FR2642469A1 - METHOD OF SUPPORTING, BY SLUDGE INJECTION, A SIZE FRONT OF A FIELD, TOOL AND INJECTION SHIELD BY APPLYING - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE SOUTENEMENT, PAR INJECTION DE BOUE, D'UN FRONT DE TAILLEMETHOD FOR SUPPORTING, BY INJECTION OF SLUDGE, A SIZE FRONT
D'UN TERRAIN, OUTIL ET BOUCLIER D'INJECTION EN FAISANT APPLICATION A FIELD, TOOL AND INJECTION SHIELD BY APPLYING
La présente invention concerne le domaine technique du soutènement d'un front d'avancement et de taille d'une galerie souterraine, telle qu'un tunnel, réalisée dans un terrain The present invention relates to the technical field of supporting a progress front and the size of an underground gallery, such as a tunnel, made in a field
ébouleux, de nature et de granulométrie diverses, aquifère ou non. scree, of various types and sizes, aquiferous or not.
L'invention vise, plus précisément, le soutènement d'un front de taille et d'avancement, lors du creusement d'une galerie The invention aims, more specifically, the support of a front of size and advancement, during the digging of a gallery
souterraine, par la méthode dite à bouclier pressurisé. underground, by the so-called pressurized shield method.
Selon cette méthode, il est connu de déplacer en translation, à l'intérieur du terrain à creuser, une machine appelée tunnelier et comportant, notamment, un bouclier de soutènement placé en avant de la machine. D'une manière générale, le bouclier comporte une chambre d'abattage délimitée par le front du terrain taillé par un outil tournant, une virole externe et une cloison transversale étanche placée à distance de l'outil de taille. Dans une technique connue de soutènement, la chambre d'abattage est destinée à contenir de l'air comprimé assurant la According to this method, it is known to move in translation, within the ground to dig, a machine called tunnel boring machine and including, in particular, a retaining shield placed in front of the machine. In general, the shield comprises a felling chamber delimited by the front of the ground cut by a rotating tool, an outer shell and a sealed transverse partition placed at a distance from the cutting tool. In a known retaining technique, the slaughter chamber is intended to contain compressed air ensuring the
stabilisation du front de taille.stabilization of the face of size.
Les applications de cette technique du soutènement par air comprimé s'avèrent, en pratique, très limitées, dans la mesure o le terrain creusé doit être homogène et présenter une fine granulométrie. De plus, la mise en oeuvre de cette technique impose de laisser subsister une couverture de terrain au moins The applications of this compressed air support technique are, in practice, very limited, insofar as the ground dug must be homogeneous and have a fine grain size. In addition, the implementation of this technique requires that at least one field
égale au diamètre du tunnel creusé. equal to the diameter of the dug tunnel.
Une autre technique connue de soutènement consiste à injecter, dans la chambre d'abattage, une boue sous pression présentant des caractéristiques de stabilisation déterminées en relation avec le terrain rencontré lors du creusement. La boue, par exemple du type bentonitique, est destinée à revêtir le front de taille et à pénétrer le terrain correspondant sur une profondeur donnée pour constituer un cake de stabilisation du front de taille. Les déblais, qui se trouvent en suspension dans la boue à l'intérieur de la chambre d'abattage, sont évacués de cette dernière avec une partie de La boue, vers une station de traitement permettant de récupérer La boue et de l'injecter de Another known technique of support is to inject, into the slaughter chamber, a slurry under pressure having stabilization characteristics determined in relation to the terrain encountered during digging. The mud, for example of the bentonite type, is intended to coat the face of size and to penetrate the corresponding ground to a given depth to form a cake stabilizing the face. The cuttings, which are suspended in the sludge inside the slaughter chamber, are removed from the latter with part of the sludge, to a treatment station for recovering the sludge and injecting it.
nouveau dans la chambre d'abattage.again in the slaughter chamber.
