long de supports appropriés jusqu'à son emplacement définitif.
Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :

les parois longitudinales délimitent entre elles une tranchée dont les deux extrémités débouchent dans des trémies de section horizontale plus large et sensiblement circulaire, trémies qui sont évidées étage par étage en même temps que le reste de la fosse et qui constituent les deux bouts de l'ouvrage, et l'emplacement adopté pour le coffrage destiné à la coulée des dalles est localisé dans l'une de ces trémies,
le coffrage est un bac agencé de façon telle qu'à la fin de la prise du béton constitutif de chaque dalle, il puisse être écarté verticalement vers le bas de ladite dalle en laissant alors celle-ci reposer sur des supports appropriés à son niveau définitif,
le coffrage est en permanence suspendu à une poutraison supérieure à l'aide de cordages et lors de la coulée du béton dans ledit coffrage, celui-ci est en outre monté sur un support facilement escamotable, composé notamment par des jambes de force immobilisées à l'aide de cales,
le déplacement de chaque dalle sur les consoles est réalisé par roulement sur ces consoles de chariots à chenilles supportant lesdites dalles avec interposition de vérins à action verticale,
le déplacement de chaque dalle sur les consoles est réalisé par glissement relatif de portées complémentaires, constituées respectivement en polytétrafluoroéthylène et en acier inoxydable, rapportées respectivement sur les bords des faces inférieures des dalles et sur les consoles.

L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après.
Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant aux dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limitative.
La figure 1, de ces dessins, montre schématiquement en coupe horizontale un parking souterrain établi selon l'invention en cours de construction.
Les figures 2 à 5 montrent schématiquement en coupe verticale longitudinale le même parking en respectivement quatre phases successives de sa construction.
Les figures 6 à 8 montrent une portion de l'un des planchers en cours de construction dudit parking, respectivement en coupe verticale transversale selon VI -VI, figure 7, en vue en plan et en coupe verticale longitudinale selon VIII-VIII, figure 6.
Les figures 9 et 10 montrent en coupe verticale longitudinale partielle -selon X-X, figure 11, pour la figure 10- une grande dalle associée selon l'invention à des moyens de roulement, respectivement en sa position basse de repos direct sur des consoles latérales et en sa position haute de roulement.
La figure 11 est une coupe verticale transversale de la figure 10 selon XI-XI.
On se propose ici de construire sous une voie urbaine un parking souterrain dont le nombre d'étages est au moins égal à trois, et par exemple égal à cinq, et ce en perturbant le moins possible la circulation dans cette voie.
Ce parking est délimité à sa périphérie par une suite continue et fermée de parois verticales comprenant :

deux parois planes parallèles 1,2 de relativement grande longueur -cette longueur étant généralement comprise entre 100 et 200 mètres et par exemple égale à 150 mètres-, parois dites ci-après "parois longitudinales", écartées l'une de l'autre d'une distance l généralement comprise entre 10 et 20 mètres, par exemple égale à 16 mètres,
et deux parois terminales 3,4 s'étendant sensiblement chacune selon une surface sensiblement cylindrique de révolution dont le diamètre d est supérieur à l, ce diamètre d étant par exemple égal à 23 mètres, lesdites parois 3 et 4 étant composées de préférence par des panneaux plats successifs formant ensemble en coupe horizontale une portion de dodécagone.

