FR1464469A - Procédé pour assurer l'étanchéité d'un bouclier d'avancement contre la pénétration d'eau par l'arrière, ainsi que bouclier d'avancement pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Description

Procédé pour assurer l'étanchéité d'un bouclier d'avancement contre la pénétration d'eau par l'arrière, ainsi que bouclier d'avancement pour la mise en u̇vre de ce procédé.
L'invention concerne un procédé pour assurer l'étanchéité de l'extrémité arrière d'un bouclier d'avancement servant à réaliser des tunnels, galeries ou constructions analogues, contre la pénétration d'eau depuis l'arrière.
Dans la construction de tunnels ou autres ouvrages analogues suivant la méthode d'avancement d'un bouclier, ou soit qu'il est possible de mettre en place le revêtement du tunnel dans la chambre du bouclier en opérant sous la pression d'air normale, en ce qu'on rend l'arrière de bouclier étanche par rapport à la partie de revêtement déjà établie, afin d'empêcher que de l'eau ne pénètre dans le bouclier par l'arrière. A cet effet, on peut utiliser entre autres des tuyaux souples en caoutchouc disposés sur l'extrémité de queue de bouclier, tuyaux que l'on gonfle et qui forment une étanchéité entre le revêtement de l'ouvrage et la queue de bouclier.
Un calfeutrage étanche à l'aide d'éléments d'étanchéité de ce genre, présente des inconvénients graves. Pour qu'on puisse utiliser de tels éléments d'étanchéité, il faut d'abord que la surface extérieure du revêtement, qui peut par exemple se composer d'un cuvelage, soit uniformément 'lisse, afin que les éléments puissent s'appliquer partout avec une bonne étanchéité sur le corps de l'ouvrage. De plus, les tuyaux en caoutchouc ou autres éléments d'étanchéité, lors de chaque avancement du bouclier, doivent rester à l'état dilaté et étanche et sont alors soumis à une usure considérable par le déplacement du bouclier. En outre, de tels éléments ne constituent chaque fois qu'une étanchéité temporaire pour le bouclier d'avancement, sans qu'il soit possible de les exploiter pour l'étanchéité de l'ouvrage lui-même.
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des réalisations connues, et concerne un procédé pour assurer l'étanchéité de l'extrémité postérieure d'un bouclier d'avancement servant à réaliser des tunnels, galeries ou autres ouvrages analogues contre la pénétration d'eau par l'arrière, procédé caractérisé en ce qu'on fixe de façon étanche à l'eau, sur la surface intérieure de la queue de bouclier, avant l'avancement de celui-ci, le bord périphérique antérieur d'une enveloppe d'étanchéité qui, en arrière de la zone de fixation, présente une forme permettant son allongement extensible vers l'avant et qui, à son extrémité arrière extérieure la queue de bouclier, est également fixée de façon étanche à l'eau sur le pourtour extérieur de l'ouvrage et, à chaque avance du bouclier,on fait avancer la partie avant de l'enveloppe en même temps que le bouclier de façon à allonger l'enveloppe, ce qui permet d'obtenir une bonne étanchéité sans usure excessive de l'enveloppe.
L'invention concerne également un bouclier d'avancement pour la mise en u̇vre du procédé précédent ou procédés similaires.
Lors de la mise en u̇vre d'un tel procédé, qui est permise à 'l'aide de feuilles en matière plastique qui possèdent, pour une épaisseur inférieure à 1 mm, une grande résistance à la traction et l'abrasion, tout en étant imputrescibles et absolument imperméables à l'eau, la chambre intérieure du bouclier située en arrière de la cloison transversale fermant la chamibre à air comprimé antérieure jusqu'à la partie de revêtement déjà terminée est maintenue complètement exempte d'eau pendant l'avance du bouclier, puisque l'enveloppe en matière plastique empêche efficacement l'eau qui peut pénétrer par l'arrière dans la queue de bouclier, de s'écouler dans la chambre intérieure du bouclier.
En même temps, à chaque avance du bouclier, l'enveloppe en matière plastique épouse le profil de surface extérieure de l'ouvrage libéré par la queue de bouclier, et forme une peau d'étanchéité qui enferme complètement l'extérieur d'ouvrage et cons* titue une étanchéité permanente du corps d'ouvrage contre l'afflux d'eau extérieure.
