FR2679959A1 - Procede pour regler la pression dans la partie amont d'un tunnelier a pression de terre, et dispositif pour la mise en óoeuvre de ce procede. - Google Patents
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Abstract
On injecte au niveau des fronts, à travers la face avant (28) de la tête de coupe (3), une boue dense à une pression constante prédéterminée supérieure à la pression hydrostatique et à la pression des terrains, et on mesure le débit de la boue ainsi injectée. On injecte par ailleurs dans la partie amont (2) une quantité supplémentaire de boue de façon à maintenir le débit total de la boue injectée dans la partie amont (2) à une valeur prédéterminée. Utilisation notamment pour régler la pression dans la partie amont d'un tunnelier à pression de terre.
Description
La présente invention concerne un procédé pour régler la pression dans la partie amont d'un tunnelier à pression de terre.
La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.
On sait qu'un tunnelier à pression de terre comporte successivement, de l'amont vers l'aval, une partie amont remplie de terre et de boue que l'on y a injectée, à l'intérieur de laquelle tourne une tête de coupe rotative destinée à fonctionner sous pression de terre, une cloison étanche séparant la partie amont, sous pression de terre, de la partie aval du tunnelier à la pression ordinaire, un transporteur amont sous pression traversant ladite cloison étanche pour évacuer les matériaux sous pression vers l'aval, un système de confinement desdits matériaux, et un transporteur aval à la pression ordinaire.
On connaît divers procédés pour régler la pression des fronts dans la partie amont d'un tunnelier à pression de terre, et on sait que les quatre problèmes suivants se posent dans cette partie amont:
- contrôler la pression des fronts;
- assurer la stabilité et l'étanchéité des fronts;
- contrôler la plasticité de la terre présente dans la partie amont;
- contrôler le débit de terre évacuée.
- contrôler la pression des fronts;
- assurer la stabilité et l'étanchéité des fronts;
- contrôler la plasticité de la terre présente dans la partie amont;
- contrôler le débit de terre évacuée.
On sait que le contrôle de la pression des fronts a pour but de respecter strictement l'équilibre des contraintes dans le terrain au niveau des fronts. Ces contraintes sont égales à la poussée des terrains diminuée de la cohésion éventuelle de celles-ci et de la pression hydrostatique de la nappe suivant les cas.
Pour mesurer cette pression, on utilise en général des capteurs placés sur la cloison étanche. Or, cette localisation, si elle est la plus facile, n'est pas forcément la meilleure, au moins dans les sols ayant une certaine cohésion. Dans ces conditions, ce que mesure le capteur n'est pas nécessairement égal à la contrainte réelle au niveau des fronts.
On sait injecter dans la partie amont d'un tunnelier de la boue dite dense. on essaie ainsi de constituer un rideau étanche sur les fronts, et d'appliquer sur ceux-ci une pression supérieure à celle de l'eau pour éviter tout déplacement d'eau.
On sait également qu'il faut, dans un tel tunnelier, contrôler la plasticité de la masse de terre malaxée par la tête rotative: la boue injectée améliore cette plasticité.
On sait enfin qu'il faut extraire de ladite partie amont une quantité de terre strictement égale à celle excavée par le tunnelier.
On s'efforce ainsi de maintenir cette partie amont pleine de terre de façon à empêcher tout éboulement des fronts et les tassements en surface qui en résulteraient obligatoirement.
Les procédés connus et les dispositifs utilisés pour leur mise en oeuvre n'ont pas encore vraiment dépassé le stade des tâtonnements et ne donnent pas satisfaction à leurs utilisateurs.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des procédés et dispositifs connus, et de proposer un procédé et un dispositif pour régler la pression des fronts qui soient simples et fiables à mettre en oeuvre et qui permettent un fonctionnement régulier et sûr du tunnelier.
Selon un premier aspect de l'invention, le procédé pour régler la pression dans la partie amont d'un tunnelier à pression de terre est un procédé dans lequel on injecte une boue dense dans ladite partie amont et on maintient celle-ci pleine de terre et de boue sous pression.
Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:
a) on injecte au niveau des fronts, à travers la face avant de la tête de coupe, une boue dense à une pression constante prédéterminée supérieure à la pression hydrostatique et à la pression des terrains;
b) on mesure le débit de la boue ainsi injectée;
c) on injecte par ailleurs dans ladite partie amont une quantité supplémentaire de boue de façon à maintenir le débit total de la boue injectée à une valeur prédéterminée.
a) on injecte au niveau des fronts, à travers la face avant de la tête de coupe, une boue dense à une pression constante prédéterminée supérieure à la pression hydrostatique et à la pression des terrains;
b) on mesure le débit de la boue ainsi injectée;
c) on injecte par ailleurs dans ladite partie amont une quantité supplémentaire de boue de façon à maintenir le débit total de la boue injectée à une valeur prédéterminée.
L'injection de boue dense au niveau des fronts, à travers la face avant de la tête de coupe, à la pression constante précitée supérieure à la pression hydrostatique, permet de boucher les pores des terrains et de constituer un rideau étanche au niveau des fronts; ce rideau étanche interdit ainsi toute venue d'eau des terrains avoisinants dans ladite partie amont. Cette injection permet donc, à la condition impérative que la partie amont soit effectivement pleine de terre et de boue, de contrôler la pression des fronts et d'assurer la stabilité et l'étanchéité de ceux-ci, et par conséquent de maîtriser les deux premiers des quatre problèmes précités.
Par ailleurs, le fait d'injecter un débit total prédéterminé de boue dense dans la partie amont permet d'une part de remplir complètement ladite partie amont de terre et de boue, d'autre part de régler la plasticité et la viscosité du mélange de terre et de boue dans ladite partie amont. On maîtrise ainsi le troisième des quatre problèmes précités.
Un tel contrôle de la plasticité et de la viscosité de ce mélange de terre et de boue permet d'une part d'éviter les blocages de la tête de coupe rotative, et d'autre part de minimiser la dépense d'énergie nécessaire pour entraîner la tête de coupe. Enfin, ce contrôle permet des mesures fiables et représentatives de la pression de terre à l'intérieur de la partie amont.
Suivant une version intéressante de l'invention, la valeur prédéterminée du débit total de boue injectée est proportionnelle à la vitesse d'avancement du tunnelier.
On obtient ainsi à l'intérieur de la partie amont du tunnelier un mélange en proportions sensiblement constantes de terre et de boue: un tel mélange a une viscosité sensiblement constante si le terrain excavé a des caractéristiques sensiblement constantes.
Selon une version avantageuse de l'invention, on règle le débit massique des matériaux évacués de la partie amont à une valeur proportionnelle à la vitesse d'avancement du tunnelier.
Les volumes respectifs de terre excavée et de boue injectée étant tous deux proportionnels à la vitesse d'avancement du tunnelier, et les masses spécifiques de ces deux constituants étant connues, un tel réglage du débit massique des matériaux évacués de la partie amont permet d'évacuer exactement le mélange de terre excavée et de boue injectée correspondant à l'avance du tunnelier, et de maintenir dans la partie amont de ce dernier des conditions optimales de fonctionnement de la tête de coupe rotative sous pression de terre.
Suivant une version préférée de l'invention, le tunnelier comportant, pour l'évacuation des matériaux sous pression de la partie amont, un transporteur amont sous pression de terre, un système de confinement des matériaux et un transporteur aval à la pression ordinaire, on mesure la pression de remplissage du système de confinement, et on règle le débit du transporteur amont de manière à maintenir ladite pression de remplissage à une valeur prédéterminée.
Le mélange de terre excavée et de boue injectée ayant une composition, une viscosité et une plasticité sensiblement constantes, la pression de remplissage du système de confinement est un indicateur fiable d'un bon remplissage et donc d'un débit régulier dudit système.
Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité dans un tunnelier sous pression de terre comportant successivement, de l'amont vers l'aval, une partie amont remplie de terre et de boue sous pression, une tête de coupe rotative destinée à fonctionner sous pression de terre, une cloison étanche séparant la partie amont sous pression de terre de la partie aval du tunnelier à la pression ordinaire, un transporteur amont sous pression, un système de confinement des matériaux et un transporteur aval à la pression ordinaire, ledit dispositif comportant au moins une pompe à boue dense pour injecter de la boue dense dans ladite partie amont, est caractérisé en ce qu'il comporte::
- une première pompe adaptée à pomper de la boue dense sous pression et à injecter celle-ci par un premier circuit à travers la face avant de la tête de coupe;
- des moyens pour maintenir constante la pression de la boue dense dans le premier circuit de ladite boue en aval de la première pompe;
- un organe de mesure du débit de la boue ainsi injectée
- une seconde pompe adaptée à pomper une quantité supplémentaire de boue dense et à injecter celleci par un second circuit dans ladite partie amont;
- un organe de mesure du débit de la seconde pompe;
- des moyens pour régler le débit de la seconde pompe de manière à maintenir le débit total de boue dense à une valeur prédéterminée.