Les parois 1 et 2 sont destinées notamment à délimiter un couloir central bordé par deux séries de boxes ou emplacements de garage de véhicules, alors que les parois 3 et 4 délimitent des trémies 5 et 6 pour des rampes hélicoïdales d'accès.
Les différentes parois 1 à 4 sont coulées d'une façon connue en soi dans le sol à partir de la surface de ce sol, sur toute leur hauteur, avant que ne débute la fouille, ou creusement, de l'intérieur de la boîte ou fosse délimitée par ces parois.
On forme ensuite sur le sol la couverture 7 de cette boîte, également avant le début du creusement de la boîte.
Cette couverture 7 est formée par une structure en béton armé et/ou précontraint propre à la fois à supporter la chaussée de roulement des véhicules en surface et à constituer le plafond de l'étage supérieur A du parking.
Elle s'étend également sur les aires qui définissent les trémies 5 et 6 tout en laissant dégagées, notamment au niveau de ces trémies, des ouvertures d'accès provisoire O de largeur suffisante.
A l'aide d'au moins un engin de terrassement approprié 8, on évide ensuite la portion, comprise à l'intérieur des parois verticales enterrées 1 à 4, correspondant aux deux étages supérieurs A et B du parking à construire, en commençant par une trémie 5 (figure 2).
Puis on rapporte sur les parois 1 et 2, au niveau du plancher 9 à construire de l'étage supérieur A, des corbeaux 10 ou consoles filantes 10' et on place dans la fouille, à l'intérieur de la trémie 5 ou à proximité immédiate de cette trémie, un coffrage 11 destiné à la coulée de grandes dalles 12 en béton précontraint propres à former ultérieurement le plancher 9 par leur juxtaposition horizontale.
Sur les dessins, on a supposé que le coffrage 11 était localisé dans la trémie 5, ce qui suppose la prévision, dans cette trémie, de moyens spéciaux tels que des traverses métalliques horizontales T, pour supporter les dalles 12 après décoffrage.
Pour éviter le recours à de telles traverses, il peut être préférable de localiser le coffrage 11 à l'extrémité, du couloir délimité par les parois longitudinales 1 et 2, toute proche de ladite trémie, le support de chaque dalle démoulée pouvant alors être directement pris en charge par des corbeaux ou consoles.
Le niveau du coffrage 11 est tel que les dalles 12 successivement moulées dans celui-ci se trouvent toutes, dès leur moulage au niveau qu'elles doivent occuper après leur mise en place définitive.
Ledit coffrage 11 se présente sous la forme d'un bac qui est normalement supporté par un ensemble 16 de câbles ou analogues lui-même suspendu à une poutraison appropriée telle que la couverture 7.
Ce type du support du bac ou coffrage 11 est renforcé, lors de la coulée du béton dans celui-ci, par un piétement 15 composé de poteaux ou jambes de force immobilisés à l'aide de cales appropriées, piétement que l'on peut facilement escamoter au moins en partie de façon à abaisser le bac aux fins de décoffrage.
Chaque dalle 12 (figures 6 à 8) comprend avantageusement une plaque ou hourdis 17 d'épaisseur relativement faible, par exemple égale à 10 cm, renforcée inférieurement par des nervures longitudinales 18, c'est-à-dire s'étendant parallèlement aux parois 1 et 2 et des nervures transversales 19.
L'épaisseur verticale de ces nervures est par exemple comprise entre 30 et 40 cm.
Lesdites nervures forment ensemble des boucles fermées qui sont avantageusement armées par des câbles de précontrainte.
La largeur ou dimension transversale a de chaque grande dalle 12 n'est inférieure que de peu à la distance l comprise entre les deux parois 1 et 2, étant par exemple égale à 15 mètres si cette distance l est égale à 16 mètres, et sa dimension longitudinale b ou "longueur" selon la direction longitudinale est par exemple de l'ordre de 10 mètres, ce qui correspond à la surface de dalle susceptible d'être coulée chaque jour sur le chantier.
Après coulée de chaque grande dalle et mise sous précontrainte de ses armatures s'il y a lieu, on la décoffre en écartant verticalement le bac 11 vers le bas par suppression du piétement 15.
Puis on la met en place par un ripage, schématisé par la flèche R, le long des corbeaux 10 ou consoles filantes 10'.
Il est à noter que ledit ripage R, et même l'exécution des corbeaux 10 visibles sur la figure 2, ne sont en général prévus qu'après achèvement des travaux de creusement, par l'engin 8, des deux étages A et B : c'est pour réduire le nombre des dessins que, sur ladite figure 2, l'engin 8 est représenté comme creusant encore lesdits étages A et B.
Le ripage R est généralement assuré à l'aide de cordes ou câbles coopérant avec des treuils appropriés et accrochées à des ossatures 24 (figures 9, 10) montées provisoirement sur les bords avant des dalles à déplacer.
Le ripage en question peut mettre en jeu des glissements ou des roulements.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, la dalle 12 glisse sur les corbeaux 10 et pour rendre les glissements possibles sans frottement exagéré, on rapporte sur les surfaces en regard, des dalles et des corbeaux, propres à venir en contact mutuel, respectivement des bandes 20 en polytétrafluoroéthylène et des feuilles ou plaques en acier inoxydable 21.
Dans le mode de réalisation préféré schématisé sur les figures 9 à 11, la dalle "roule" sur des consoles latérales continues 10', en étant portée, avec interposition de vérins 25 à action axiale, par des chariots 26 à chenilles 27 propres à "rouler" ou cheminer le long desdites consoles.
Comme bien visible sur les figures 9 et 10, les ensembles chariots-vérins sont placés dans des alvéoles 28, ouverts vers le bas, évidés dans la face inférieure de la dalle 12 et cette dalle peut occuper à volonté :