Cette technique de soutènement par pression de boue présente un inconvénient majeur qui est celui d'imposer la mise en oeuvre d'rune stato- de traitement et, par suite, de canalisations d'amenée et de retour, nécessitant l'utilisation d'une importante This technique of support by mud pressure has a major drawback which is that of imposing the implementation of rune stato-treatment and, consequently, of supply and return lines, requiring the use of a important
quantité de boue qui est très onéreuse. amount of sludge that is very expensive.
Un autre inconvénient de cette technique réside dans le fait que la présence de la boue dans la chambre d'abattage ne permet pas d'examiner le front de taille de l'outil pendant Another drawback of this technique lies in the fact that the presence of the sludge in the slaughter chamber does not make it possible to examine the face of the tool while
l'abattage du terrain.the felling of the land.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients énoncés c4-dessus er proposant un procédé de soutènement par injection de boue, Ad'u front de taille d'un terrain, permettant de limiter La consommation de boue, tout en assurant la formation The present invention aims to overcome the drawbacks stated above and proposing a method of support by slurry injection, Ad'u front of size of a field, to limit the consumption of sludge, while providing training
correcte d'un cake de stabilisation du front de taiLle. correct of a cake of stabilization of the front of taiLle.
L'invention vise aussi à proposer un procédé de soutenement offrant la possibilité d'examiner le front de taille The invention also aims to propose a method of support providing the possibility of examining the face of the face
pendant l'abattage du terrain par l'outil de taille. during felling of the land by the cutting tool.
L'inventiar vise, également, à offrir un procédé de soutènement permettant de s'affranchir de la mise en oeuvre d'une The invention also aims to provide a method of support to overcome the implementation of a
station de traitement des déblais et de boue. waste and mud treatment plant.
Pour atteindre les buts ci-dessus, le procédé de soutènement, par injection de boue, d'un front de taille d'un terrain dans lequel est déplacé en translation un bouclier d'injection, du type comportant une chambre d'abattage délimitée par une virole externe, une cloison étanche et par le front du terrain taillé par un outil entraîné en rotation, est caractérisé en ce qu'il consiste: - à injecter de la boue en aval du front de taille dans le sens de progression du bouclier, en traversant l'outil de taille, pour former, au moins en relation de l'outil, un cake de préstabilisation du front de taille imprégné et revêtu de boue, - et à injecter de L'air comprimé dans La chambre d'abattage, de manière à maintenir, dans cette -dernière, une pression déterminée assurant la To achieve the above aims, the method of supporting, by mud injection, a face of a land in which is moved in translation an injection shield, of the type comprising a slaughter chamber delimited by an outer shell, a bulkhead and the front of the ground cut by a tool driven in rotation, is characterized in that it consists in: - injecting sludge downstream of the face in the direction of progression of the shield, by passing through the size tool, to form, at least in relation to the tool, a pre-stabilized cake of the impregnated and mud-coated face, and to inject compressed air into the slaughter chamber, in order to maintain, in this last, a specific pressure ensuring the
stabilité du front de taille.stability of the face of size.
La présente invention vise, également, à proposer un outil de taille permettant de-mettre en oeuvre le procédé seLon l'invention et comportant: - un conduit d'amenée de boue prolongé par une buse - 10 comportant'au moins un orifice d'injection, - et au moins deux porte- outils montés de façon diamétralement opposée sur le conduit, entraînés en rotation et supportant au moins chacun un fer dont l'extrémité libre s'étend dans un plan de taille placé en retrait de l'orifice d'injection The present invention also aims at providing a tool of size enabling the method according to the invention to be implemented and comprising: a sludge feed pipe extended by a nozzle comprising at least one orifice; injection, and at least two tool holders mounted diametrically opposite the conduit, rotated and supporting each at least one iron whose free end extends in a plane of size set back from the orifice of 'injection
de boue.mud.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la Various other features emerge from the
description faite ci-dessous en référence aux dessins annexes qui description given below with reference to the accompanying drawings which
montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de show, by way of non-limiting examples, forms of
réalisation de l'objet de l'invention. accomplishment of the object of the invention.
