EP0688907B1 - Dispositif et procédé pour l'éxécution d'un voile en béton dans une tranchée - Google Patents

Dispositif et procédé pour l'éxécution d'un voile en béton dans une tranchée Download PDF

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EP0688907B1
EP0688907B1 EP19950401496 EP95401496A EP0688907B1 EP 0688907 B1 EP0688907 B1 EP 0688907B1 EP 19950401496 EP19950401496 EP 19950401496 EP 95401496 A EP95401496 A EP 95401496A EP 0688907 B1 EP0688907 B1 EP 0688907B1
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EP
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concrete
trench
front wall
reinforcement
wall
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EP0688907A1 (fr
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Nicolas Goulesco
Pierre Richard
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Bouygues Travaux Publics SAS
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Bouygues Travaux Publics SAS
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/18—Bulkheads or similar walls made solely of concrete in situ
    • E02D5/187—Bulkheads or similar walls made solely of concrete in situ the bulkheads or walls being made continuously, e.g. excavating and constructing bulkheads or walls in the same process, without joints

Definitions

  • the present invention relates to the execution of a veil in concrete in a trench, as the excavation of the trench.
  • the present invention aims to provide a device which not only protects the digging tool well against the introduction of concrete into the tool, but also to realize a veil of very good qualities.
  • the front wall is provided in its part upper of an upper skirt extending between the walls rear side, in order to avoid overflow of the concrete during its injection under pressure.
  • the invention also relates to a method for carrying out continuous of a concrete veil, in which a device as defined according to the present invention is used and characterized in that a concrete having a compressive strength of at least 100 bar and a tensile strength of at least 100 bar and prestressed concrete in the trench.
  • FIG 1 there is shown in Figure 1, in top view, a device 1 according to the invention, in place in a trench T in running.
  • A the digging zone
  • B the excavated area
  • F the direction of progression of the device in the trench
  • the device 1 is placed in the excavated area B and includes an element 10 to be moved in the trench, downstream which is produced a concrete veil V.
  • This veil is for example a retaining veil provisional or final intended for a building, etc ...
  • Element 10 which is moved from back to front in the trench according to arrow F by any drive means suitable known to those skilled in the art, includes a formwork consisting of a rigid front wall 12, followed by two walls rigid rear side panels 11 extended by rear skirts flexible 13 shaped to apply elastically, so generally waterproof, on the side walls L of the trench.
  • the front wall 12 is generally flat and perpendicular to a vertical plane containing the direction F, and the rear side walls 11 extend parallel to each other and to the side walls L of the trench, and perpendicular to the front wall 12.
  • the formwork constituted by the front wall 12 and the walls rear side 11 thus has a U-shaped section, shaped the dimensions and profile of the dug trench, as shown in Figures 1 and 2.
  • the concavity of the U is rotated rearward.
  • Rigid side walls are extended rearward by rear skirts 13, constituted for example by bands of elastomer fixed by a portion of their width on the sides respective interiors of the rigid side walls 11 and the free portion of their width extends outward to contact the trench.
  • metal strips, or other PVC, .
  • the rear skirts 13 extend, as shown in the Figure 2, over the entire height of the rigid side walls 11 in case the front wall is used vertically.
  • the front wall 12 is extended downwards by a skirt lower 14 shaped to be applied to the bottom of the trench T.
  • the rear skirts 13 and the lower skirt 14 close, sufficiently tight, the space between the wall before 12, the rigid side walls 1 1 and the surfaces lateral and the bottom of the trench, so that the injection of pressurized concrete in the formwork formed by the walls rigid side 11 and the front wall does not cause any leakage concrete in the area before digging.
  • Concrete injection preferably takes place near the front wall 12 and in its median plane. It is performed in the example described by means of a tube 20 attached to the wall front 12, extending over the entire height thereof and provided orifices 22 and 23 opening respectively at the end lower 21 of the tube 20, near the lower edge 21 of the front wall 12, and at a point located in the lower part of the front wall 12.
