FR2578904A1 - Procede pour la realisation d'un tunnel - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR REALISER UN TUNNEL AU MOYEN D'ELEMENTS PREFABRIQUES EN BETON, SOLIDARISES ENTRE EUX SUR CHANTIER DE BETONNAGE. SELON L'INVENTION, DES SEMELLES PREFABRIQUEES EN BETON ARME 1 SONT RACCORDEES ENTRE ELLES PAR COULAGE DE SEMELLES DE LIAISON 4, QUI PRESENTENT CHACUNE SUR LEURS FACES SUPERIEURES 6, UNE FEUILLURE 7 RELIANT LES FEUILLURES 3 DE DEUX SEMELLES 1 SUCCESSIVES.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé

pour réaliser un tunnel au moyen d'éléments préfabri-

qués en béton', solidarisés entre eux sur chantier par bétonnage. La réalisation de tunnels se fait généralement par construction de tronçons successifs. Les procédés les plus courants actuellement dans ce domaine sont: - le procédé en fouilles ouvertes, suivant lequel on réalise dans une tranchée ouverte un cadre en béton armé composé d'un radier, de voiles verticaux et de dalles supérieures, et - le procédé en fouilles blindées, suivant lequel on effectue un blindage latéral de la fouille

avant de réaliser un cadre en béton armé comme ci-

dessus. Suivant ce procédé, on peut également réaliser les voiles du tronçon de tunnel à l'aide du blindage latéral de la fouille, ou par des murs emboués qui

servent de blindage du sol.

Suivant les procédés courants, les tunnels sont réalisés soit par coulage en place des tronçons de tunnel successifs, soit par alignement de tronçons de

tunnel préfabriqués.

Le coulage en place de tronçons de tunnel qui est le procédé le plus répandu actuellement, nécessite l'installation de chantiers de longueur relativement importante. En effet, le coulage en place du radier, des voiles verticaux puis des dalles supérieures se fait sur des longueurs de plusieurs dizaines de mètres à la fois, ce qui entraîne que le chantier s'étend sur au moins une longueur égale. En réalité le chantier est beaucoup plus long, car il s'étend aussi bien en avant de la zone de coulage (terrassement et excavation des tranchées) qu'en arrière de celleci (remblayage, recouvrement du tunnel et finition) par rapport au sens

d'avancement des travaux.

Le procédé de réalisation de tunnels qui consiste à aligner des tronçons de tunnel préfabriqués permet de réduire la longueur du chantier. En effet,

d'une part, au fur et à mesure que les tronçons préfa-

briqués sont placés, les travaux de remblayage et de finition peuvent être exécutés. D'autre part, il n'est pas nécessaire que la tranchée soit creusée sur une grande longueur; celle-ci peut, en effet, être limitée àune longueur équivalant à quelques tronçons seulement. La longueur du chantier s'en trouve donc réduite. Toutefois, la manipulation des tronçons de tunnel préfabriqués nécessite l'utilisation d'engins de levage lourds et encombrants. Ces engins de levage de forte puissance sont, en général, montés sur rails, ce qui en limite l'utilisation (difficultés d'installation qui dépendent de la nature du sol supportant les rails,

portée limitée à la longueur des rails de roulement).

En effet, même pour des petites sections, les tronçons de tunnel préfabriqués sont d'un poids relativement élevé (de l'ordre de 50 tonnes). De ce fait, le procédé est limité à -la construction de tunnels de sections réduites tels des passages pour piétons, véhicules automobiles légers ou métro de petit gabarit (par exemple T.A.U., Transport Automatisé Urbain); pour des sections plus importantes, le poids des tronçons

préfabriqués serait en effet excessif.

Un autre problème posé par la construction d'un ouvrage souterrain est que la circulation en

surface est fortement perturbée (déviations, construc-

tion de viaducs de détournement, etc.) et même dans

certains cas, supprimée le long de l'axe des travaux.

Un autre problème encore est le désagrément de longue durée occasionné aux riverains, provoquée par l'activité du chantier et les difficultés d'accès

entraînées par l'éventrement des chaussées.

La présente invention a pour but un procédé

pour la réalisation de tunnels, par assemblage d'élé-

ments semi-préfabriqués qui: - ne nécessite qu'un chantier de faible longueur, - fait appel à des machines de chantier courantes, de type automoteur, - permet de réaliser indifféremment des tunnels de grande ou de petite section, en passant par des sections intermédiaires, - permet le déplacement rapide du chantier le long de l'axe du tunnel, grâce à la répétition d'une

série d'opérations simples.

Le procédé suivant la présente invention fait

en effet appel à un certain nombre d'éléments préfabri-

qués standardisés, de poids relativement réduit (envi-

ron 10 tonnes), dont la manipulation ne nécessite que des engins de levage plus mobiles, du type couramment employé sur la plupart des chantiers. Ces engins de levage peuvent être des grues automobiles, qu'il n'est

pas nécessaire de monter sur rails.