Pour avoir la forme qui permette son allongement vers l'avant, l'enveloppe d'étanchéité est pourvue, en arrière de son bord de fixation antérieur, de plis extensibles à la façon d'un soufflet. Pour l'exécution de tunnels, galeries ou autres ouvrages de grande longueur, le procédé suivant l'invention peut être appliqué de telle façon que l'enveloppe d'étanchéité est constituée de tronçons suscessifs, de manière que chaque tronçon antérieur de l'enveloppe, après terminaison de son allongement extensible vers l'avant, soit relié temporairement de manière imperméable en une seconde zone écartée axialement en arrière de son bord de fixation antérieur, avec 'la surface intérieure de la queue de bouclier,puis on évacue par pompage l'eau se trouvant à l'extérieur et entre le second et le premier endroit de fixation et on supprime la fixation du bord antérieur, puis on relie le tronçon par son bord antérieur et de manière imperméable avec un nouveau tronçon d'enveloppe en matière plastique, tronçon qui est lui-même allongé dans la zone située entre le second et le premier -endroit de fixation et qui est ensuite fixé par son bord an, térieur sur la surface intérieure de la queue de bouclier, à la suite de quoi on supprime sa fixation sur la queue de bouclier dans le second endroit de fixation.
La fixation de l'enveloppe d'étanchétié sur la surface intérieure de la queue de bouclier peut être réalisée aussi bien dans le premier que dans le second endroit de fixation, en bloquant l'enveloppe d'étanchéité entre des parties de la queue de bouclier qui forment, en coopération avec l'enveloppe d'étanchéité, un joint labyrinthe, En ce qui concerne l'étanchéité de la chambre intérieure de bouclier contre l'entrée d'eau à l'aide de l'enveloppe d'étanchéité et l'obtention simultanée d'une étanchéité permanente de l'ouvrage sur sa surface extérieure, on peut avantageusement faire en sorte que l'enveloppe d'étanchéité s'appuie sur le pourtour extérieur du mortier sous pression qui doit être injecté par la queue de bouclier pour le remplissage en arrière du revêtement de l'ouvrage,le mortier étant injecté entre la surface extérieure de ce revêtement et l'enveloppe d'étanchéité qui l'entoure.
On obtient alors un procédé particulièrement avantageux pour la mise en place du mortier injecté lorsque, lors de l'exécution du revêtement de l'ouvrage par cuvelage, on fait en sorte que, à chaque adjonction d'un anneau de cuvelage déjà monté, le mortier nécessaire au remplissage en arrière du nouvel anneau de cuvelage soit d'abord introduit dans un interstice ouvert vers l'extérieur et ménagé entre les deux anneaux de cuvelage et soit ensuite refoulé, lors de l'application du nouvel anneau de cuvelage contre l'anneau déjà monté, qui s'effectue en même temps que le bouclier est avancé sous pression, et sous l'effet de la pression exercée entre les anneaux, dans l'espace existant entre l'enveloppe d'étanchéité et la surface extérieure de l'anneau de cuvelage et qui a été libéré par l'avance de la queue de bouclier.
Suivant un mode de réalisation avantageux du bouclier d'avancement suivant l'invention, la queue de bouclier est munie, à son extrémité postérieure, d'une cuvette intérieure dont le diamètre intérieur n'est que légèrement supérieur au diamètre extérieur du revêtement de l'ouvrage et qui forme, avec la paroi extérieure de la queue de bouclier, une fente annulaire permettant le passage vers l'arrière de l'enveloppe d'étanchéité en matière plastique.
De préférence, il est prévu, entre le bord antérieur de la cuvette intérieure et la paroi transversale limitant vers l'arrière la chambre à air comprimé du bouclier, une chambre annulaire destinée à recevoir la partie de réserve de l'enveloppe d'étanchéité en matière plastique, partie pourvue de plis à la façon d'un soufflet.
L'invention s'étend également aux caractéristiques ci-après et à leurs diverses combinaisons possibles.
Le procédé conforme 'à l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci. joints dans lesquels : La figure 1 est une coupe longitudinale de 'la partie supérieure et antérieure du bouclier d'avancement, mettant en évidence l'enveloppe d'étanchéité plissée sur une longueur de réserve; La figure 2 est une coupe longitudinale correspondante, qui montre cependant l'enveloppe d'étanchéité dans une position où la longueur de réserve constituée par les plis est complètement utilisée; La figure 3 est une coupe longitudinale correspondante qui montre le raccordement d'une nouvelle section de l'enveloppe d'étanchéité avec la section déjà utilisée; La figure 4 est une coupe longitudinale, une échelle plus grande, de la zone de fixation arrière; La figure 5 est une coupe 'analogue de la zone de fixation avant;La figure 6 est une coupe longitudinale partielle du revêtement de l'ouvrage lors de l'adjonction d'un nouvel anneau de cuvelage; La figure 7 est une coupe longitudinale partielle correspondante qui montre un état de construction où le nouvel anneau de cuvelage est déjà serré contre l'anneau déjà en place.