- une première pompe adaptée à pomper de la boue dense sous pression et à injecter celle-ci par un premier circuit à travers la face avant de la tête de coupe;
- des moyens pour maintenir constante la pression de la boue dense dans le premier circuit de ladite boue en aval de la première pompe;
- un organe de mesure du débit de la boue ainsi injectée
- une seconde pompe adaptée à pomper une quantité supplémentaire de boue dense et à injecter celleci par un second circuit dans ladite partie amont;
- un organe de mesure du débit de la seconde pompe;
- des moyens pour régler le débit de la seconde pompe de manière à maintenir le débit total de boue dense à une valeur prédéterminée.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description détaillée ci-après.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs:
- la figure 1 est une vue schématique d'un tunnelier classique en situation de percement d'un tunnel;
- la figure 2 est une vue schématique d'un tunnelier équipé d'un dispositif conforme à l'invention;
- la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un dispositif conforme à l'invention;
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un capteur de pression des matériaux.
- la figure 1 est une vue schématique d'un tunnelier classique en situation de percement d'un tunnel;
- la figure 2 est une vue schématique d'un tunnelier équipé d'un dispositif conforme à l'invention;
- la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un dispositif conforme à l'invention;
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un capteur de pression des matériaux.
Dans la réalisation de la figure 1, un tunnelier classique sous pression de terre comporte successivement, de l'amont vers l'aval, à l'intérieur d'une enveloppe métallique 1 qui se déplace longitudinalement, une partie de coupe rotative 3 destinée à fonctionner sous pression de terre1 une cloison étanche 4 séparant la partie amont 2, sous pression de terre, de la partie aval 5 du tunnelier, à la pression ordinaire, un transporteur amont 6 sous pression traversant ladite cloison étanche 4 pour évacuer les matériaux sous pression vers l'aval, un système de confinement 7 des matériaux et un transporteur aval 8 à la pression ordinaire.
La tête de coupe rotative 3 a un diamètre extérieur légèrement plus grand que celui de l'enveloppe 1 et ménage une excavation à l'intérieur de laquelle l'enveloppe 1 peut avancer dans le sens représenté par la flèche 9 allant de l'aval vers l'amont, vers la gauche à la figure.
Dans l'exemple représenté, la tête de coupe rotative 3 traverse de façon étanche la cloison étanche 4 suivant une couronne annulaire schématisée en 10 qui sert à la fois à l'appui et à l'entraînement de la tête de coupe 3, d'une façon connue en soi qu'il est inutile de décrire ici.
Le transporteur amont 6 est constitué par une vis transporteuse 10 qui traverse la partie centrale fixe de la cloison étanche 4. La vis 10 tourne à l'intérieur d'un corps cylindrique 11 fixé de manière étanche à ladite partie centrale. Son axe 12 est entraîné par un moteur 13 et traverse de façon étanche le fond lia du corps 11.
A l'extrémité supérieure aval du transporteur 6, le corps cylindrique 11 débouche radialement dans une goulotte 14 qui dirige les matériaux vers le système de confinement 7. Ce système 7 est schématisé sous la forme d'un distributeur à barillet 7a. Le barillet 7a comporte plusieurs alvéoles 15 qui passent alternativement, lorsque le barillet 7a tourne autour de son axe, sous la goulotte 14, où elles se remplissent de matériaux sous pression (flèche 16), et au-dessus d'une ouverture 17 de déchargement: lorsqu'ils arrivent devant l'ouverture 17, les matériaux sous pression se décompriment et tombent par gravité (flèche 18) sur le transporteur aval 8. Ce dernier est représenté sous la forme d'une bande transporteuse 19 dont le brin supérieur, après passage sur un tambour de renvoi 20, évacue les matériaux vers l'aval.
Le tunnelier comporte une pompe 21 permettant d'envoyer, par une tubulure 22 traversant la paroi étanche 4, de la boue dense sous pression dans la partie amont 2, notamment pour fluidiser la terre excavée.
Un capteur de pression 23 est également fixé à la paroi étanche 4 qu'il traverse pour indiquer la pression qui règne dans la partie amont 2 à l'endroit où il est installé.