L'utilisation d'éléments préfabriqués standar-

disés permet au procédé de l'invention de réaliser indifféremment des tunnels de faible section et des tunnels de plus grande section, par exemple pour métro de grand gabarit, chemin de fer souterrain, etc., en juxtaposant un nombre plus ou moins grand de ces éléments standardisés. De plus, comme on le verra plus loin, le procédé suivant l'invention permet de varier la section des tunnels, qui peut ainsi passer d'une section minimale (pour un tronçon de tunnel simple de ligne) à une section maximale (tronçons de tunnel comprenant des gares, avec quais de débarquement, salles d'attente, etc.) en passant par des sections intermédiaires. D'autre part, la manipulation et le placement de ces éléments standardisés est une suite d'opérations répétitives et simples. En effet, les différents éléments préfabriqués composant les voiles verticaux, les dalles supérieures, etc.) sont placés un à un comme il sera décrit plus loin; la construction du tunnel se

fait donc de manière continue.

La présente invention a pour objet un procédé pour la réalisation d'un tunnel au moyen d'éléments préfabriqués en béton, qui sont solidarisés entre eux

par bétonnage, après placement.

La réalisation d'un tunnel suivant la présente invention comprend les phases suivantes: - excavation transversale de la fouille; - pose et réglage de semelles en béton armé

ayant une forme généralement rectangulaire et présen-

tant une face d'appui supérieure, en ménageant un espace entre les semelles successives; chaque semelle étant disposée de façon a se trouver a l'aplomb des parois verticales du tunnel à construire; - raccordement des semelles successives par coulage de semelles de liaison, formant ainsi une embase continue le long de chaque bord du tunnel; - pose d'éléments verticaux en béton armé constituant partiellement les parois latérales du tunnel sur chaque embase continue, de manière à ménager un intervalle entre éléments verticaux successifs d'une même rangée, chaque élément vertical étant disposé au droit d'un élément semblable de l'autre côté du tunnel à construire; - mise en place, dans chacun des intervalles entre éléments verticaux successifs de chaque rangée, de deux plaques de coffrage verticales espacées entre elles, parallèlement à l'axe du tunnel; ces deux

plaques formant, avec une partie de la surface exté-

rieure de deux éléments verticaux successifs, un coffrage pour la coulée d'une colonne en béton armé; - introduction d'une armature a béton dans le dit coffrage; - pose de linteaux parallèlement à l'axe du tunnel, près du bord supérieur de la plaque de coffrage située du côté intérieur du tunnel à construire, de manière que chaque linteau s'appuie par ses extrémités sur deux éléments verticaux successifs; chaque linteau est disposé au droit d'un linteau situé de l'autre côté du tunnel à construire; - coulage en place d'un radier en béton entre les deux embases continues; - pose de poutres supérieures transversales au

droit des coffrages entre éléments verticaux succes-

sifs, de manière que chaque poutre s'appuie par ses extrémités sur deux linteaux disposés l'un au droit de l'autre; - coulage de béton dans les coffrages entre éléments verticaux successifs et solidarisation de chaque poutre avec les colonnes en béton armé ainsi formées et situées au droit l'une de l'autre; - remblayage derrière les parois latérales du tunnel;

- pose et solidarisation de prédalles supé-

rieures en béton armé sur les poutres, de manière telle que chaque prédalle s'appuie par son bord avant sur une poutre et par son bord arrière sur la poutre suivante par rapport au sens d'avancement du chantier;

- bétonnage de la dalle supérieure et colma-

tage du tunnel, et

- remblayage et recouvrement du tunnel.

Suivant une forme d'exécution préférée, les phases successives de réalisation du tunnel sont exécutées dans l'ordre au long du chantier, depuis le front d'avancement o se font le terrassement et l'excavation frontale de la fouille jusqu'à la zone de

parachèvement o se font le remblayage et le recou-

vrement du tunnel achevé. Suivant une forme d'exécution avantageuse, les éléments verticaux constituant partiellement les parois latérales du tunnel sont des coques oblongues en béton

armé présentant une voûte cylindrique dont la généra-

trice est parallèle au grand axe des coques; ces coques sont fermées à chacune de leurs extrémités par une base en demi-lune, perpendiculaire à leur grand axe. Ces

coques sont disposées de manière telle que leur conca-

vité soit dirigée vers l'intérieur du tunnel, et que

leur voûte soit dirigée vers les parois de la tranchée.

De manière plus particulière, les coques présentent deux pans longitudinaux plans et parallèles

prolongeant la voûte de chaque côté de celle-ci.

Suivant une forme d'exécution préférée, les coques présentent sur les faces extérieures des pans longitudinaux deux rainures parallèles au grand axe des coques, aptes à recevoir les bords latéraux des deux

plaques de coffrage.

Suivant une forme d'exécution particulière, les rainures situées près du bord libre des pans longitudinaux plans des coques, et donc situées du côté intérieur du tunnel, sont élargies à leur partie supérieure, de manière à constituer près du niveau qu'occupera le bord supérieur de la plaque mise en

place, des épaulements sur lesquels s'assied l'extré-

mité d'un linteau.

Suivant une forme d'exécution préférée, les semelles en béton armé ainsi que les semelles de liaison assurant la continuité entre celles-ci sont pourvues, sur leur face d'appui supérieure, d'une feuillure parallèle à l'axe du tunnel et dirigée vers

l'intérieur du tunnel.