Suivant la figure 1, il est prévu, à l'extrémité postérieure de la queue de bouclier 1, une cuvette intérieure 3 en tôle d'acier ou analogue, qui forme. avec la paroi extérieure de la queue de bouclier, une fente annulaire étroite 20. La cloison transversale 7, fermant vers l'arrière la chambre avant à air comprimé, non représentée, du bouclier et la partie de revêtement 11 déjà mise en place et recouverte de manière connue par la queue de bouolier forment, en coopération avec la queue de bouclier, une chambre de travail dans laquelle le revêtement peut être assemblé à partir d'éléments de cuvelage constitués par des anneaux individuels et peut être relié avec les anneaux de cuvelage déjà mis en place.Sur la cloison transversale 7 est fixé un support 6, qui fait saillie vers l'arrière et qui se prolonge vers l'arrière et à l'intérieur de l'enveloppe du bouclier par une chambre 4 qui est limitée vers l'arrière par une collerette 21 de la cuvette intérieure 3, collerette cintrée vers l'intérieur. Dans une cloison supérieure de limitation 22 du support 6 est montée une bague extensible 14' maintenue par des vis 15', 16' qui sont orientées radialement, 'bague qui peut être serrée à l'aide de ces vis contre la surface intérieure de l'enveloppe de bouclier (fig. 5). La bague 14' constitue un anneau de coincement ou de serrage, et elle est arrondie sur son bord extérieur en coopérant avec une gorge arrondie d'un élément à gorge 13 fixé sur 'la face intérieure de l'enveloppe de bouclier.La bague sert, en combinaison avec cet élément à gorge 13, à la fixation étanche du bord antérieur d'une enveloppe 2 complètement fermée sur sa périphérie, enveloppe qui est constituée par une feuille mince de matière plastique et sert à rendre étanche la chambre intérieure du bouclier contre la pénétration d'eau. Comme le montrent les figures 1 et 5, il est prévu, en arrière du support annulaire 6, une chambre 4 dans laquelle l'enveloppe d'étanchéité 2 est plissée à la façon d'un soufflet, en formant de cette manière utre longueur de réapprovisionnement ou de réserve, qui est peu à peu utilisée au cours de la progression du bouclier sous pression.Avec son extrémité postérieure, l'enveloppe d'étanchéité 2 est engagée dans la fente annulaire 20 existant entre la cuvette intérieure 3 et la paroi extérieure de la queue de bouclier 1 vers l'arrière dans la zone à l'extérieur de la queue de bouclier, et cette enveloppe est fixée de façon imperméable sur le début du revêtement 11, d'une manière non représentée. La chambre 4 est fermée vers l'intérieur par une bague en acier 5 qui est reliée aux vérins d'avance 10 du bouclier et qui peut, au moyen de ces vérins, être coulissée depuis la ,position représentée sur figure 1 à une position démasquant la chambre 4, suivant figure 3. La bague d'acier est, d'autre part, fixée de manière amovible à l'aide d'équerres 9 sur la collerette 21 de la cuvette intérieure 3 et peut être reliée à l'aide d'éclisses amovibles 8, au support en saillie 6.
Dans la collerette 21 de la cuvette intérieure 3 est disposée une bague de serrage extensible 14, qui correspond à la bague de serrage 14' et qui repose sur des vis 15, 16 à l'aide desquelles elle peut être serrée dans un second élément à gorge 13 de la face intérieure de la queue de bouclier. Habituellement, 'le bord d'étanchéité de la bague de serrage 14 présente, par rapport à l'élément à gorge 13, l'écartement indiqué sur la figure 4, de telle sorte que l'enveloppe d'étanchéité peut être conduite ,vers l'arrière travers la fente entre la bague 14 et l'élément gorge 13.
Lors de l'avancement du bouclier, l'espace libéré par la queue de bouclier 1 sur la face extérieure du revêtement 11 est rempli, de mortier sous pression 12.