La fig. 1 est une coupe en élévation d'un bouclier Fig. 1 is a sectional elevation of a shield
d'injection en cours de creusement d'une galerie souterraine. injection during excavation of an underground tunnel.
La fig. 2 est une vue en perspective d'un outil de taille permettant de mettre en oeuvre le procédé de soutènement selon Fig. 2 is a perspective view of a size tool for carrying out the method of support according to
l'invention.the invention.
La fig. 3 est une vue de face de l'outil de taille Fig. 3 is a front view of the size tool
conforme à la fig. 2.according to fig. 2.
La fig. 4 est une vue en coupe prise, sensiblement, selon les lignes IVIV de la fig. 3 et montrant le procédé de Fig. 4 is a sectional view taken substantially along lines IVIV of FIG. 3 and showing the process of
soutènement selon l'invention.support according to the invention.
La fig. 5 est une vue de dessus prise selon la ligne V de la fig. 4 et montrant un détail caractéristique de l'outil de taille. La fig. 6 est une vue de face d'une autre variante de Fig. 5 is a top view taken along the line V of FIG. 4 and showing a characteristic detail of the size tool. Fig. 6 is a front view of another variant of
réalisation d'un outil de taille.realization of a tool of size.
La fig. 7 est une vue en coupe prise sensiblement selon Fig. 7 is a sectional view taken substantially according to
les lignes VII-VII de la fig. 6.the lines VII-VII of FIG. 6.
La fig. 1 illustre un terrain 1 de nature et de granulométrie diverses, aquifère ou non, et dans lequel est déplacé, en translation dans le sens de la flèche a, une machine 2 appelée, genéralement, tunnelier et destinée à creuser une galerie souterraine, telle qu'un tunnel. De façon classique, le tunnelier 2 est équipé, à sa partie avant, d'un bouclier d'injection 4 comportant une chambre d'abattage 5 et, à sa partie arrière, d'appareils et de dispositifs, non représentés, mais connus en Fig. 1 illustrates a field 1 of various types and sizes, aquiferous or not, and in which is displaced, in translation in the direction of the arrow a, a machine 2 generally called a tunnel boring machine and intended to excavate an underground gallery, such as 'a tunnel. In conventional manner, the tunnel boring machine 2 is equipped, at its front part, with an injection shield 4 comprising a slaughter chamber 5 and, at its rear part, with apparatuses and devices, not shown, but known in
soi, assurant le fonctionnement du tunnelier. itself, ensuring the operation of the tunnel boring machine.
La chambre d'abattage 5 est délimitée par une viroLe externe 6, une cloison transversale étanche 7 située à distance de l'extrémité libre de la virole 6 et par le front T du terrain 1 Dlacé à l'intérieur de la virole et destiné à être abattu à l'aide The slaughter chamber 5 is delimited by an external viroLe 6, a transverse sealed partition 7 located at a distance from the free end of the shell 6 and by the front T of the ground 1 Dlaced inside the shell and intended for be shot down using
d'un outil de taille 8.a size 8 tool.
Dans l'exemple illustré, le bouclier d'injection 4 est du type à attaque ponctuelle, dans la mesure o la surface découverte par l'outil ne constitue qu'une faible portion du front de taille T. Dans cet exemple, l'outil de taille 8 est porté par un bras télescopique 9 entraîné en rotation et articulé sur une rotule 11 permettant à L'outil d'atteindre toute la surface du In the example illustrated, the injection shield 4 is of the point attack type, insofar as the surface discovered by the tool constitutes only a small portion of the face of size T. In this example, the tool of size 8 is carried by a telescopic arm 9 rotated and articulated on a ball 11 allowing the tool to reach the entire surface of the
terrain placée en relation de la virole. ground placed in relation to the shell.