  • the tube 20 is connected in a manner known per se to its upper end 24 to a concrete feeder under pressure known in itself and not shown.
  • This upper skirt 16 is positioned preferably horizontal when using the device and defines the upper surface of the veil to be executed. Thanks to the presence of this upper skirt 16, the concrete can be injected under high pressure in the trench without risk of overflow; the length of the skirt 16 will be chosen in particular depending on the forward speed, the injection rate of the concrete and its setting time.
  • the upper skirt 16 is connected to the upper edge horizontal of the front wall 12 with a possibility of adjustment in rotation around this upper edge, so as to allow a horizontal positioning of the upper skirt 16 when the front wall 12 is inclined in the direction of travel F, as shown in Figure 3.
  • the skirts rear 13 are then preferably extended downwards beyond of the formwork element 10, so as to best ensure sealing between the front digging area and the rear area concrete injection.
  • the drive of the formwork element is made by means of an arm fixed on the front wall 12 on the opposite side to the rear side walls 11 and articulated at its upper part to allow adjustment of the inclination of the formwork.
  • the inclined position of the front wall 12 allows resistance to the effects of pressure at the bottom of the trench, which tend to drive out the formwork element by tilting it in the direction anti-clockwise in FIG. 3.
  • the resistance of the device 1 to the concrete thrust is improved if the lower skirt 14 is friction hold on the bottom of the trench, if necessary using brake teeth 17 projecting from its face higher (or lower as a variant) and making it possible to oppose additional resistance.
  • the material used to dig the trench is also used to drive the formwork element. he can be a slicer 30 as shown in the figure 4. The effectiveness of the latter is then improved by the effect of the aforementioned plating.
  • the aforementioned drive arm, referenced 40 in the figure 4, is advantageously mounted for rotation about an axis horizontal articulation at the rear of a support structure 31 integral with the trencher 30, so as to allow the positioning in the desired inclination of the front wall 12.
  • the structure 31 carries digging means 32 known in themselves and not shown in detail.
  • the front wall is tilted 10 ° or more towards the front with respect to the vertical, in order to counteract the concrete pushing efforts at the bottom of the trench on the wall before, increasing the support force on the bottom of the trench of the formwork element.
  • concrete used in the description, must broadly understood as also referring to everything material of high mechanical resistance, for example concrete fiber reinforced.
  • the invention recommends inject concrete into the formwork capable of resistance to compression of at least 100 bar and resistance to tension of at least 100 bar, and prestress vertically this concrete in the trench.
  • concrete is chosen from fiber concrete or so-called reactive powder concretes. Resistance to concrete compression can be significantly greater than 100 bars, but in the majority of cases it appears sufficient use concrete with compressive strength in the range 100 - 300 bars.
  • the concrete is prestressed by introducing place in place in the concrete that has just been injected vertical frames (50) which are sheathed (51) to be preserved from contact with concrete except for their lower ends (52) suitable for serving as anchors in the concrete at the bottom of the trench and their upper ends (53) capable of being used to tension the reinforcements so known per se (nuts, distribution plates, etc.), the reinforcements are for example cables or straight bars or bent at their lower end.
  • these frames are placed from place to place in the vertical median plane of the trench, as the progress of the work and they are temporarily maintained by any appropriate means (54).
  • the invention makes it possible for example to produce walls molded noticeably thinner than the walls obtained conventionally but with performance at least equivalent.

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Description

La présente invention concerne l'exécution d'un voile en béton dans une tranchée, au fur et à mesure du creusement de la tranchée.
On connait (WO-A-88 06208) un dispositif qui comprend un élément à déplacer dans la tranchée à la suite de l'outil de creusement, cet élément étant conçu pour établir une étanchéíté entre une zone avant où fonctionne l'outil de creusement et une zone arrière où le béton est introduit dans la tranchée précédemment creusée par cet outil. Plus précisément, ce dispositif est tel que défini dans le préambule de la revendication 1.