On a vu qu'il faut contrôler la pression des fronts pour assurer un bon fonctionnement d'un tel tunnelier. Cela revient à respecter strictement l'équilibre des contraintes dans le terrain au niveau desdits fronts: ces contraintes sont égales à la poussée des terres (hauteur H1) diminuée de la cohésion éventuelle, suivant les cas.
On sait qu'on peut écrire approximativement comme suit l'équilibre des pressions, hors pression hydrostatique, pour un terrain ayant une certaine cohésion, au niveau du capteur 23 (hauteur (H):
Ds (H1+H) - 2 C1 = DtH + 2 C2 + P + R1 + R2 avec
Ds = Densité du sol immergé
Dt = Densité de la terre dans la partie amont
H1 = Hauteur du sol qui exerce une poussée
Hw = Hauteur de la nappe
H = Hauteur du capteur de pression
C1 = Cohésion du sol en place
C2 = Cohésion de la terre dans la partie amont
R1 = Effet de confinement de la partie amont
R2 = Pression du mélange plastique terre plus
boue
P = Pression de la boue injectée
On en déduit que la pression du mélange plastique terre plus boue R2 que mesure le capteur 23 n' est pas forcément égale à la contrainte au niveau des fronts. Cette pression n'est donc pas utilisable pour régler le fonctionnement du tunnelier.
Ds (H1+H) - 2 C1 = DtH + 2 C2 + P + R1 + R2 avec
Ds = Densité du sol immergé
Dt = Densité de la terre dans la partie amont
H1 = Hauteur du sol qui exerce une poussée
Hw = Hauteur de la nappe
H = Hauteur du capteur de pression
C1 = Cohésion du sol en place
C2 = Cohésion de la terre dans la partie amont
R1 = Effet de confinement de la partie amont
R2 = Pression du mélange plastique terre plus
boue
P = Pression de la boue injectée
On en déduit que la pression du mélange plastique terre plus boue R2 que mesure le capteur 23 n' est pas forcément égale à la contrainte au niveau des fronts. Cette pression n'est donc pas utilisable pour régler le fonctionnement du tunnelier.
Dans la réalisation schématisée à la figure 2, la tête rotative 24 traverse la paroi étanche 25 suivant une partie centrale circulaire 24a. Le transporteur amont 6 traverse la paroi étanche 25, qui a donc une forme annulaire, dans la partie inférieure de celle-ci. Les éléments de ce mode de réalisation identiques à ceux de la figure 1 portent les mêmes numéros de référence que ces derniers.
Suivant l'invention, le tunnelier représenté comprend un dispositif de contrôle de la pression des fronts qui comporte:
- une première pompe 26 adaptée à pomper de la boue dense sous pression et à injecter celle-ci par un premier circuit 27 à travers la face avant 28 de la tête de coupe 3;
- des moyens 29 pour maintenir constante la pression de la boue dense dans le premier circuit 27 de ladite boue en aval de la première pompe 26;
- un organe 30 de mesure du débit de la boue ainsi injectée
- une seconde pompe 31 adaptée à pomper une quantité supplémentaire de boue dense et à injecter celleci par un second circuit 32 dans la partie amont 2 du tunnelier;
- un organe 33 de mesure du débit de la seconde pompe 31;;
- des moyens pour régler le débit de la seconde pompe 31 de manière à maintenir le débit total de la boue dense injectée dans la partie amont 2 par les deux pompes 26, 31, à une valeur proportionnelle à la vitesse d'avancement du tunnelier.
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- un organe 33 de mesure du débit de la seconde pompe 31;;
- des moyens pour régler le débit de la seconde pompe 31 de manière à maintenir le débit total de la boue dense injectée dans la partie amont 2 par les deux pompes 26, 31, à une valeur proportionnelle à la vitesse d'avancement du tunnelier.
La face avant 28 de la tête de coupe 3 regroupe l'ensemble des faces amont respectives, qui sont en contact avec les fronts à excaver, des divers organes de coupe (non représentés) portés par la tête de coupe 3.
Pour permettre l'injection de boue dense par cette face avant 28, le premier circuit 27 pénètre dans la tête de coupe rotative 3 par un joint tournant à passages multiples schématisé en 34, et se divise en plusieurs conduites 27a, 27b, 27c, cheminant le long des bras (non représentés) de la tête; la boue est injectée dans les fronts par des buses d'injection, schématisées en 35a, 35b, 35c à la figure, situées sur la face avant 28 de la tête de coupe 3.