Le procédé de soutènement selon l'invention consiste, à partir d'une canalisation 12 traversant le bras 9, à injecter, en aval ou en avant du front de taille T, selon le sens de progression a du bouclier et en traversant l'outil de taille 8, une boue présentant des caractéristiques déterminées de stabilisation du terrain rencontré. La boue, qui est représentée par les flèches f1 sur les fig. 1 et 4, pénètre à l'intérieur du terrain sur une profondeur déterminée et recouvre le front de taille sur une surface au moins égale à celle placée en relation de l'outil, de sorte qu'un cake C de préstabilisation du front de taille est formé, préalablement à l'attaque proprement dite de The support method according to the invention consists, from a pipe 12 passing through the arm 9, to inject, downstream or in front of the face of size T, in the direction of progression of the shield and through the tool of size 8, a sludge having determined characteristics of stabilization of the terrain encountered. The mud, which is represented by the arrows f1 in FIGS. 1 and 4, penetrates the interior of the ground to a given depth and covers the face of size on a surface at least equal to that placed in relation to the tool, so that a cake C of pretabilization of the face of size is formed, prior to the actual attack of
l'outil.the tool.
Simultanément à l'injection de boue, de l'air comprimé, représenté par la flèche f2 sur la fig. 1, est introduit, par un tuyau d'injection 13, dans la chambre d'abattage 5, de manière à assurer la stabilité du front de taille T. L'air comprimé est OS partiellement retenu à l'intérieur de la chambre d'abattage, en ra sor de la présence du cake C qui limite la sortie de l'air à Simultaneously with the injection of sludge, compressed air, represented by the arrow f2 in FIG. 1, is introduced, by an injection pipe 13, into the slaughter chamber 5, so as to ensure the stability of the face of size T. The compressed air is partially retained OS inside the chamber of slaughter, because of the presence of cake C which limits the exit of air to
l'intérieur du terrain.inside the field.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir la stabilisation d'un front de taille T par l'injection localisée de boue en relation et en aval de l'outil de taille 8. Le procédé de l'invention permet donc de réduire au minimum la consommation de boue stabilisatrice utilisée. De plus, la chambre d'abattage 5, qui contient de l'air comprimé, permet d'observer constamment le - front de taille T par des hublots 14 ménagés dans la cloison étanche 7. Par ailleurs, les déblais peuvent être évacués de la chambre d'abattage par tout moyen convenable mais, de préférence, The method according to the invention makes it possible to obtain the stabilization of a face of size T by the localized injection of sludge in relation to and downstream of the tool of size 8. The method of the invention thus makes it possible to reduce the minimum consumption of stabilizing sludge used. In addition, the slaughter chamber 5, which contains compressed air, makes it possible to constantly observe the - face of size T by portholes 14 formed in the watertight partition 7. Moreover, the cuttings can be removed from the slaughter chamber by any suitable means, but preferably
mécanique, tel qu'une vis d'Archimède 15. mechanical, such as an Archimedean screw 15.
Les fig. 2 à 5 illustrent, plus précisément, un outil de taille permettant de mettre en oeuvre le procédé de soutènement conforme à l'invention. L'outil de taille 8 comporte un conduit 16 d'amenée de boue destiné à être raccordé à la canalisation 12 traversant le bras 9. Le conduit 16 est prolongé par une buse d'injection 17 et comporte, par exemple, sur sa surface externe, une vis V d'évacuation des déblais. Avantageusement, la buse 17 est constituée par un tronc de cône et comporte au moins un trou d'injection 18 débouchant dans la petite base 171 du tronc de cône. De préférence, des trous d'injection 181 débouchent dans la surface latérale de la buse, de manière à assurer une injection suffisante de boue à l'intérieur du terrain pour constituer un cake de stabilisation adapté au terrain. Avantageusement encore, la buse d'injection 17 est pourvue, extérieurement, d'au moins deux dents héLicoldales 19 montées de façon diamétralement opposée Figs. 2 to 5 illustrate, more specifically, a tool of size to implement the method of support according to the invention. The size tool 8 comprises a sludge feed pipe 16 intended to be connected to the pipe 12 passing through the arm 9. The pipe 16 is extended by an injection nozzle 17 and comprises, for example, on its external surface. , a screw V of evacuation of the cuttings. Advantageously, the nozzle 17 is constituted by a truncated cone and comprises at least one injection hole 18 opening into the small base 171 of the truncated cone. Preferably, injection holes 181 open into the lateral surface of the nozzle, so as to ensure a sufficient injection of sludge inside the ground to form a stabilizing cake adapted to the terrain. Advantageously, the injection nozzle 17 is provided, externally, with at least two helical teeth 19 mounted diametrically opposite.