L'assemblage d'une poutre, des deux colonnes en béton armé qui supportent chacune des extrémités de cette poutre et les semelles supportant chacune de ces colonnes en béton armé, forme un portique apte à reprendre les pressions verticales exercées par les

terres et la voirie supérieures, ainsi que les pres-

sions horizontales de poussée des terres.

Ainsi que l'on peut le constater, le -procédé suivant l'invention présente un certain nombre d'avantages.

La forme en voûte des coques utilisées préfé-

rentiellement offre l'avantage de reprendre les charges horizontales de poussée des terres après remblayage derrière les parois latérales du tunnel avec des cloisons relativement minces et ne nécessitant pas de

renforts additionnels.

Il est d'une exécution facile, notamment grâce à l'utilisation d'éléments préfabriqués de poids relativement réduit (inférieur à 10 tonnes), dont la manipulation ne nécessite que des engins de manutention courants. Le nombre d'éléments préfabriqués utilisés étant réduit (en effet, il ne comprend principalement que les semelles, éléments verticaux formant les parois

verticales, linteaux, poutres supérieures et pré-

dalles), la pose de ceux-ci est une suite d'opérations

répétées, ce qui favorise la rapidité d'exécution.

Ainsi, par exemple, la construction d'un tunnel de O métro de type lourd peut avancer à raison d'environ

3 mètres courants par jour.

La perturbation causée aux riverains est donc minimale, grâce à la rapidité d'exécution et donc grâce a la mobilité du chantier. Le chantier est d'autant plus mobile que les installations de chantier sont réduites, grâce notamment à la fabrication d'un maximum

d'éléments hors du site (préfabrication en usine).

En effet, pendant que l'on effectue les différentes opérations énumérées ci-dessus, pour un tronçon de tunnel, le creusement de la tranchée se poursuit de manière régulière. Aussitôt qu'une longueur équivalant au tronçon de tunnel suivant a été creusée, la même suite d'opérations (pose et réglage de semelles, coulage de semelles intermédiaires, pose de coques verticales, etc.) peut être effectuée pour le tronçon de tunnel suivant, avec un déphasage suffisant pour éviter toute interférence entre les phases de

réalisation des tronçons successifs.

A titre d'exemple, un tronçon de tunnel équivalant à la longueur de quatre modules (un module comprenant deux semelles et deux coques verticales se trouvant au droit les unes des autres et une poutre supérieure transversale) peut être réalisé en 13 jours: - les ler et 2ème jours: creusement d'une tranchée correspondant à la longueur du tronçon de tunnel; - le 3ème jour: pose et réglage des semelles; - le 4ème jour: liaison entre ces semelles par coulage de semelles de liaison; - le 5ème jour: pose des coques verticales;

- le 6ème jour: pose des linteaux et ferme-

ture entre coques par placement des plaques de coffrage; - les 7ème, 8ème et 9ème jours coulage du radier et pose des caniveaux, coulage des colonnes en béton armé entre les coques verticales; - les 10ème et 11ème jours: pose des poutres transversales et solidarisation, pose des prédalles; - les 12ème et 13ème jours: coulage de la

dalle supérieure et remblayage.

Le procédé suivant l'invention se prête

également à la réalisation de tunnels en milieu aqui-

fère, grâce à l'aménagement des coques, qui serviront ainsi de passage de nappes comme il sera décrit plus bas. Il importe en effet dans le cas de terrains aquifères, de ne pas s'opposer aux mouvements des

nappes souterraines.

Le procédé permet d'épouser les diverses Aénivellations du terrain ainsi que les changements de direction imposés par le tracé, tout en utilisant la

majorité des éléments préfabriqués ci-dessus..

Le procédé se prête également à la réalisation de tunnels de diverses largeurs, par exemple, étroits en ligne droite, larges en gare, en passant par des sections intermédiaires reliant les tronçons étroits et les tronçons larges. Ainsi qu'il sera décrit plus bas, ces différentes largeurs sont réalisées avec les

éléments préfabriqués disponibles déjà décrits.

Le procédé suivant l'invention permet d'allier le gros oeuvre et les parachèvements; en particulier à l'intérieur des stations on peut tirer parti de la forme des coques. Bien sûr, les dimensions de ces coques peuvent varier entre des limites relativement larges, mais suivant une forme d'exécution particulière et avantageuse de l'invention, la largeur de ces coques est comprise entre 2 et 3 mètres. De cette façon, les parois des stations présentent des espèces de niches, qui peuvent être aménagées, suivant les besoins, par exemple, en y installant des cabines téléphoniques, des distributeurs automatiques, des banquettes, etc. Dans

ce dernier cas, les banquettes peuvent être avantageu-

sement des nervures continues ou interrompues coulées dans la masse lors de la fabrication en usine des coques. On peut également tirer parti de l'aspect des coques et des plaques de fermeture intérieures reliant les coques successives entre elles, en modifiant à volonté l'aspect de la matière (coloration, coffrages

structurés, habillage intégré, etc.).