Comme schématisé à la figure 3, les deux pompes 26, 31, pompent une boue dense 36, connue en elle-même et qu'il n'est pas nécessaire de décrire ici, dans une bâche 37. Cette boue dense 36 a une composition adaptée à la nature et aux caractéristiques de la terre excavée, de manière à former un mélange de terre et de boue ayant la plasticité et la viscosité voulues.
La première pompe 26 est une pompe à vis, par exemple une pompe du type MOINEAU, entraînée par un moteur à vitesse variable qui permet de faire varier son débit.
Cette pompe est dimensionnée de façon à fournir un débit de boue égal à une fraction, de l'ordre de 15 à 20 pour cent, du débit de terre excavée.
La seconde pompe 31 est du même type et injecte la boue dense 36 par une buse 35d devant la cloison étanche 25 dans la zone balayée par les bras agitateurs de la tête de coupe 3.
Comme schématisé aux figures 2 et 3, les moyens 29 pour maintenir constante la pression de la boue dense en aval de la première pompe 26 comprennent un réservoir tampon 38 monté en dérivation par rapport au premier circuit 27 de la boue, et des moyens 39 pour maintenir une pression constante prédéterminée à l'intérieur dudit réservoir tampon 38.
Les moyens 39 sont par exemple un certain volume d'air comprimé enfermé par la boue dans la partie supérieure du réservoir tampon 38, et on fait varier le débit de la pompe 26 de façon à maintenir constante la pression de ce volume d'air indiquée par un manomètre 40.
Le tunnelier comporte également, de manière connue, des moyens pour injecter un plastifiant dans la partie amont 2 du tunnelier: ces moyens comportent une bâche 41 contenant un plastifiant 42, par exemple des polymères, une pompe 43, un débitmètre 44 et une canalisation 45 d'injection par une buse 35e à travers la paroi étanche 25 (voir figure 3).
Dans la réalisation de la figure 4, le capteur 23 pour mesurer la pression du mélange plastique de terres excavées et de boue qui remplit la partie amont 2, est fixé dans une ouverture 46 de la paroi étanche 25.
Le capteur 23 comporte un corps faisant office de cylindre 47 présentant une cavité intérieure cylindrique 48 dans laquelle se déplace un piston 49 capteur de pression de terre.
L'opercule 50 d'une vanne à opercule 51 peut obturer la cavité cylindrique 48 qu'elle sépare en une partie avant, du côté de la terre, dans laquelle se trouve le piston 49 lorsque le capteur est dans sa configuration normale de fonctionnement, et une partie arrière susceptible de recevoir le piston 49 pour permettre de fermer la vanne 51.
Le piston 49 présente à sa périphérie une gorge annulaire 52 dans laquelle est logé un joint d'étanchéité 53.
A l'arrière du piston 49 est fixée axialement une bielle de transmission 54 reliée à son autre extrémité à un piston 55 de mesure de pression mobile à l'intérieur de la cavité cylindrique 56 d'un cylindre de mesure 57 fixé à l'arrière du corps 47. La partie arrière de la cavité 56 entre le piston de mesure 55 et le fond 58 du cylindre 57 est destinée à être remplie d'un liquide hydraulique et communique vers l'extérieur, par un orifice 59 ménagé dans le fond 58, avec un circuit hydraulique (non représenté) permettant notamment de mesurer la pression dudit liquide hydraulique.
Dans l'exemple représenté, le diamètre du piston de mesure 55 est inférieur à celui du piston 49 capteur de pression de terre. La pression du liquide hydraulique est donc un multiple de la pression du mélange de terre et de boue.
D'autres capteurs sont également prévus dans le tunnelier. Ainsi, les capteurs 23a et 23b installés sur le corps cylindrique 11 du transporteur amont 6 permettent de contrôler le confinement du mélange de terre et de boue par la vis 10 à l'intérieur du corps 11. De même, le capteur 23c installé sur le système de confinement 7 permet de surveiller le parfait remplissage des alvéoles 15 sous la goulotte 14.