et destinées à faciliter l'engagement de l'outil dans le terrain. and intended to facilitate the engagement of the tool in the field.
Tel que cela apparaît plus précisément à la fig. 3, chaque dent 19 s'étend, par exemple, à partir de la petite base 171, jusqu'à la grande base 172 du tronc de cône, selon une plage angulaire l As it appears more precisely in FIG. 3, each tooth 19 extends, for example, from the small base 171, to the large base 172 of the truncated cone, in an angular range l
sensiblement égale à 90 degrés.substantially equal to 90 degrees.
L'outil de taille 8 comporte, également, au moins deux porte-outils 20 fixes solidement, de façon diamétralement opposée, sur le conduit 16. Chaque porte-outil 20 est destiné a supporter, par tout organe de fixation approprie, tel que des vis 21, au moins un et, par exemple, trois fers 22. Selon l'invention, chaque fer 22 présente une extrémité libre 23 s'étendant dans un plan de taille P placé en retrait ou en amont par rapport aux orifices d'injection The size tool 8 also comprises at least two tool holders 20 firmly fixed, diametrically opposite, on the conduit 16. Each tool holder 20 is intended to support, by any suitable fastener, such as 21, at least one and, for example, three irons 22. According to the invention, each iron 22 has a free end 23 extending in a plane of size P placed backward or upstream relative to the injection orifices
de boue 18, 181 (fig. 4).mud 18, 181 (Fig. 4).
Dans l'exemple illustré d'un outil à attaque ponctuelle, chaque porteoutil 20 supporte, d'une part, deux fers 221 constitués par des dés et, d'autre part, un fer extérieur 222 formé par une dent Qui présente une surface extérieure 22'2 incurvée et tournée vers l'intérieur de l'outil pour faciliter l'engagement de ce dernier dans le terrain, quelle que soit l'inclinaison du bras porteur 9. Bien entendu, les fers 221, 222, qui sont ménagés dans l'exemple illustré dans une pièce unique, peuvent être constitués par des pièces indépendantes les unes des In the illustrated example of a point attack tool, each holder 20 supports, on the one hand, two irons 221 formed by dice and, on the other hand, an outer iron 222 formed by a tooth Which has an outer surface 22'2 curved and turned towards the inside of the tool to facilitate the engagement of the latter in the ground, regardless of the inclination of the support arm 9. Of course, the irons 221, 222, which are formed in the example shown in a single piece, may be constituted by independent pieces one of the
autres.other.
Avantageusement, l'extrémité libre de chaque fer 221 est aménagée pour comporter une rainure 24 en "V" déterminant deux arêtes tranchantes 25. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 5, le profil des rainures s'étend dans un plan Q perpendiculaire au plan de rotation R de l'outil, de préférence à Advantageously, the free end of each iron 221 is arranged to include a groove 24 in "V" determining two cutting edges 25. As is more clearly apparent from FIG. 5, the profile of the grooves extends in a plane Q perpendicular to the plane of rotation R of the tool, preferably
une mesure angulaire d près, décrit ci-après. a close angular measurement, described below.