De manière analogue, les coques formant les parois du tunnel entre les stations peuvent être aménagées pour recevoir des appareils électriques tels des boîtes de jonction, des dispositifs d'éclairage, de signalisation, etc. La configuration particulière des parois peut également être exploitée avantageusement sur le plan acoustique. En effet, les sons sont captés par la surface des parois, ce qui abaisse considérablement le niveau acoustique et améliore ainsi le confort des usagers du tunnel, notamment des passagers en attente

aux gares.

L'invention sera illustrée en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles: la Fig. 1 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'un chantier de construction d'un tunnel suivant l'invention; la Fig. 2 est une vue, à plus grande échelle, de la zone désignée par II à la Fig. 1, montrant un mode de fixation des linteaux; la Fig. 3 est une vue partielle, à plus grande échelle, d'une variante d'exécution montrant un autre mode de fixation des linteaux; la Fig. 4 est une coupe suivant un plan horizontal dans la zone de jonction entre deux coques constituant les parois latérales du tunnel; la Fig. 5 est une coupe suivant un plan vertical et avec arrachement partiel, d'une portion d'un tunnel dont l'assiette est en pente; la Fig. 6 est une vue, à plus grande échelle, de trois coques successives lorsque l'assiette du tunnel est en pente; la Fig. 7 est une vue, à plus grande échelle, d'un linteau utilisé dans l'assemblage de la Fig. 6; la Fig. 8 est une coupe suivant un plan horizontal et avec arrachement partiel, d'une portion de tunnel en alignement courbe; la Fig. 9 est une coupe suivant un plan horizontal avec arrachement partiel, d'une portion de tunnel en milieu aquifère; la Fig. 10 est une coupe suivant la ligne X-X de la Fig. 9; la Fig. 11 est une coupe transversale d'un tunnel simple suivant l'invention; la Fig. 12 est une coupe transversale d'un tunnel double suivant l'invention; la Fig. 13 est une coupe transversale d'un

tunnel double suivant l'invention, aménagé en gare.

La Fig. 1 représente toutes les phases pour la réalisation d'un tunnel suivant le procédé de l'invention.

Après les travaux préliminaires de terras-

sement et d'excavation transversale de la fouille, des

semelles préfabriquées en béton armé 1 de forme généra-

lement rectangulaire, dont la face supérieure 2 pré-

sente une feuillure 3, sont déposées sur le fond de la tranchée, en ménageant un espace entre les semelles 1 successives. Chaque semelle est disposée de manière à se trouver à l'aplomb des parois verticales du tunnel à construire, de telle sorte que la feuillure 3 soit

dirigée vers l'intérieur du tunnel.

Les semelles 1 sont raccordées entre elles par coulage de semelles de liaison 4 dans les espaces entre les semelles 1, de manière à former ainsi une embase continue 5 le long de chaque bord du tunnel. Dans ce but, chaque semelle de liaison 4 présente également sur sa face supérieure 6 une feuillure 7 reliant les

feuillures 3 de deux semelles 1 successives.

Des coques 8 oblongues en béton armé présen- tant une voûte cylindrique 9 dont la génératrice est parallèle à leur grand axe, deux pans longitudinaux plans 10 prolongeant cette voûte 9 de chaque côté, et fermées par une base 11 en demi-lune à chacune de leurs extrémités, sont disposées sur chaque embase continue , de manière à ménager un intervalle entre coques 8 successives, et de manière que leur voûte 9 soit

dirigée vers la paroi de la tranchée et, par consé-

quent, que leur concavité soit dirigée vers l'intérieur du tunnel. Les coques 8 sont placées de manière telle que chaque coque 8 prenne appui à la fois sur deux semelles 1 successives et donc que l'intervalle entre deux coques successives soit situé au droit d'une

semelle 1.

De manière avantageuse, les coques 8 sont placées au moyen d'un mannequin de positionnement portant une paire de coques 8, de façon à placer simultanément deux coques 8 de chaque côté du tunnel,

l'une au droit de l'autre.

L'intervalle entre deux coques 8 successives est fermé, du côté de la paroi de la tranchée, par une plaque de coffrage extérieure 12 et, du côté intérieur

du tunnel, par une plaque de coffrage intérieure 13.

Les deux plaques de coffrage 12,. 13 sont espacées entre elles et sont disposées parallèlement à l'axe du tunnel. Les plaques de coffrage 12, 13 sont, par exemple, en asbeste-ciment et délimitent, avec les faces extérieures 14 des pans 10 se faisant face de deux coques 8 successives, un espace vertical entre deux coques 8 successives. Dans cet espace vertical est

insérée une armature a béton 15.

