EP0692606B1 - Procédé de réalisation d'un tunnel revêtu - Google Patents

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EP0692606B1
EP0692606B1 EP19950201867 EP95201867A EP0692606B1 EP 0692606 B1 EP0692606 B1 EP 0692606B1 EP 19950201867 EP19950201867 EP 19950201867 EP 95201867 A EP95201867 A EP 95201867A EP 0692606 B1 EP0692606 B1 EP 0692606B1
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lining
tubular elements
elements
final
excavation
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EP19950201867
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German (de)
English (en)
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EP0692606A1 (fr
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Frédéric Bernier
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Centre dEtude de lEnergie Nucleaire CEN
Original Assignee
Centre dEtude de lEnergie Nucleaire CEN
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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
    • E21D9/005—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries by forcing prefabricated elements through the ground, e.g. by pushing lining from an access pit
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes

Definitions

  • the invention relates to a method of making a tunnel. paved or coated excavation, where a circular section excavation is dug in the ground at using a suitable device and a covering is placed inside this excavation, the laying of the covering including the introduction of the coating portions one after another, in reduced diameter in the part already covered with the tunnel, and their extension to their location final.
  • the invention relates in particular to the production of a coated microtunnel, i.e. a small tunnel diameter among others in the case where human intervention not possible.
  • US-A-3,645,102 describes such a method in which coating portions forming part of a ring are introduced into the already coated part of the tunnel.
  • the coating portions are kept in the folded position by a cable and released when introduced in the part already coated above and drawn using a cable to their final location.
  • a wide opening remains however between the free ends of the portions coating, this opening being completed by one or several ring parts introduced separately, making thus the process impossible to carry out in a microtunnel where human intervention is not possible.
  • the object of the invention is to remedy the drawbacks above and to provide a method for carrying out coated excavations, in particular microtunnels, in a simple way in convergent soils located at great depth.
  • the portions introduced are tube elements cut along their length which are folded, in compression or in a stable state, so that their free ends cover each other, and which are extended to their final location, either by their own elasticity in case they were kept in compression, either by an appropriate device (for example jacks) in the other case, until they form a closed ring leaving no that a possible opening which can close later by the convergence of the soil.
  • a second coating or final coating is applied at inside the tube elements.
  • this second coating comprises elements which are pushed through tube elements already in square.
  • the elements of the second coating can have a diameter equal, except for tolerances, to the inside diameter of the tube elements in closed end position.
  • the second coating can be applied in the form of conventional tube elements which are welded together to form a waterproof coating.
  • the second coating or a part thereof can be used to push the last tube elements to install through tube elements already in place.
  • the figures relate to the realization of an excavation in the form of a horizontal microtunnel of diameter included between 0.5 and 1.5 m, from a main gallery already existing 16, in a clay soil 1, at great depth.
  • an excavation device that is to say a microtunnelier 2 is used consisting of three stations, i.e. an anchor station 3, one pusher station 4 and an excavation station 5.
  • the microtunnelier 2 is anchored in the ground 1.
  • the excavation station 5 composed of a drilling instrument with global attack is advanced, during digging, using the pushing station 4 provided also hydraulic cylinders.
  • the anchor station 3 is released and retracted to excavation station 5, using the cylinders pushing station hydraulics 4. Place necessary for the location of a covering element auxiliary 7 is thus released at the rear of the microtunnelier 2.
  • the above procedure is repeated, in starting with a new anchoring of the microtunnelier 2.
  • the covering is placed in two stages, i.e. a first stage during which a first coating or auxiliary coating 7, intended to resume during the construction of the tunnel, the ground pressures 1 (of the order of 1 MPa), is put in place and a second step during which a second coating or coating final 8, intended to take up ground pressure 1 long term (of the order of 5 MPa), is implemented.
  • the auxiliary coating 7 is formed of tube elements 9, for example made of metal, with a thickness of between 5 and 10 mm, and therefore somewhat elastically deformable, which are cut along their entire length and folded over them same, as shown in Figure 2.
  • These elements of tube 9 can be routed, one behind the other, in the folded position, up to their location in pushing them through the tube elements 9 already in place, as shown in Figure 2.
  • the tube elements 9 open by their own elasticity and return to their initial position, that is to say the position they had after their sectioning, as shown in Figure 3, leaving thus a longitudinal opening 10.
  • Each element of tube 9 is provided on its outer face at the level of the longitudinal section, of a guide 11 formed by a flange curve. The function of this guide is the subject of another paragraph.
  • auxiliary covering 7 The installation of the auxiliary covering 7 is carried out from the as follows: a first tube element 9 is put in place in the microtunnel; the following tube elements 9 are previously folded back on themselves and introduced one after the other, as shown in section on the figure 2, from the main gallery 16, as and measure that microtunnelier 2 is excavating.
  • the tube elements 9 are thus pushed to the level their location, using a pushing station 13, placed in the main gallery 16.
  • the tube elements 9 are made integral by suitable wedging devices.
  • the tube elements 9 open by elasticity, as shown in Figure 3, leaving a longitudinal opening 10.
  • the aforementioned guide 11 limits the movement of the walls of the tube element 9.
  • each tube element 9 is such that an edge of the opening 10 is provided with a V-groove 14 and that the other edge of this same opening 10 has a corresponding end 15 in V, such that shown in detail in Figure 4.
  • This waterproof final coating 8 is intended to take up the pressure exerted by the soil 1 in the long term.
  • This final coating 8 has an equal outside diameter, at tolerances, to the inside diameter of the coating auxiliary 7 with the tube elements 9 in their position closed.
  • the final coating 8 is introduced in the form of elements of tube 12 which are pushed, one after the other, to from main gallery 16, using the station 13. As they are introduced, the tube elements 12 are welded to ensure their sealing.
  • the final coating 8 can be used to push towards their location the last tube elements 9.
  • the microtunnel is carried out as soon as all the elements of tube 9 are in their place and that all tube elements 12 of the final covering 8 have been introduced.
  • excavation need not necessarily be a horizontal microtunnel. It can be a tunnel, a gallery or any horizontal excavation or inclined or even vertical.
  • the microtunnelier 2 can according to the case be replaced by another excavation device appropriate.
  • the tunnel boring machine or other excavation device can build on the tube elements 9 already in place. So the station anchor 3 can be eliminated or replaced.
  • the tube elements 9 of the first coating are folded back into a stable position (and are therefore no longer held in compression) and, instead of opening by their own elasticity, are mechanically extended to their final location, for example by jacks.
  • tube elements 9 do not necessarily have to be made of metal. They can for example be in matters synthetic.
  • tube elements 12 of the final covering 8 do not need not be metal. They can by example be concrete.
  • this final coating 8 may in certain variants be omitted or replaced by concrete injection for example outside around the tube elements 9 of the auxiliary coating 7 installed.