une position basse (figure 9), correspondant au repliement des vérins 25, pour laquelle elle repose directement sur les consoles et pour laquelle les ensembles chariots-vérins peuvent être aisément mis en place (en début d'emploi) et récupérés (en fin d'emploi),
et une position haute de "roulage" (figures 10 et 11), correspondant au dépliement des vérins 25.

Au lieu d'être tractés par des câbles, comme représenté par la flèche F, les chariots 26 pourraient être automoteurs.
Le plancher 9 de l'étage supérieur A est ainsi totalement construit par coulée individuelle de dalles 12 successives, puis mise en place par ripage de ces dalles en leurs positions définitives, juxtaposées "longitudinalement".
A la fin de cette mise en place des dalles 12,

on forme entre ces dalles juxtaposées, notamment par coulée, des joints de clavetage et/ou de dilatation appropriés 22 (figure 8),
et on solidarise latéralement ces dalles avec les parois 1 et 2 à l'aide de clavettes ou dés appropriés 23 (figure 7) propres à transférer les charges horizontales desdites parois auxdites dalles, ce qui permet à ces dernières de jouer provisoirement le rôle des étais horizontaux ou "butons" de l'art antérieur.

Lorsque le plancher 9 de l'étage supérieur A est ainsi achevé, on procède au creusement du troisième étage C de l'ouvrage à partir du haut.
Ce creusement est effectué à l'aide de l'engin 8 comme visible sur la figure 3, à partir cette fois-ci de la portion excavée de la seconde trémie 6, laquelle est alors utilisée pour l'évacuation des terres.
On notera que, dans ces conditions, la résistance à la poussée horizontale des terres exigée des parois longitudinales 1 et 2 est uniquement celle qui correspond à une hauteur de deux étages, généralement de l'ordre de cinq mètres.
Au fur et à mesure de la progression de l'engin 8, et sans même attendre que l'excavation correspondant au troisième étage C soit terminée, on peut mettre en place sur les parois 1 et 2 les corbeaux 10 ou consoles 10' destinés à supporter le plancher du second étage B.
Lorsque l'engin 8 parvient au niveau du coffrage 11, on escamote le piétement 15 de ce coffrage et on suspend ce dernier à la poutraison d'accrochage supérieure par l'intermédiaire de l'ensemble de câbles ou analogues 16 (figure 4) : l'engin 8 peut ainsi terminer l'excavation de l'étage C au droit de la totalité de la première trémie 5.
On descend alors d'un étage le coffrage 11 ainsi que ses moyens de support : ledit coffrage est alors prêt à mouler de nouvelles grandes dalles 12 au niveau du plancher 9 du second étage B (figure 5) et l'on procède à l'exécution de ce second plancher par une succession d'étapes analogues à celles relatives à l'exécution du premier plancher : moulage de grandes dalles 12, puis décoffrage de celles-ci, mise en tension de leurs armatures de précontrainte dans le cas préféré où de telles armatures sont prévues, mise en place desdites dalles par ripage en leurs positions définitives de juxtaposition longitudinale mutuelle, exécution des joints de liaison entre les dalles ainsi juxtaposées et calage transversal de ces dalles.
Une fois le second plancher 9 ainsi exécuté et calé transversalement, on évide le volume correspondant à l'étage D, quatrième à partir du haut, ainsi que visible sur la figure 5 et ainsi de suite jusqu'à ce que la totalité du volume à excaver soit dégagée.
En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose d'un procédé de construction d'ouvrages souterrains à étages multiples qui présentent de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus et en particulier les suivants :