La présente invention vise à fournir un dispositif qui permette non seulement de bien protéger l'outil de creusement contre l'introduction de béton dans l'outil, mais aussi de réaliser un voile de très bonnes qualités.
On y parvient selon l'invention avec un dispositif tel que défini dans la revendication 1.
Un tel élément protège parfaitement le béton de la tranchée contre les éboulements éventuels de la paroi de la tranchée et assure une qualité de voile exceptionnelle.
Avantageusement, la paroi avant est munie à sa partie supérieure d'une jupe supérieure s'étendant entre les parois latérales arrière, afin d'éviter le débordement du béton lors de son injection sous pression.
L'invention a aussi pour objet un procédé pour l'exécution en continu d'un voile de béton, dans lequel on met en oeuvre un dispositif tel que défini selon la présente invention et caractérisé en ce qu'on utilise un béton présentant une résistance à la compression d'au moins 100 bars et une résistance à la traction d'au moins 100 bars et on précontraint le béton dans la tranchée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, et au vu du dessin annexé sur lequel :
  • la figure 1 est une vue de dessus, schématique, d'un voile en cours de réalisation au moyen d'un dispositif selon l'invention,
  • la figure 2 est une vue en coupe verticale dans le plan de coupe II-II de la figure 1, l'élément de coffrage étant représenté en position verticale,
  • la figure 3 est une vue en coupe verticale dans le plan de coupe II-II de la figure 1, l'élément de coffrage étant représenté en position inclinée, et
  • la figure 4 représente schématiquement le dispositif selon l'invention monté à l'arrière d'une trancheuse.
On a représenté sur la figure 1, en vue de dessus, un dispositif 1 selon l'invention, en place dans une tranchée T en cours d'exécution. On a référencé A la zone de creusement et B la zone excavée, le sens de progression du dispositif dans la tranchée étant donné par la flèche F.
Le dispositif 1 est placé dans la zone excavée B et comporte un élément 10 à déplacer dans la tranchée, en aval duquel est réalisé un voile V de béton.
Ce voile est par exemple un voile de soutènement provisoire ou définitif destiné à un bâtiment, etc....
L'élément 10, qui est déplacé de l'arrière vers l'avant dans la tranchée selon la flèche F par tout moyen d'entraínement approprié connu de l'homme du métier, comprend un coffrage constitué d'une paroi avant rigide 12, suivie de deux parois latérales arrière rigides 11 prolongées par des jupes arrière souples 13 conformées pour s'appliquer élastiquement, de façon généralement étanche, sur les parois latérales L de la tranchée.
La paroi avant 12 est généralement plane et perpendiculaire à un plan vertical contenant la direction d'avancement F, et les parois latérales arrière 11 s'étendent parallèlement entre elles et aux parois latérales L de la tranchée, et perpendiculairement à la paroi avant 12.
Le coffrage constitué par la paroi avant 12 et les parois latérales arrière 11 présente ainsi une section en U, conformée aux dimensions et au profil de la tranchée creusée, comme représenté sur les figures 1 et 2. La concavité du U est tournée vers l'arrière.
Les parois latérales rigides sont prolongées vers l'arrière par des jupes arrière 13, constituées par exemple par des bandes d'élastomère fixées par une portion de leur largeur sur les côtés intérieurs respectifs des parois latérales rigides 11 et dont la portion libre de leur largeur s'étend vers l'extérieur pour contacter la tranchée. On peut naturellement les remplacer, sans sortir du cadre de la présente invention, par des bandes de métal, ou autre (PVC, ...).
Les jupes arrière 13 s'étendent, comme représenté sur la figure 2, sur toute la hauteur des parois latérales rigides 11 dans le cas où la paroi avant est utilisée verticalement.