Le bouclier d'avancement est poussé vers l'avant par sections successives, d'une manière connue, l'enveloppe d'étanchéité 2 -en matière plastique occupant dans la chambre 4 du bouclier la position de réserve repliée, représentée sur la figure 1, l'extrémité antérieure de l'enveloppe d'étanchéité est entraînée par le bouclier qui avance, et il en résulte que les plis passent peu à peu dans une position tendue. Enfin, l'enveloppe d'étanchéité occupe la position représentée sur la figure 2 en traits interrompus dans la chambre 4. Pour que le bouclier puisse continuer à avancer, il est ensuite nécessaire d'ajouter, en avant, un nouveau tronçon d'enveloppe au ou aux tronçons de l'enveloppe 2 déjà mis en place.A cet effet, la bague de serrage 14 est dilatée, à partir de sa position de figure 4, et à l'aide des vis 15, 16 vers la gorge de l'élément à gorge 13, jusqu'à ce qu'elle comprime de façon étanche l'enveloppe d'étanchéité 2 entre elle-même et la gorge de cet élément 13.
Ensuite l'eau, qui a pu depuis la queue de bou(:lier pénétrer sur la face extérieure de l'enveloppe d'étanchéité jusqu'à l'endroit de fixation antérieur de cette enveloppe sur la face intérieure de l'enveloppe de bouclier, est évacuée de cette zone par pompage et on débloque alors la bague de serrage 14' du premier endroit de fixation. Ensuite, après démontage des éclisses 8 et équerres 9, la bague en acier 5 est déplacée vers l'arriére au moyen des vérins, jusqu'à ce qu'elle occupe la position de la figure 3. L'accès à la chambre 4 est alors libéré, et l'extrémité libre du tronçon utilisé de l'enveloppe d'étanchéité peut maintenant être raccordée avec une extrémité postérieure d'un nouveau tronçon de l'enveloppe d'étanchéité. Ce raccordement peut être effectué par collage, soudage ou analogue.Le nouveau tronçon d'enveloppe peut être déjà plissé, comme on le voit sur la figure 3, ou bien être plissé sur chantier, puis elle est ensuite bloquée par son bord extérieur, suivant la figure 5, de manière étanche à l'eau entre la bague de serrage 14' et l'élément à gorge 13, par dilatation de la bague 14' au moyen des vis 15', 16'. Ensuite, on peut supprimer le serrage dans la zone arrière de fixation par déblocage de la bague de serrage 14 au moyen des vis 15, 16, de façon que le nouveau tronçon d'en- veloppe d'étanchéité occupe à son tour dans la chambre 4 la position représentée sur la figure 1, puis on peut poursuivre l'avancement du bouclier.
Dans la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, la surface extérieure du revêtement formée par des éléments de cuvelage ou autres éléments finis, n'a pas besoin d'être à priori uniformément lisse, étant donné que l'étanchéité peut être assurée par l'enveloppe d'étanchéité, comme le montrent notamment les figures 1 et 3, par l'application de l'enveloppe d'étanchéité 2 de l'extérieur sur le remplissage arrière du revêtement par le mortier sous pression 12. A cet effet, le mortier sous pression 12 est injecté à chaque avancement du bouclier, entre la face extérieure du revêtement et la face intérieure de l'enveloppe d'étanchéité.Ce résultat peut être obtenu d'une manière particulièrement avantageuse en ce que le mortier sous pression nécessaire pour remplir l'espace libéré par la queue de bouclier lors de l'avancement est d'abord introduit par exemple hydrauliquement dans une chambre formée à l'extrémité arrière de l'anneau de cuvelage à mettre en place, et qui est fermée par l'extrémité avant de l'anneau de cuvelage qui est déjà en place. Afin de pouvoir constituer cette chambre, les éléments de cuvelage sont pourvus à leur extrémité arrière d'un évidement ouvert vers l'extérieur et vers l'arrière, mais fermé vers l'intérieur, tandis que ces éléments présentent une rallonge correspondant à leur extrémité avant.Lorsque le bouclier d'avancement est avancé de manière ha' bituelle par les vérins d'avancement qui s'appuient contre l'anneau de cuvelage à mettre en place, le nouvel anneau de cuvelage se trouve en même temps bloqué contre l'anneau de cuvelage déjà en place, et il en résulte que le mortier 17 se trouvant dans ladite chambre est expulsé et se trouve injecté dans l'espace libéré par la queue de bouclier. Le nouvel anneau de cuvelage occupe alors la position de la figure 7 par rapport à l'anneau de cuvelage déjà en place, position dans laquelle l'espace libéré par la queue de bouclier se trouve complètement rempli de mortier de bouchage 12 et où le mortier 12 remplit aussi complètement les interstices de joint entre les anneaux de cuvelage.
Il est bien évident que la présente invention n'est pas limitée aux exemples ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra procéder à des variantes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention.