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Description

L'invention concerne un procédé de réalisation d'un tunnel revêtu ou d'une excavation revêtue, selon lequel une excavation de section circulaire est creusée dans le sol à l'aide d'un dispositif approprié et un revêtement est placé à l'intérieur de cette excavation, la pose du revêtement comprenant l'introduction des portions de revêtement l'une après l'autre, en diamètre réduit dans la partie déjà revêtue du tunnel, et leur extension à leur emplacement final.
L'invention concerne en particulier la réalisation d'un microtunnel revêtu, c'est-à-dire un tunnel de petit diamètre entre autre dans le cas où l'intervention humaine n'est pas possible.
Dans un procédé connu sous le nom de "pipe-jacking", des éléments de revêtement sont poussés les uns derrière les autres, à partir d'une chambre de départ, à l'arrière d'un microtunnelier, assurant ainsi son avancement.
Si ce procédé est applicable dans certains sols stables, il est parfois impraticable dans d'autres sols qui se tassent ou convergent assez rapidement, tels que des sols argileux. Il est évident que, suite à la convergence, la friction du sol sur les sections du revêtement augmente, au fur et à mesure que le microtunnelier avance. Du fait de l'augmentation de cette friction, des forces de poussée toujours plus grandes sont nécessaires pour faire avancer le tunnelier et les éléments de revêtement déjà introduits ainsi que le microtunnelier. Ces forces peuvent devenir rapidement trop importantes, en particulier à grande profondeur, rendant la construction d'un tunnel d'une longueur supérieure à 30 m irréalisable par cette technique.
Un autre procédé, basé sur un dispositif qui maintient sous pression les parois de l'excavation pendant les opérations de creusement, est en cours de développement. L'excavation terminée, le dispositif est retiré et le revêtement final est placé par la méthode de "pipe-jacking". Cette technique, bien qu'originale, requiert une infrastructure lourde et onéreuse.
Afin de réduire les forces de frottement à l'interface revêtement-sol, il est déjà connu de mettre en place les portions de revêtement en position repliée au travers de la partie déjà réalisée du tunnel.
US-A-3.645.102 décrit un tel procédé dans lequel des portions de revêtement formant une partie d'un anneau sont introduites dans la partie déjà revêtue du tunnel. Les portions de revêment sont maintenues en position repliée par un câble et relâchées lorsqu'elles sont introduites dans la partie déjà revêtue susdite et tirées à l'aide d'un câble jusqu'à leur emplacement final. Une ouverture large demeure cependant entre les extrémités libres des portions de revêtement, cette ouverture étant complétée par une ou plusieures parties d'anneau introduites séparément, rendant ainsi le procédé impossible à réaliser dans un microtunnel où l'intervention humaine n'est pas possible.
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients susdits et de procurer un procédé permettant la réalisation d'excavations revêtues, en particulier de microtunnel, d'une manière simple dans des sols convergents situés à grande profondeur.
Ce but est atteint par le fait que les portions introduites sont des éléments de tube sectionnés sur leur longueur qui sont repliés, en compression ou à l'état stable, de manière à ce que leurs extrémités libres se couvrent, et qui sont étendues à leur emplacement definitif, soit par leur propre élasticité dans le cas où ils étaient maintenus en compression, soit par un dispositif approprié (par exemple des vérins) dans l'autre cas, jusqu'à ce qu'ils forment un anneau fermé ne laissant qu'une ouverture éventuelle qui pourra se fermer plus tard par la convergence du sol.
Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent essentiellement en ce que les forces de frottement à l'interface revêtement-sol sont éliminées. En effet, le frottement a lieu entre la face intérieure des éléments de tube en place et la face extérieure des nouveaux éléments de tube introduits. La pression exercée par le sol n'influence donc plus les forces de frottement lors du poussage des tubes étant donné que celle-ci est reprise par les éléments de tube extérieurs déjà en place, durant la réalisation de l'excavation.
Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, après que des éléments de tube soient mis en place, un deuxième revêtement ou revêtment final est mis en place à l'intérieur des éléments de tube.
De préférence, ce deuxième revêtement comprend des éléments qui sont poussés au travers des éléments de tube déjà en place.
Les éléments du deuxième revêtement peuvent avoir un diamètre égal, aux tolérances près, au diamètre intérieur des éléments de tube en position finale fermée.
Le deuxième revêtement peut être mis en place sous forme d'éléments de tube classiques qui sont soudés entre eux pour former un revêtement étanche.
Le deuxième revêtement ou une partie de celui-ci peut être utilisé pour pousser les derniers éléments de tube à installer au travers des éléments de tube déjà en place.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un procédé pour réaliser une excavation revêtue, selon l'invention. Cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple non-limitatif en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
  • la figure 1 montre en coupe un microtunnel en train d'être réalisé par le procédé selon l'invention;
  • la figure 2 représente une coupe selon la ligne II-II de la figure 1;
  • la figure 3 représente une coupe selon la ligne III-III de la figure 1;
  • la figure 4 représente, sur une échelle agrandie, le détail indiqué par F4 à la figure 3,
  • la figure 5 représente une coupe selon la ligne V-V de la figure 1.
    • Les figures ont trait à la réalisation d'une excavation sous forme d'un microtunnel horizontal de diamètre compris entre 0,5 et 1,5 m, à partir d'une galerie principale déjà existante 16, dans un sol 1 argileux, à grande profondeur.
    Pour réaliser ce microtunnel, un dispositif d'excavation, c'est-à-dire un microtunnelier 2 est utilisé constitué de trois stations, c'est-à-dire une station d'ancrage 3, une station de poussage 4 et une station d'excavation 5.
    A l'aide de la station d'ancrage 3, munie de vérins hydrauliques 6, le microtunnelier 2 est ancré dans le sol 1. Ensuite, la station d'excavation 5 composée d'un instrument de forage à attaque globale est avancée, durant le creusement, à l'aide de la station de poussage 4 munie également de vérins hydrauliques. Lorsque les vérins hydrauliques de la station de poussage 4 sont en fin de course, la station d'ancrage 3 est libérée et rétractée vers la station d'excavation 5, à l'aide des vérins hydrauliques de la station de poussage 4. La place nécessaire à l'emplacement d'un élement d'un revêtement auxiliaire 7 est ainsi libérée à l'arrière du microtunnelier 2. La procédure susdite est répétée, en commençant par un nouvel ancrage du microtunnelier 2.
    A l'arrière du microtunnelier, le revêtement est placé en deux étapes, c'est-à-dire une premiere étape au cours de laquelle un premier revêtement ou revêtement auxiliaire 7, destiné à reprendre durant la réalisation du tunnel, les pressions du sol 1 (de l'ordre de 1 MPa), est mis en place et une deuxième étape au cours de laquelle un deuxième revêtement ou revêtement final 8, destiné à reprendre les pressions du sol 1 à long terme (de l'ordre de 5 MPa), est mis en place.
    Le revêtement auxiliaire 7 est formé d'éléments de tube 9, par exemple en métal, d'une épaisseur comprise entre 5 et 10 mm, et donc quelque peu élastiquement déformable, qui sont sectionnés sur toute leur longueur et repliés sur eux mêmes, tel que représenté à la figure 2. Ces éléments de tube 9 peuvent être acheminés, les uns derrière les autres, en position repliée, jusqu'au niveau de leur emplacement en les poussant au travers des éléments de tube 9 déjà en place, tel que représenté à la figure 2. Au niveau de leur emplacement, les éléments de tube 9 s'ouvrent par leur propre élasticité et reprennent leur position initiale, c'est-à-dire la position qu'ils avaient après leur sectionnement, tel que représenté à la figure 3, laissant ainsi une ouverture longitudinale 10. Chaque élément de tube 9 est muni sur sa face extérieure au niveau de la section longitudinale, d'un guide 11 formé par un rebord courbé. La fonction de ce guide fait l'objet d'un autre paragraphe.
    La pose du revêtement auxiliaire 7 est réalisée de la manière suivante: un premier élément de tube 9 est mis en place dans le microtunnel; les éléments de tube 9 suivants sont préalablement repliés sur eux-mêmes et introduits les uns après les autres, tel que représenté en coupe à la figure 2, à partir de la galerie principale 16, au fur et à mesure que le microtunnelier 2 excave.