Les plaques de coffrage extérieures 12 ont sensiblement la même hauteur que les éléments verticaux 8. Par contre, les plaques de coffrage intérieures 13 sont nettement moins hautes. En effet, au-dessus de chaque plaque de coffrage intérieure 13, est disposé, parallèlement à l'axe du tunnel, un linteau 16, qui s'appuie par ses extrémités, sur les pans 10 se faisant face de deux coques 8 successives, comme il sera décrit plus loin. Des poutres supérieures transversales 17 sont ensuite placées perpendiculairement à l'axe du tunnel, de manière à s'appuyer par chacune de leurs extrémités sur des linteaux 16 se faisant face. Les poutres supérieures transversales 17 supportent, à leur tour, des prédalles supérieures en béton armé 18, disposées de manière telle que chaque prédalle 18 s'appuie par son bord avant sur une poutre supérieure transversale 17, et par son bord arrière sur la poutre supérieure transversale 17 suivante, par rapport au sens d'avancement du chantier, et également de manière que la surface inférieure des prédalles 18 soit au même

niveau que la surface inférieure des bases 11 en demi-

lune supérieures des coques 8, de façon à présenter avec celles-ci une surface continue qui peut être laissée à nu et constituer le plafond du tunnel, entre les poutres supérieures transversales 17. Les bases 11

en demi-lune ont une épaisseur (environ 14 cm) supé-

rieure à celle des prédalles 18 (environ 5 cm) et dépassent par conséquent au-dessus de la surface supérieure des prédalles 18. La tranche des bases 11 en demi-lune supérieure constitue avantageusement avec le bord supérieur des plaques de coffrage extérieures 12 un coffrage latéral pour le coulage de la dalle

supérieure 19.

Du béton est coulé dans chacun des espaces verticaux entre deux coques 8 successives, o se trouve -déjà l'armature à béton 15. Les poutres transversales 17 sont ensuite solidarisées avec les colonnes en béton armé 20 ainsi obtenues. L'assemblage d'une poutre transversale 17, des deux colonnes en béton armé 20 se trouvant au droit de cette poutre 17 et des semelles 1

supportant chacune de ces colonnes 20, forme un por-

tique apte a reprendre les pressions verticales et horizontales exercées par les terres après recouvrement

du tunnel.

Un radier 21 est ensuite coulé entre les deux embases continues 5 formées par les semelles 1 et les semelles de liaison 4, coulées entre celles-ci, de manière à recouvrir les feuillures 3 et 7. Ce radier 21 supportera des caniveaux 22 destinés au passage de câbles, canalisations, etc., ainsi que l'infrastructure de la voie, par exemple le ballast 23 d'une voie

ferrée 24.

Le remblayage latéral de la tranchée, derrière les coques 8 et les plaques de coffrage extérieures 12 les reliant, peut déjà être effectué, alors que l'on procède à la pose des prédalles 18 sur les poutres supérieures 17, ainsi qu'au bétonnage de la dalle

supérieure 19.

Avant le remblayage final, on procède au

colmatage du tunnel en vue d'en assurer l'étanchéité.

La Fig. 2 est une vue, à grande échelle, de trois coques 8 successives, montrant les plaques de coffrage extérieures 12 et intérieures 13 et les

linteaux 16 sur lesquels s'appuient les poutres supé-

rieures transversales 17 avant solidarisation avec les colonnes en béton armé 20 coulées dans les intervalles

entre les coques 8 successives.

Les coques 8 présentent, sur les faces exté-

rieures 14 des pans longitudinaux plans et parallèles des coques 8, deux rainures 25, 26 parallèles au grand axe de celles-ci; les rainures 25 situées du côté de la paroi de la tranchée de deux faces extérieures 14 se faisant face de deux coques 8 successives reçoivent et guident les bords latéraux d'une plaque de coffrage extérieure 12. Cette plaque de coffrage extérieure 12 constitue la liaison entre deux coques 8 successives,

du côté extérieur du tunnel, et assure ainsi la conti-

nuité de la paroi latérale extérieure du tunnel. Les plaques 12 ont sensiblement la même longueur que les

coques 8 et leur petit bord supérieur arrive sensi-

blement à la même hauteur que la surface supérieure de

la base 11 en demi-lune des coques 8.

De même, les rainures 26 situées près des bords libres des pans longitudinaux, donc du côté intérieur du tunnel de deux faces extérieures 14 se faisant face de deux coques 8 successives reçoivent et guident les bords latéraux d'une plaque de coffrage intérieure 13. Cette plaque intérieure 13 constitue la liaison intérieure entre deux coques 8 successives, et

donc la continuité de la paroi intérieure du tunnel.

Comme il a été déjà expliqué plus haut, les plaques intérieures 13 et l'intérieur de la concavité des coques 8 peuvent être avantageusement laissés à nu, participant ainsi par leurs formes et par un choix judicieux de leurs coloris, à la décoration intérieure du tunnel, notamment au droit des gares souterraines et

autres lieux accessibles au public.

Ainsi que le montrent les Fig. 1 et 2, les plaques intérieures 13 ont une longueur inférieure à celle des coques 8. En effet, l'espace situé audessus du petit bord supérieur de chaque plaque intérieure 13 est occupé par un linteau 16 et par l'extrémité de la poutre transversale 17 qu'il supporte. De plus, cette poutre 17 est décalée vers le bas d'une distance égale aux épaisseurs additionnées des prédalles 18 et de la dalle supérieure 19, de sorte que la surface supérieure de la dalle supérieure 19 soit au même niveau que la

surface supérieure des bases 11 en demi-lune supé-

rieures des coques 8, la tranche de ces bases 11 faisant ainsi office de coffrage latéral de la dalle supérieure 19, avec le bord supérieur des plaques de

coffrage extérieures 12.