Les fers 22 de l'outil sont décalés symétriquement, par rapport à un plan U perpendiculaire au plan R de rotation de l'outil, d'une mesure angulaire d comprise entre 20 et 40 degrés et, de préférence, égale à 30 degrés. Le décalage des fers permet d'obtenir une coupe nette du terrain et non un arrachement de ce dernier. Les fig. 6 et 7 illustrent une autre variante de réalisation d'un outil de taille 8 permettant de mettre en oeuvre un procédé préféré de soutènement. L'outil de taille 8 comporte des canaux 26 d'amenée de boue, débouchant sur L'extémité Libre 23 des fers 22, de manière à-injecter de la boue dans le terrain, au moins en relation avec les parties actives de l'outil. AdditionneLLement à la formation du cake dû à l'injection de boue dans la partie centrale de l'outil, par les orifices 18, 181, il peut être obtenu un surcake de statitisation du front de taille. Il est à noter que l'injection de boue dans la partie centrale de l'outil contribue, également, à la formation du surcake de stabilisation, par The irons 22 of the tool are offset symmetrically, with respect to a plane U perpendicular to the plane R of rotation of the tool, an angular measurement d of between 20 and 40 degrees and preferably equal to 30 degrees. The offset of the irons makes it possible to obtain a clear cut of the ground and not a tearing of the latter. Figs. 6 and 7 illustrate another variant embodiment of a tool of size 8 making it possible to implement a preferred method of supporting. The size tool 8 comprises sludge supply channels 26, opening onto the free end 23 of the irons 22, so as to inject sludge into the field, at least in relation to the active parts of the slab. tool. Additionally to the formation of the cake due to the injection of sludge into the central part of the tool, through the orifices 18, 181, it can be obtained a surplus of statitization of the face of size. It should be noted that the injection of mud into the central part of the tool also contributes to the formation of the stabilizing overcap, by
surgissement partiel de la boue sur le front de taille. partial rise of mud on the face.
De préférence, les canaux 26 débouchent dans le fond des rainures 24 qui, par leur forme en "V", permettent d'éviter Preferably, the channels 26 open into the bottom of the grooves 24 which, by their "V" shape, make it possible to avoid
l'obturation des canaux par des fragments de terrain. the sealing of the channels by fragments of ground.
Dans l'exemple illustré, les canaux 26 communiquent avec le conduit principal 16 d'amenée de boue qui présente une section de passage réduite en relation avec le départ des canaux, de In the example illustrated, the channels 26 communicate with the main duct 16 for supplying sludge which has a reduced passage section in relation to the departure of the channels,
manière à favoriser l'amenée de la boue dans les canaux 26. in order to promote the supply of mud in the channels 26.
La description qui précède de l'outil de taille concerne, The above description of the size tool concerns,
principalement, un outil d'attaque ponctuelle du terrain. Bien entendu, il peut être envisagé de réaliser un plateau de taille assurant une attaque ponctuelle multiple et/ou une attaque pleine face du terrain, tout en permettant de mettre en oeuvre le procédé de soutènement selon l'invention. Selon cette variante, le plateau de taille comporte, d'une part, un nombre déterminé de buses mainly, a tool for punctual attack of the ground. Of course, it may be envisaged to make a size plate ensuring a multiple point attack and / or a full face attack of the ground, while allowing to implement the method of support according to the invention. According to this variant, the size plate comprises, on the one hand, a determined number of nozzles
d'injection en relation avec la taille du plateau et, d'autre part,. of injection in relation to the size of the tray and, secondly,
des fers judicieusement placés sur le plateau et dont leur extrémité libre s'étend en retrait des orifices d'injection des buses. De préférence, l'amenée de la boue à l'extrémité libre des fers peut être obtenue par la mise en oeuvre de tuyaux raccordés irons judiciously placed on the plate and whose free end extends back from the injection ports of the nozzles. Preferably, the supply of the sludge at the free end of the irons can be obtained by the implementation of connected pipes.
chacun à un canal ménagé dans un fer. each to a channel formed in an iron.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées The invention is not limited to the examples described and represented, since various modifications can be made to it.
sans sortir de son cadre.without leaving his frame.
Claims (14)
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