Enfin, comme schématisé en 60 à la figure 3, il est prévu un automate programmable qui contrôle et commande le fonctionnement du tunnelier. L'automate 60 est en particulier relié aux débitmètres 30, 33 et 44, au manomètre 40, aux capteurs de pression 23, 23a, 23b, 23c, et à un système 61 de mesure du débit massique des matériaux sur la bande 19, par exemple un gamma-densimètre à intégrateur comportant une source 62 de rayons gamma disposée au-dessus de la bande et un récepteur 63 disposé sous la bande 19 (voir figure 2). Il reçoit par ailleurs l'indication de la vitesse instantanée d'avancement du tunnelier.
L'automate 60 commande la vitesse des moteurs des pompes à boue 26, 31, et de la pompe à plastifiant 43.
Il commande également la vitesse du transporteur aval 9, celle de la vis 10 et celle du système de confinement 7.
Les liaisons correspondantes n'ont pas été représentées à la figure par souci de clarté du dessin.
On va maintenant décrire le procédé de contrôle de la pression des fronts conforme à l'invention.
Ce procédé comporte les étapes suivantes:
a) on injecte au niveau des fronts, à travers la face avant 28 de la tête de coupe 3, une boue dense 36 à une pression constante prédéterminée supérieure à la pression hydrostatique et à la pression des terrains;
b) on mesure en 30 le débit Q1 de la boue ainsi injectée;
c) on injecte par ailleurs en 35d dans ladite partie amont 2 une quantité supplémentaire Q2 de boue de façon à maintenir le débit total de la boue injectée à une valeur prédéterminée QT.
a) on injecte au niveau des fronts, à travers la face avant 28 de la tête de coupe 3, une boue dense 36 à une pression constante prédéterminée supérieure à la pression hydrostatique et à la pression des terrains;
b) on mesure en 30 le débit Q1 de la boue ainsi injectée;
c) on injecte par ailleurs en 35d dans ladite partie amont 2 une quantité supplémentaire Q2 de boue de façon à maintenir le débit total de la boue injectée à une valeur prédéterminée QT.
Cette valeur QT est normalement proportionnelle à la vitesse instantanée VT du tunnelier: QT k.VT
k étant un coefficient de proportionnalité prédéterminé.
k étant un coefficient de proportionnalité prédéterminé.
Le débitmètre 30 indique le débit Q1 de la boue injectée au niveau des fronts, à l'automate 60 qui connaît la valeur de k et reçoit la valeur de VT, et calcule:
Q2 = QT - Q1
L'automate règle en conséquence la vitesse de la seconde pompe 31.
Q2 = QT - Q1
L'automate règle en conséquence la vitesse de la seconde pompe 31.
Si cela est nécessaire, l'automate 60 commande également la pompe 43 pour l'injection de polymères sous forme liquide ou sous forme de mousse, à raison d'un débit
Q3 = k3.VT
k3 étant un coefficient de proportionnalité indiqué manuellement à l'automate.
Q3 = k3.VT
k3 étant un coefficient de proportionnalité indiqué manuellement à l'automate.
L'automate assure ainsi la formation dans la partie amont 2 d'un mélange de terre excavée, de boue dense et éventuellement de polymères de composition et donc de plasticité et viscosité constantes si la nature des terrains excavés est constante.
On a vu plus haut que, lorsque la partie amont 2 est complètement remplie d'un tel mélange de terre et de boue, l'injection de boue au niveau des fronts est suffisante pour contrôler la pression de ces fronts et assurer leur étanchéité et leur stabilité.
Pour maintenir la partie amont 2 parfaitement remplie du mélange de terre et de boue, l'automate 60 asservit la vitesse du système de confinement 7 à la vitesse instantanée VT du tunnelier, et il asservit le débit du transporteur amont 6 à l'indication du capteur 23a de contrôle de la pression de remplissage dudit système 7 de manière à maintenir cette pression de remplissage à une valeur prédéterminée. Le contrôle du débit massique des matériaux évacués sur la bande 19 permet de vérifier que les asservissements précités sont corrects.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation respectifs du dispositif et du procédé décrits ci-dessus, et on peut apporter à ceux-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention.
Ainsi, on peut remplacer le transporteur amont 6, le système de confinement 7, le transporteur aval 8, les capteurs de pression 23, 23a, 23b, 23c, les pompes 26, 31, le réservoir tampon 38, par des moyens équivalents remplissant, dans les mêmes conditions, les mêmes fonctions pour aboutir au même résultat. I1 en est de même pour les types de tête rotative et de cloison étanche décrits.
On peut en particulier remplacer le système de confinement 7 à barillet 7a décrit ci-dessus par une simple vanne du type guillotine, ou par un système à tiroir décrit dans la demande de brevet français nO 91 09346 au nom de la demanderesse.