Les rainures 26 situées près des bords libres des pans longitudinaux sont élargies à leur partie supérieure, de manière à constituer près du niveau du bord supérieur de la plaque de coffrage intérieur, des épaulements 27 sur lesquels s'assied l'extrémité d'un

linteau 16.

s La Fig. 3 est une vue partielle, à plus grande échelle, de la zone de jonction entre deux coques constituant les parois latérales du tunnel, montrant un autre mode de fixation des linteaux. Les coques 28 présentent, sur les bords libres de chacun de leurs pans longitudinaux plans et parallèles 29 au voisinage de leur base 30 en demi-lune supérieure, des évidements 31 correspondant à la section des linteaux 32, et aptes à recevoir les extrémités de ces linteaux 32. Chaque linteau est ainsi reçu par ses extrémités dans les évidements 31 de deux pans 29 contigus de deux coques

28 successives et est supporté par des épaulements 33.

Il est maintenu en place par des goujons 34.

La Fig. 4 est une coupe, à plus grande échelle, de la zone de jonction entre deux coques 8, et montre notamment la position de l'armature 15 insérée dans l'espace vertical délimité par les coques 8 et par les plaques extérieure 12 et intérieure 13, lesquelles sont guidées etmaintenues respectivement par des rainures 25 et 26, dans lesquelles sont encastrés des

profilés en U en acier 35.

Le procédé suivant l'invention a l'avantage de

permettre au,tunnel d'épouser les diverses dénivel-

lations du terrain ainsi que les changements de hauteur imposés par le tracé. Un exemple d'un tunnel de ce type est illustré aux Fig. 5 à 7, dans lesquelles les éléments communs à toutes les formes de réalisation décrites ont les mêmes

chiffres de référence.

- Les Fig. 5 et 6 illustrent un tunnel à aligne-

- ment droit dont l'assiette est en pente. Les diffé-

rentes phases de réalisation sont les mêmes que celles décrites plus haut pour la construction d'un tunnel droit et horizontal. La différence de niveau entre deux

coques 8 successives est déterminée par le position-

nement et le réglage des semelles en béton armé 1.

La différence de niveau entre deux semelles 1 successives, supportant entre elles une coque 8 ainsi qu'illustré à la Fig. 5, nécessite l'insertion, entre la semelle 1 la plus basse et la coque 8 supportée par ces deux semelles 1, d'une cale 36 dont la hauteur est égale à la différence de niveau entre deux semelles 1 successives, de manière à ce que la coque 8 reste verticale. Il est, en effet, essentiel que les colonnes qui seront coulées dans les espaces entre les coques

successives 8 soient verticales.

De même, la différence de niveau entre deux

semelles 1 (et par suite entre deux coques 8) succes-

sives nécessite l'utilisation de linteaux 37 d'un type particulier. Un linteau de ce type, ainsi qu'illustré à

la Fig. 7, présente à sa surface supérieure deux demi-

surfaces d'appui 38 et 39 décalées, séparées par un échelon 40 dont la hauteur est égale à la différence de niveau entre deux coques 8 successives. Les extrémités de deux demi-poutres 41 et 42 (Fig. 5) viendront s'appuyer respectivement sur les demi-surfaces 38 et 39. Ces poutres 41 et 42 sont, par conséquent, décalées

en hauteur l'une par rapport à l'autre. La solidari-

sation avec les colonnes verticales des demi-poutres 41, 42, se fait de la même manière que dans le cas d'un tunnel à assiette horizontale, ainsi que décrit plus haut. (Insertion d'une armature 15 dans l'espace vertical entre deux coques 8 successives, coulage d'une colonne verticale 20, solidarisation de chacune des demi-poutres 41 et 42 avec celle-ci). Ainsi que l'on peut le remarquer a la Fig. 5, la demi-poutre la plus haute 42 d'une paire de demi-poutres 41, 42 est à la même hauteur que la demipoutre la plus basse 41 de la paire de demi-poutres 41, 42 suivante, une prédalle 18 s'appuyant par ses extrémités sur une demi-poutre 42

d'une paire de demi-poutres 41, 42 et sur la demi-

poutre 41 de la paire suivante, sera donc sensiblement horizontale. Les. travaux de parachèvement du tunnel

(bétonnage de la dalle supérieure, étanchéité, recou-

vrement) sont ensuite effectués de la manière décrite

plus haut.

La Fig. 8 illustre un exemple de tunnel en courbe, dans laquelle les éléments communs à toutes les formes de réalisation ont les mêmes chiffres de référence. Les phases de réalisation d'un tunnel en

courbe sont les mêmes que précédemment.

L'intervalle entre les semelles 1 de la rangée située à l'extérieur de la courbe est supérieur à l'intervalle entre les semelles 1 de la rangée située à

l'intérieur de la courbe.

Les semelles de liaison 43 coulées dans les

intervalles de la rangée extérieure seront, par consé-

quent, plus larges que les semelles de liaison 44

coulées entre les semelles 1 de la rangée intérieure.