    Il est possible de maintenir les éléments de tube 9 en position repliée au cours de leur introduction, par un dispositif approprié, comme par exemple des lanières, ce dispositif permettant de libérer les éléments de tube au niveau de leur emplacement.
    Les éléments de tube 9 sont ainsi poussés jusqu'au niveau de leur emplacement, à l'aide d'une station de poussage 13, placée dans la galerie principale 16.
    Les forces de frottement ne dépendent donc plus de la pression du sol 1, puisque celle-ci est reprise par les éléments de tube 9 durant le creusement du microtunnel.
    Afin d'empêcher l'entraínement des éléments de tube 9 en place, lors du poussage des éléments de tube 9 repliés, les éléments de tube 9 sont rendus solidaires par des dispositifs de calage appropriés.
    Au niveau de leur emplacement, les éléments de tube 9 s'ouvrent par élasticité, tel que représenté à la figure 3, laissant une ouverture longitudinale 10. Le guide 11 susdit limite le mouvement des parois de l'élément de tube 9.
    La section longitudinale de chaque élément de tube 9 est telle qu'un bord de l'ouverture 10 soit pourvu d'une rainure en V 14 et que l'autre bord de cette même ouverture 10 possède une extrémité correspondante 15 en V, tel que représenté en détail à la figure 4.
    Suite à la convergence du sol 1, l'ouverture 10 se referme. Le guide 11 et la rainure 14 jointe à l'extrémité 15 de l'élément de tube assurent une parfaite fermeture de cet élément de tube 9 lorsque le sol 1 argileux a convergé, tel que représenté à la figure 5.
    Lorsque le dernier élément de tube 9 replié a été introduit dans le microtunnel, la mise en place du revêtement final 8 en métal débute. Ce revêtement final 8 étanche est destiné à reprendre la pression exercée par le sol 1 à long terme. Ce revêtement final 8 a un diamètre extérieur égal, aux tolérances près, au diamètre intérieur du revêtement auxiliaire 7 avec les éléments de tube 9 dans leur position fermée.
    Le revêtement final 8 est introduit sous forme d'éléments de tube 12 qui sont poussés, les uns après les autres, à partir de la galerie principale 16, à l'aide de la station de poussage 13. Au fur et à mesure de leur introduction, les éléments de tube 12 sont soudés afin d'assurer leur étanchéité.
    Le revêtement final 8 peut être utilisé pour pousser vers leur emplacement les derniers éléments de tube 9.
    Le microtunnel est réalisé dès que tous les éléments de tube 9 se trouvent à leur emplacement et que tous les éléments de tube 12 du revêtement final 8 ont été introduits.
    Le procédé décrit ci-dessus permet, de manière simple et continue, de réaliser des tunnels dans des sols convergents à grande profondeur.
    Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple susdécrit, sans pour autant sortir du cadre de l'invention telle que décrite dans les revendications ci-après.
    En particulier, l'excavation ne doit pas nécessairement être un microtunnel horizontal. Elle peut être un tunnel, une galerie ou n'importe quelle excavation horizontale ou inclinée ou même verticale. Le microtunnelier 2 peut selon le cas être remplacé par un autre dispositif d'excavation approprié.
    Au lieu de prendre appui sur le sol, le tunnelier ou autre dispositif d'excavation peut prendre appui sur les éléments de tube 9 déjà mis en place. Ainsi la station d'ancrage 3 peut être éliminée ou remplacée.
    Dans une variante du procédé décrit, les éléments de tube 9 du premier revêtement, sont repliés dans une position stable (et ne sont donc plus maintenus en compression) et, au lieu de s'ouvrir par leur propre élasticité, sont étendus mécaniquement à leur emplacement final, par exemple par des vérins.
    Ces éléments de tube 9 ne doivent pas nécessairement être en métal. Ils peuvent par exemple être en matière synthétique.
    De même, les éléments de tube 12 du revêtement final 8 ne doivent pas nécessairement être en métal. Ils peuvent par exemple être en béton.
    D'aileurs, ce revêtement final 8 peut dans certaines variantes être omis ou remplacé par l'injection de béton par exemple à l'extérieur autour des éléments de tube 9 du revêtement auxiliaire 7 mis en place.