On peut également modifier le principe précité de régulation du débit d'évacuation des matériaux par les transporteurs amont et aval 6, 8 et le système de confinement 7, ou remplacer l'automate 60 par un contrôle manuel ou par tout autre système équivalent.
Claims (10)
1. Procédé pour régler la pression dans la partie amont (2) d'un tunnelier à pression de terre, dans lequel on injecte une boue dense (36) dans ladite partie amont (2) et on maintient celle-ci pleine de terre et de boue sous pression, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:
a) on injecte au niveau des fronts, à travers la face avant (28) de la tête de coupe (3), une boue dense (36) à une pression constante prédéterminée supérieure à la pression hydrostatique et à la pression des terrains;
b) on mesure le débit de la boue ainsi injectée;
c) on injecte par ailleurs dans ladite partie amont (2) une quantité supplémentaire de boue de façon à maintenir le débit total de la boue injectée dans la partie amont (2) à une valeur prédéterminée.
2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valeur prédéterminée du débit total de boue injectée est proportionnelle à la vitesse d'avancement du tunnelier.
3. Procédé conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on injecte également un agent plastifiant dans la partie amont (2) du tunnelier pour régler la plasticité du mélange de terre et de boue dont est remplie ladite partie amont (2).
4. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on mesure le débit massique des matériaux évacués de la partie amont (2) et en ce qu'on règle ce débit à une valeur proportionnelle à la vitesse d'avancement du tunnelier.
5. Procédé conforme à la revendication 4, le tunnelier comportant, pour l'évacuation des matériaux sous pression de la partie amont (2), un transporteur amont (6) sous pression de terre, un système de confinement (7) des matériaux et un transporteur aval (8) à lå pression ordinaire, caractérisé en ce qu'on mesure la pression de remplissage du système de confinement (7), et en ce qu'on règle le débit du transporteur amont (6) de manière à maintenir ladite pression de remplissage à une valeur prédéterminée.
6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans un tunnelier à pression de terre comportant successivement, de l'amont vers l'aval, une partie amont (2) remplie dé terre et de boue sous pression, une tête de coupe rotative (3) destinée à fonctionner sous pression de terre, une cloison étanche (4) séparant la partie amont (2), sous pression de terre, de la partie aval (5) du tunnelier à la pression ordinaire, un transporteur amont (6) sous pression traversant ladite cloison étanche (4) pour évacuer les matériaux sous pression vers l'aval, un système de confinement (7) des matériaux, et un transporteur aval (8) à la pression ordinaire, ledit dispositif comportant au moins une pompe (26) à boue dense pour injecter de la boue dense dans ladite partie amont (2), caractérisé en ce qu'il comporte::
- une première pompe (26) adaptée à pomper de la boue dense (36) sous pression et à injecter celle-ci par un premier circuit (27) à travers la face avant (28) de la tête de coupe (3);
- des moyens (29) pour maintenir constante la pression de la boue dense (36) dans le premier circuit (27) de ladite boue en aval de la première pompe (26);
- un organe (30) de mesure du débit de la boue ainsi injectée
- une seconde pompe (31) adaptée à pomper une quantité supplémentaire de boue dense et à injecter celleci par un second circuit (32) dans ladite partie amont (2);
- un organe (33) de mesure du débit de la seconde pompe (31);
- des moyens pour régler le débit de la seconde pompe (31) de manière à maintenir le débit total de la boue dense pompée par les deux pompes (26), (31), à une valeur prédéterminée.
7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (29) pour maintenir constante la pression de la boue dense (36) en aval de la première pompe (26) comprennent un réservoir tampon (38) monté en dérivation par rapport au circuit de la boue, et des moyens (39) pour maintenir une pression constante prédéterminée à l'intérieur dudit réservoir tampon (38).
8. Dispositif conforme à l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (43) pour injecter un plastifiant (42) dans la partie amont (2) du tunnelier.
9. Dispositif conforme à l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mesurer le débit massique d'évacuation des matériaux sous pression par le système de confinement (7) et des moyens pour régler ce débit à une valeur prédéterminée.
10. Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (23c) pour contrôler la pression de remplissage du système de confinement (7) et des moyens pour régler le débit massique du transporteur amont (6) en fonction des indications desdits moyens (23c) de contrôle de ladite pression de remplissage.
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