La paroi avant 12 est prolongée vers le bas par une jupe inférieure 14 conformée pour s'appliquer sur le fond de la tranchée T.
Les jupes arrière 13 et la jupe inférieure 14 ferment, de façon suffisamment étanche, l'espace compris entre la paroi avant 12, les parois latérales rigides 1 1 et les surfaces latérales et le fond de la tranchée, de sorte que l'injection de béton sous pression dans le coffrage constitué par les parois latérales rigides 11 et la paroi avant n'entraíne aucune fuite de béton dans la zone avant de creusement.
L'injection de béton a lieu de préférence à proximité de la paroi avant 12 et dans son plan médian. Elle est effectuée dans l'exemple décrit au moyen d'un tube 20 rapporté sur la paroi avant 12, s'étendant sur toute la hauteur de celle-ci et muni d'orifices 22 et 23 débouchant respectivement à l'extrémité inférieure 21 du tube 20, à proximité du bord inférieur 21 de la paroi avant 12, et en un point situé en partie inférieure de la paroi avant 12.
Le tube 20 est raccordé de façon connue en soi à son extrémité supérieure 24 à un dispositif d'alimentation en béton sous pression connu en lui-même et non représenté.
L'amenée du béton sous forte pression entre les parois latérales arrière 11 aurait pour effet de provoquer un débordement du béton par le haut hors de la tranchée s'il n'était prévu une jupe supérieure 16 de confinement du béton entre les parois latérales. Cette jupe supérieure 16 est positionnée de préférence à l'horizontal lors de l'utilisation du dispositif et définit la surface supérieure du voile à exécuter. Grâce à la présence de cette jupe supérieure 16, le béton peut être injecté sous une pression élevée dans la tranchée sans risque de débordement ; la longueur de la jupe 16 sera notamment choisie en fonction de la vitesse d'avancement, du débit d'injection du béton et de son temps de prise.
La jupe supérieure 16 est reliée au bord supérieur horizontal de la paroi avant 12 avec une possibilité de réglage en rotation autour de ce bord supérieur, de manière à permettre un positionnement horizontal de la jupe supérieure 16 lorsque la paroi avant 12 est inclinée dans le sens d'avancement F, comme représenté sur la figure 3. Dans cette position inclinée d'utilisation du dispositif, qui est adoptée lorsque la tranchée est profonde, comme cela est expliqué dans la suite, les jupes arrière 13 sont alors, de préférence, prolongées vers le bas au-delà de l'élément de coffrage 10, de manière à assurer au mieux l'étanchéité entre la zone avant de creusement et la zone arrière d'injection du béton.
De préférence, l'entraínement de l'élément de coffrage se fait au moyen d'un bras fixé sur la paroi avant 12 du côté opposé aux parois latérales arrière 11 et articulé à sa partie supérieure pour permettre un réglage de l'inclinaison de l'élément de coffrage.
La position inclinée de la paroi avant 12 permet de résister aux effets de la pression en fond de tranchée, qui tendent à chasser l'élément de coffrage en le faisant basculer dans le sens anti-horaire sur la figure 3. La résistance du dispositif 1 à la poussée du béton est améliorée si la jupe inférieure 14 est retenue par frottement sur le fond de la tranchée, si nécessaire à l'aide de dents de freinage 17 formant saillie sur sa face supérieure (ou inférieure en variante) et permettant d'opposer une résistance supplémentaire.
La pression du béton crée, puisque la jupe inférieure 14 empêche le basculement de la paroi avant dans le sens anti-horaire sur la figure 3, un effort sur le bras d'entraínement de l'élément de coffrage tendant à plaquer au sol le matériel utilisé pour déplacer le bras.
Avantageusement, le matériel utilisé pour creuser la tranchée sert également à entraíner l'élément de coffrage. Il peut s'agir d'une trancheuse 30 comme représenté sur la figure 4. L'efficacité de cette dernière est alors améliorée par l'effet de plaquage précité.