les planchers 9 construits à tour de rôle de haut en bas au fur et à mesure de l'exécution de la fouille peuvent servir par eux-mêmes d'étais horizontaux pour étayer lesdits murs 1 et 2, ce qui rend inutile le recours aux "butons" antérieurement nécessaires et permet d'économiser les opérations longues et fastidieuses de montage et de démontage de ces "butons",
il est inutile d'attendre la fin du terrassement correspondant à l'excavation de la fouille pour commencer les travaux de bétonnage et de construction des planchers, puisque c'est même à l'achèvement de chaque plancher qu'est subordonné le début du creusement de l'étage situé à deux niveaux en dessous de lui : il résulte de cette simultanéité des travaux de terrassement et de bétonnage une réduction sensible de la durée totale de construction de l'ouvrage considéré, ce qui peut représenter un avantage considérable,
le procédé proposé rend inutile la manipulation d'éléments préfabriqués de poids et encombrement élevés.

Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles où le coffrage 11 se prêterait à certaines modifications locales, par exemple en vue de ménager dans l'une des grandes dalles 12 successivement moulées à l'aide de ce coffrage une zone fragilisée, facile à casser après mise en place de la dalle, par exemple aux fins de dégagement d'une trémie dans cette dalle, destinée à livrer passage à un escalier pour piétons et/ou à un ascenseur.

Claims

Procédé pour construire un ouvrage souterrain à étages multiples superposés délimité extérieurement par une ceinture préalablement formée dans le sol sur toute sa hauteur, ceinture qui comprend deux parois verticales longitudinales parallèles (1,2), selon lequel on constitue successivement de haut en bas les planchers successifs (9) des étages (A,B,C,D...) à l'aide de dalles en béton (12) juxtaposées mises en place sur des consoles (10) formées sur les faces internes en regard des parois longitudinales parallèles, chaque plancher formé de dalles ainsi juxtaposées étant ensuite calé transversalement entre les deux parois longitudinales qu'il étaye, caractérisé en ce que, pour construire chaque plancher (9) d'étage, on commence par évider la portion de fosse correspondant à cet étage et à l'étage inférieur audit étage, puis on coule successivement chacune des dalles (12) constitutives de ce plancher à son niveau définitif dans un coffrage (11) localisé à l'intérieur de l'ouvrage en construction, après quoi l'on déplace horizontalement chaque dalle ainsi coulée le long de supports appropriés (10,10',T) jusqu'à son emplacement définitif.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois longitudinales (1,2) délimitent entre elles une tranchée dont les deux extrémités débouchent dans des trémies (5,6) de section horizontale plus large et sensiblement circulaire, trémies qui sont évidées étage par étage en même temps que le reste de la fosse et qui constituent les deux bouts de l'ouvrage, et en ce que l'emplacement adopté pour le coffrage (11) destiné à la coulée des dalles (12) est localisé dans l'une de ces trémies.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que Le coffrage (11) est un bac agencé de façon telle qu'à la fin de la prise du béton constitutif de chaque dalle (12), il puisse être écarté verticalement vers le bas de ladite dalle en laissant alors celle-ci reposer sur des supports appropriés (10,10',T) à son niveau définitif.
Procédé selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le coffrage (11) est en permanence suspendu à une poutraison supérieure à l'aide de cordages (16) et en ce que, lors de la coulée du béton dans ledit coffrage, celui-ci est en outre monté sur un support (15) facilement escamotable, composé notamment par des jambes de force immobilisées à l'aide de cales.
Procédé selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le déplacement de chaque dalle (12) sur les consoles (10') est réalisé par roulement sur ces consoles de chariots (26) à chenilles (27) supportant lesdites dalles avec interposition de vérins (25) à action verticale.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le déplacement de chaque dalle (12) sur les consoles (10) est réalisé par glissement relatif de portées complémentaires (20,21), constituées respectivement en polytétrafluoroéthylène et en acier inoxydable, rapportées respectivement sur les bords des faces inférieures des dalles et sur les consoles.
Ensemble adapté à la construction d'un ouvrage souterrain par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un coffrage sous forme de bac (11) pour le moulage d'une dalle (12), ledit bac (11) étant suspendu par des cordages (16) et reposant sur un piétement escamotable (15) et étant associé à des supports fixes (10,10',T) de façon telle que, dès son moulage, chaque dalle (12) occupe son niveau définitif.