Claims (17)

RÉSUMÉ L'invention s'étend aux caractéristiques suivantes et aux différentes combinaisons possibles :

1. Procédé pour assurer l'étanchéité de l'extrémité postérieure d'un bouclier d'avancement servant à réaliser des tunnels, galeries ou autres ouvrages analogues, contre la pénétration d'eau par l'arrière, procédé caractérisé en ce qu'on fixe de façon étanche à l'eau, sur la surface intérieure de la queue de bouclier, avant l'avancement de celui-ci, le bord périphérique antérieur d'une enveloppe d'étanchéité qui, en arrière de la zone de fixation, présente une forme permettant son allongement extensible vers l'avant et qui, à son extrémité arrière extérieure à la queue de bouclier, est également fixée de façon étanche - à l'eau sur le pourtour extérieur de l'ouvrage et, à chaque 'avance du bouclier, on fait avancer la partie avant de l'enveloppe en même temps que le bouclier de façon à allonger l'enveloppe, ce qui permet d'obtenir une bonne étanchéité sans usure excessive de l'enveloppe;

2. L'enveloppe est constituée d'une même feuille de matière plastique;

3. L'enveloppe d'étanchéité est pourvue, pour lui donner la forme permettant son allongement vers l'avant, de plis extensibles situés en arrière de son bord de fixation antérieur, de façon à former un genre de soufflet plissé;

4. L'enveloppe ,d'étanchéité est constituée de tronçons successifs, de manière que chaque tronçon antérieur de l'enveloppe, après terminaison de son allongement extensible vers l'avant, soit relié temporairement de manière imperméable en une seconde zone écartée axialement en arrière de son bord de fixation antérieur, avec la surface intérieure de la queue .de bouclier, puis on évacue par pompage l'eau se trouvant à l'extérieur et entre le second et le premier endroit de fixation et on supprime la fixation du (bord antérieur, puis on relie le tronçon par son bord antérieur et de manière imperméable avec un nouveau tronçon d'enveloppe en matière plastique, tronçon qui est lui-même allongé dans la zone située entre le second et le premier endroit de fixation et qui est ensuite fixé par son bord antérieur sur la surface intérieure de la queue de bouclier, à la suite de quoi on supprime sa fixation sur la queue de bouclier, dans le second endroit de fixation;