L'intervalle entre deux coques 8 situées à l'extérieur de la courbe du tunnel est également plus grand que l'intervalle entre deux coques 8 intérieures. Par suite, comme le montre la Fig. 8, les plaques de fermeture extérieures 45 entre les coques 8 de la rangée située à l'extérieur de la courbe seront plus larges que les plaques de fermeture extérieures 46 entre les coques 8 de la rangée située à l'intérieur de

la courbe. De même, les plaques de fermeture inté-

rieures 47 de la rangée extérieure de coques 8 seront plus larges que les plaques de fermeture intérieures 48

de la rangée intérieure de coques 8.

Par conséquent, les espaces verticaux entre coques successives 8 (et par suite les armatures 49 qui y sont insérées) de la rangée de coques 8 située à l'extérieur de la courbe, sont plus larges que les espaces verticaux (et donc les armatures 50 qui y sont insérées) de la rangée de coques 8 située à l'intérieur de la courbe. Cela nécessite évidemment le placement de linteaux 51 plus longs entre les coques 8 successives de la rangée extérieure de la courbe et le placement de linteaux 52 plus courts entre les coques 8 successives de la rangée intérieure de la courbe. De même, les poutres transversales (non illustrées) utilisées pour un tunnel en alignement courbe seront plus larges à l'une de leurs extrémités; elles seront déposées sur les linteaux 51, 52 de façon à ce que leur extrémité la

plus large soit située du côté extérieur de la courbe.

La Fig. 9 illustre un exemple de tunnel construit en milieu aquifère. Le tronçon illustré est en ligne droite, mais il va de soi que le procédé s'applique aussi bien à un tunnel en alignement courbe

qu'à un tunnel dont l'assiette est en pente.

Le tronçon de tunnel comprend alors des coques 53 dont la voûte 54 est munie d'ouvertures 55 mettant en communication l'intérieur de celle-ci avec le milieu environnant, et permettant par conséquent, le passage d'eau. La cavité de ces coques 53 est fermée sur toute la hauteur par une cloison verticale 56, munie d'un trou d'accès 57 (Fig. 10). L'intérieur de ces coques se remplit ainsi d'eau jusqu'à un niveau égal au niveau de

la nappe.

Un tuyau 58 transversal situé en dessous du radier 21 et maintenu par des semelles de liaison 59 entre semelles préfabriquées 1, relie deux coques 53 de chaque côté du tunnel et se faisant face. Ce tuyau 58 est raccordé à la partie inférieure de chaque coque 53 par un orifice 60 et permet le passage de la nappe souterraine et l'établissement de l'équilibre des

niveaux de celle-ci de chaque côté du tunnel.

Il est évident que cette forme d'exécution nécessite l'utilisation de joints d'étanchéité de type connu, non représentés sur les figures. Ces joints sont

placés notamment entre les bases en demi-lune infé-

rieures des coques verticales 8, 53 et le radier 21, d'une part, et les bases en demi-lune supérieures des coques verticales 8, 53 et les prédalles supérieures

18, d'autre part.

Le procédé suivant l'invention n'est pas limité à la réalisation de tunnels simples, comme ceux décrits plus haut, et dont un exemple est illustré en coupe à la Fig. 11, permettant la circulation suivant deux voies parallèles, mais se prête également à la réalisation de tunnels de plus grande largeur, par exemple, un tunnel de largeur double, tel qu'illustré en coupe à la Fig. 12. Ce tunnel comprend des semelles intermédiaires 61 disposées suivant l'axe médian du

tunnel, entre les semelles 1 d'une paire de semelles.

Ces semelles intermédiaires 61 supportent des colonnes intermédiaires 62. Chacune de ces colonnes 62 supporte les extrémités intérieures de deux poutres supérieures

63 perpendiculaires à l'axe du tunnel dont les extré-

mités extérieures sont supportées par des linteaux et bétonnées à des colonnes verticales (non représentés) de la manière décrite plus haut. Les poutres 63 sont solidarisées entre elles et avec la colonne 62 qui les supporte, l'ensemble ainsi obtenu formant un portique double, supporté par les semelles 1 et la semelle

intermédiaire 61.

La Fig. 13 représente une forme d'exécution particulière de tunnel double, utilisant des poutres supérieures 64 de plus grande longueur, ce qui permet l'aménagement d'un quai de débarquement central 65,

entre les voies de circulation.

Il va de soi que la largeur du tunnel peut être augmentée à souhait, selon les besoins, grâce à la multiplication des éléments intermédiaires (semelles, colonnes 62, poutres supérieures, etc.). Le procédé suivant l'invention se prête également à la réalisation de tronçons de tunnel intermédiaires, pour joindre, par exemple, un tronçon de tunnel simple (de ligne) à un tronçon de tunnel double (de gare), en passant par des

largeurs intermédiaires.