Le bras d'entraínement précité, référencé 40 sur la figure 4, est avantageusement monté à rotation autour d'un axe d'articulation horizontal à l'arrière d'une structure porteuse 31 solidaire de la trancheuse 30, de manière à permettre le positionnement dans l'inclinaison voulue de la paroi avant 12. La structure 31 porte des moyens de creusement 32 connus en eux-mêmes et non représentés en détail.
Le fonctionnement du dispositif selon l'invention, associé à une trancheuse, est le suivant.
A mesure de l'avancement de la trancheuse 30 et de l'élément de coffrage 10, du béton est injecté entre les parois latérales rigides 11 par le tube 20 et le voile V est ainsi exécuté en continu sans risque de contamination du béton liquide par des éboulements de la tranchée, puisque la mise en place du béton dans cette dernière s'effectue à l'abri de l'élément de coffrage 10.
Lorsque la tranchée est peu profonde, il n'est pas nécessaire d'incliner l'élément de coffrage pour résister aux forces de poussée exercées par le béton en fond de tranchée sur la paroi avant 12.
Par contre, pour des profondeurs de l'ordre de la dizaine de mètres ou plus, et pour bénéficier de l'effet de plaquage précité, on donne à la paroi avant une inclinaison de 10° ou plus vers l'avant par rapport à la verticale, afin de contrecarrer les efforts de poussée du béton en fond de tranchée sur la paroi avant, en augmentant la force d'appui sur le fond de la tranchée de l'élément de coffrage.
Le terme "béton", utilisé dans la description, doit s'entendre de façon large comme désignant également tout matériau de résistance mécanique élevée, par exemple un béton renforcé par fibres.
Dans un mode de réalisation préféré, l'invention préconise d'injecter dans le coffrage un béton capable d'une résistance à la compression d'au moins 100 bars et d'une résistance à la traction d'au moins 100 bars, et de précontraindre verticalement ce béton dans la tranchée.
On choisit par exemple le béton parmi les bétons de fibres ou les bétons dits de poudre réactive. La résistance à la compression du béton peut être notablement supérieure à 100 bars, mais dans la majorité des cas, il apparaít suffisant d'utiliser un béton ayant une résistance à la compression dans la gamme 100 - 300 bars.
De préférence, on précontraint le béton en introduisant de place en place dans le béton qui vient d'être injecté des armatures verticales (50) qui sont gaínées (51) pour être préservées du contact avec le béton à l'exception de leurs extrémités inférieures (52) aptes à servir d'ancrages dans le béton au fond de la tranchée et de leurs extrémités supérieures (53) aptes à être sollicitées pour tendre les armatures de façon en soi connue (écrous, plaques de répartition, etc...), les armatures sont par exemble des câbles ou des barres rectilignes ou recourbés à leur extrémité inférieure.
De préférence, on dispose ces armatures de place en place dans le plan médian vertical de la tranchée, au fur et à mesure de l'avancement de l'ouvrage et on les maintient provisoirement par tout moyen approprié (54).
La combinaison du coffrage, du choix du béton et des armatures précontraintes permet d'obtenir des résultats et des avantages très supérieurs à ceux obtenus avec le matériel connu et des bétons ordinaires, mêmes renforcés par des armatures passives.
L'invention permet par exemple de réaliser des parois moulées sensiblement moins épaisses que les parois obtenues classiquement mais présentant des performances au moins équivalentes.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit. On peut remplacer la trancheuse par d'autres matériels d'excavation connus, ou simplement monter le dispositif à l'arrière d'un tracteur dans une tranchée préalablement creusée.