5. Pour fixer l'enveloppe d'étanchéité de façon étanche sur la face intérieure de la queue de bouclier, on la bloque entre des éléments de cette queue qui constituent avec l'enveloppe un genre de garniture à labyrinthe;

6. On applique l'enveloppe d'étanchéité sur le pourtour extérieur du mortier injecté à l'arrière de la queue de bouclier pour assurer le remplissage en arrière du revêtement de l'ouvrage, en faisant en sorte que le mortier soit injecté entre la surface extérieure de ce revêtement et l'enveloppe d'étanchéité qui entoure ce dernier;

7. A chaque adjonction d'un anneau de cuvelage à un anneau de cuvelage déjà mis en place, le mortier nécessaire au remplissage en arrière du nouvel anneau de cuvelage est d'abord introduit dans un interstice ouvert vers l'extérieur et ménagé entre les deux anneaux de cuvelage et est ensuite refoulé, lors de l'application du nouvel anneau de cuvelage, contre l'anneau déjà en place, qui s'effectue en même temps que l'avance sous pression du bouclier et sous l'effet de la pression exercée entre les anneaux, dans l'espace existant entre l'enveloppe d'étanchéité et la surface extérieure de l'anneau de cuvelage, et qui a été libéré par l'avance de la queue de bouclier;

8. Bouclier d'avancement pour la mise en u̇vre du procédé précédent ou procédés similaires;

9. Le bouclier est caractérisé en ce que la queue de bouclier est pourvue, à son extrémité postérieure, d'une cuvette intérieure dont le diamètre intérieur n'est que peu supérieur au diamètre extérieur du revêtement de l'ouvrage et qui forme, avec la paroi extérieure de la queue de bouclier, une fente annulaire permettant le passage vers l'arrière de l'enveloppe d'étanchéité en matière synthétique;

10. II est prévu, entre le bord antérieur de la cuvette intérieure et la cloison transversale limitant vers l'arrière la chambre à air comprimé du bouclier, une chambre annulaire destinée à recevoir la partie de réserve de l'enveloppe d'étanchéité en matière plastique, partie de réserve pourvue de plis à la façon d'un soufflet plissé ;

11. Des anneaux de serrage sont montés sur le bord antérieur de la chambre annulaire ainsi que sur son bord postérieur, ces anneaux étant extensibles et servant à appuyer de manière étanche à l'eau l'enveloppe d'étanchéité contre la surface intérieure de la queue de bouclier;

12. Les anneaux de serrage sont pourvus, sur leur bord extérieur, d'un ou de plusieurs arrondis qui se touchent et qui, dans leur position de serrage, s'engagent dans des éléments à gorges arrondis en conséquence et qui sont fixés sur la face intérieure de la queue de bouclier en maintenant, en coopération avec les arrondis des bagues de serrage, l'enveloppe d'étanchéité se présentant sous forme d'une garniture d'étanchéité à labyrinthe;

13. L'anneau de serrage postérieur est monté dans une collerette antérieure repliée vers l'intérieur et faisant partie de la cuvette intérieure de la queue de bouclier, l'anneau pouvant être serré au moyen de vis dont les têtes se trouvent noyées dans la position finale de serrage;

14. L'anneau de serrage antérieur est monté dans un support annulaire fixé dans une cloison transversale du bouclier et faisant saillie vers l'arrière, et il peut être bloqué au moyen de vis vissées dans ledit support;

15. La chambre annulaire peut être fermée vers l'intérieur par une bague en acier qui est reliée aux vérins d'avancement du bouclier et peut être entraînée à l'aide de ces vérins;

16. La bague de fermeture est guidée, lors de son déplacement, sur la cuvette intérieure de la queue de bouclier;

17. La bague de fermeture s'appuie, dans sa position de fermeture, par sa surface frontale avant contre le support annulaire de la cloison transversale du bouclier.