Claims (10)

R E V E N D I C A T I ON S

1.- Procédé pour la réalisation d'un tunnel au moyen d'éléments préfabriqués en béton, qui sont solidarisés entre eux par bétonnage, après placement, caractérisé en ce qu'il comprend les phases suivantes: excavation frontale de la fouille, - pose et réglage de semelles (1) en béton armé ayant une forme généralement rectangulaire et

présentant une face d'appui supérieure (2), en ména-

geant un espace entre les semelles (1) successives, chaque semelle (1) étant disposée de façon à se trouver a l'aplomb des parois verticales du tunnel a construire, - raccordement des semelles (1) successives par coulage de semelles de liaison (4), formant ainsi une embase continue (5) le long de chaque bord du tunnel, - pose d'éléments verticaux en béton armé constituant partiellement les parois latérales du tunnel sur chaque embase continue (5), en ménageant un intervalle entre éléments verticaux successifs d'une même rangée, chaque élément vertical étant disposé au droit d'un élément semblable de l'autre côté du tunnel à construire, mise en place, dans chacun des intervalles entre éléments verticaux successifs de chaque rangée,

de deux plaques de coffrage verticales (12, 13) espa-

cées entre elles, parallèlement à l'axe du tunnel, ces deux plaques (12, 13) formant, avec une partie de la

surface extérieure de deux éléments verticaux succes-

sifs, un coffrage pour la coulée d'une colonne en béton armé (20), introduction d'une armature à béton (15) dans le dit coffrage, - pose de linteaux (16) parallèlement à l'axe du tunnel, près du bord supérieur de la plaque de coffrage (13) située du côté intérieur du tunnel à construire, de manière que chaque linteau (16) s'appuie par ses extrémités sur deux éléments verticaux succes- sifs, chaque linteau (16) étant disposé au droit d'un linteau (16) situé de l'autre côté du tunnel à construire, - coulage en place d'un radier (21) en béton entre les deux embases continues (5), - pose de poutres supérieures transversales (17) au droit des coffrages entre éléments verticaux successifs, de manière telle que chaque poutre (17) s'appuie par ses extrémités sur deux linteaux (16) disposés l'un au droit de l'autre, - coulage de béton dans les coffrages entre éléments verticaux successifs et solidarisation de chaque poutre (17) avec les colonnes en béton armé (20) ainsi formées et situées au droit l'une de l'autre, - remblayage derrière les parois latérales du tunnel,

- pose et solidarisation de prédalles supé-

rieures (18) en béton armé sur les poutres (17), de manière telle que chaque prédalle (18) s'appuie par son bord avant sur une poutre (17), et par son bord arrière

sur la poutre (17) suivante par rapport au sens d'avan-

cement du chantier, - bétonnage de la dalle supérieure (19) et colmatage du tunnel, et

- remblayage et recouvrement du tunnel.

2.- Procédé suivant la revendication 1,

caractérisé en ce que les phases successives de réali-

sation du tunnel sont exécutées dans l'ordre au long du chantier, depuis le front d'avancement o se font le terrassement et l'excavation frontale de la fouille

jusqu'à la zone de parachèvement o se font le rem-

blayage et le recouvrement du tunnel achevé.

3.- Procédé suivant l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que les

dits éléments verticaux sont des coques oblongues (8) en béton armé présentant une voûte cylindrique (9) dont la génératrice est parallèle au grand axe des coques (8), ces coques (8) étant fermées à chacune de leurs

extrémités par une base (11) en demi-lune, perpendi-

culaire à leur grand axe, ces coques étant disposées de manière telle que leur concavité soit dirigée vers l'intérieur du tunnel, et que leur voûte (9) soit

dirigée vers les parois de la tranchée.

4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les dites coques (8) présentent deux pans longitudinaux plans et parallèles (10)

prolongeant la voûte (9) de chaque côté de celle-ci.

5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les coques (8) présentent, sur la face extérieure (14) de chacun des pans longitudinaux plans (10), deux rainures (25, 26) parallèles au grand axe des coques, aptes à recevoir les bords latéraux des

deux plaques de coffrage (12, 13).

6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les rainures (26) situées près du bord libre des pans longitudinaux plans (10) , sont élargies à leur partie supérieure, de manière à

constituer, près du niveau qu'occupera le bord supé-

rieur de la plaque de coffrage (13) situé du côté intérieur du tunnel, des épaulements (27) sur lesquels

s'assied l'extrémité d'un linteau (16).

7.- Procédé suivant l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que les

semelles (1) en béton armé ainsi que les semelles de liaison (4) assurant la continuité entre les dites semelles (1) sont pourvues, sur leur face d'appui supérieure (2, 6), d'une feuillure (3, 7) parallèle à

l'axe du tunnel et dirigée l'intérieur du tunnel.

8.- Procédé suivant l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que

l'assemblage d'une poutre (17), des deux colonnes en béton armé (20) qui supportent chacune des extrémités de cette poutre supérieure (17) et les semelles (1) supportant chacune de ces colonnes en béton armé (20), forme un portique apte à reprendre les pressions

verticales exercées par les terres et la voirie supé-

rieures, ainsi que les pressions horizontales de

poussée des terres.

9 - Procédé suivant l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que les

éléments en béton armé verticaux constituant les parois latérales du tunnel sont des coques minces moulées (8) présentant une voûte (9), aptes à reprendre les charges

horizontales de poussée des terres.

10.- Tunnel réalisé suivant le procédé con-

forme à l'une quelconque des revendications 1 à 9.