    Claims (8)

    1. Procédé de réalisation d'un tunnel revêtu ou d'une excavation revêtue, selon lequel une excavation de section circulaire est creusée dans le sol à l'aide d'un dispositif approprié (2) et un revêtement (7) est placé à l'intérieur de cette excavation, la pose du revêtement (7) comprenant l'introduction des portions de revêtement l'une après l'autre, en diamètre réduit dans la partie déjà revêtue du tunnel, et leur extension à leur emplacement final, caractérisé en ce que les portions introduites sont des éléments de tube (9) sectionnés sur leur longueur qui sont repliés, en compression ou dans une position stable, de manière à ce que leurs extrémités libres se couvrent, et qui, à leur emplacement definitif, sont étendus, soit par leur propre élasticité dans le cas où ils étaient maintenus en compression, soit par un dispositif approprié dans le cas contraire, jusqu'à ce qu'ils forment un anneau fermé ne laissant qu'une ouverture éventuelle qui pourra se fermer plus tard par la convergence du sol.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après que des éléments de tube (9) soient mis en place, un deuxième revêtement (8) est mis en place à l'intérieur des éléments de tube (9).
    3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième revêtement (8) comprend des éléments (12) qui sont poussés au travers des éléments de tube (9) déjà en place.
    4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que des éléments (12) du deuxième revêtement (8) sont introduits ayant un diamètre égal, aux tolérances près, au diamètre intérieur des éléments de tube (9) du premier revêtement (7) en position finale fermée.
    5. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le revêtement final (8) est mis en place sous forme d'éléments (12) de tube classiques soudés entre eux pour former un revêtement étanche.
    6. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le revêtement final (8) ou une partie de celui-ci est utilisé pour pousser les derniers éléments de tube (9) à installer au travers des éléments de tube (9) déjà en place.
    7. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif de calage est prévu entre les éléments de tube (9) afin d'éviter leur entraínement lors de l'introduction d'un élément de tube (9) à travers ceux-ci.
    8. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de tube (9) qui sont poussés sont pourvus d'un guide (11) pour les guider lorsqu'ils se ferment sous l'action de la convergence du sol.
    EP19950201867 1994-07-13 1995-07-07 Procédé de réalisation d'un tunnel revêtu Expired - Lifetime EP0692606B1 (fr)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    BE9400658A BE1008489A3 (fr) 1994-07-13 1994-07-13 Procede de realisation d'un tunnel revetu.
    BE9400658 1994-07-13

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0692606A1 EP0692606A1 (fr) 1996-01-17
    EP0692606B1 true EP0692606B1 (fr) 1999-12-29

    Family

    ID=3888254

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    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP19950201867 Expired - Lifetime EP0692606B1 (fr) 1994-07-13 1995-07-07 Procédé de réalisation d'un tunnel revêtu

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    EP (1) EP0692606B1 (fr)
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