Claims (10)

  1. Dispositif pour l'exécution d'un voile en béton dans une tranchée au fur et à mesure du creusement de la tranchée, qui comprend un élément (10) fixé à l'arrière d'une machine (30) qui comporte l'outil de creusement pour être déplacé dans la tranchée à la suite de l'outil de creusement, cet élément étant conçu pour établir une étanchéité entre une zone avant (A) où fonctionne l'outil de creusement et une zone arrière (B) où le béton est introduit dans la tranchée (T) précédemment creusée par l'outil, et cet élément comprenant une paroi avant rigide (12), une jupe (14) qui prolonge vers le bas cette paroi rigide et qui est conformée pour s'appliquer sur le fond de la tranchée et des jupes latérales (13) conformées pour s'appliquer élastiquement sur les parois latérales de la tranchée, caractérisé en ce que ledit élément comprend entre ladite paroi avant (12) et lesdites jupes latérales (13) des parois latérales rigides (11) qui s'étendent parallèlement entre elles perpendiculairement à la paroi avant et qui coopèrent avec ladite paroi avant pour constituer un coffrage dont l'étanchéité est assurée par la paroi avant et lesdites jupes, des moyens étant prévus pour injecter du béton liquide sous pression dans ce coffrage, à partir de la proximité de la partie inférieure de la paroi avant, en sorte que la mise en place de ce béton dans la tranchée se passe sans risque de contamination du béton liquide par des éboulements de la tranchée.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi avant (12) est munie à sa partie supérieure d'une jupe supérieure (16) s'étendant entre lesdites parois latérales rigides (11) et destinée à éviter le débordement du béton lors de son injection sous pression.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit élément (10) est relié à ladite machine (30) par une liaison articulée, propre à permettre un réglage de l'inclinaison dudit élément vers l'avant lors de sa progression dans la tranchée, de manière à améliorer la résistance de l'élément aux forces de poussée dues à la pression du béton en fond de tranchée.
  4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la jupe inférieure (14) est munie d'un frein (17) propre à exercer un effort tendant à s'opposer à l'avancement de l'élément dans la tranchée.
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le frein est constitué par une ou plusieurs dents de freinage (17) formant saillie sur la surface de la jupe inférieure.
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d'injection comportent un tube (20) rapporté sur la paroi avant (12), s'étendant dans la hauteur de cette paroi et muni d'orifices (22,23) débouchant dans la région du tiers inférieur de ladite paroi avant.
  7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des armatures (50) à introduire de place en place dans le béton avant sa prise, ces armatures présentant des parties verticales qui sont gainées (51) pour être préservées du contact avec le béton à l'exception de leurs extrémités inférieures (52) aptes à servir d'ancrages dans le béton au fond de la tranchée et de leurs extrémités supérieures (53) aptes à être sollicitées pour tendre les armatures. et des moyens pour exercer une traction verticale sur les armatures.
  8. Procédé pour l'exécution en continu d'un voile de béton par la mise en oeuvre d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 7. caractérisé en ce qu'on utilise un béton présentant une résistance à la compression d'au moins 100 bars et une résistance à la traction d'au moins 100 bars et en ce qu'on précontraint le béton dans la tranchée.
  9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on introduit dans le béton qui vient d'être injecté des armatures verticales qui sont gainées pour être préservées du contact avec le béton à l'exception de leurs extrémités inférieures aptes à servir d'ancrages dans le béton au fond de la tranchée et de leurs extrémités supérieures aptes à être sollicitées pour tendre les armatures, et en ce qu'on exerce une traction verticale sur ces armatures.
  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on dispose les armatures de place en place dans le plan médian vertical de la tranchée.
EP19950401496 1994-06-23 1995-06-23 Dispositif et procédé pour l'éxécution d'un voile en béton dans une tranchée Expired - Lifetime EP0688907B1 (fr)

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FR9507485 1995-06-22
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DE3604736A1 (de) * 1986-02-14 1986-07-17 Andert, Kurt, Dipl.-Ing., 2900 Oldenburg Fraeswand
FR2611219B3 (fr) * 1987-02-20 1989-06-09 Louis Claude Procede et appareil pour realiser une paroi dans le sol

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