FR2688538A1 - Dispositif et procede pour creuser et betonner une voute en calotte dans le creusement d'un tunnel. - Google Patents

Abstract

Dispositif pour creuser et bétonner une voûte en calotte dans des sols instables, en particulier pour la réalisation d'ouvrages en tunnel de grande section, avec un soutènement définitif assurant la fente de la calotte, déplaçable dans le sens du percement, qui est formé par des unités de soutènement définitif juxtaposées en rangée, caractérisé en ce qu'avec les unités de soutènement ripables, il est accouplé à l'arrière une paroi de coffrage frontal (18), déplaçable par rapport à celles-ci dans le sens du percement, par l'intermédiaire de cylindres de coffrage frontal (20, 21).

Description

Dispositif et procédé pour creuser et bétonner une voûte en calotte dans le creusement d'un tunnel
La présente invention concerne un dispositif pour creuser et betonner une voute en calotte dans des sols instables, en particulier pour la realisation douvrages en tunnel de grande section, avec un soutenement assurant la fente de la calotte, déplaçable dans le sens du percement, qui est formé par des unites de soutenement juxtaposées en rangée. L';nvention concerne en outre un procédé adapté dans lequel le dispositif suivant l'invention peut être avantageusement utilisé.

Le trafic sans cesse croissant à l6;nterieur comme a l'extérieur des agglomérations exige de plus en plus la construction d'ouvrages en tunnel de grande section, très souvent dans des sols présentant une faible cohésion ou instables. Les grandes sections exigées pour les tunnels conduisent à des difficultés accrues dans la réalisation des travaux de percement, en particulier dans la realisation des calottes de tunnel et dans l'exécution des travaux de bétonnage. On connaSt pour cela un procédé dans lequel la fente de la calotte est d'abord creuse puis remplie de beton, après quoi on procède à lexcavation du sol au-dessous de la voute de la calotte.

Pour creuser les calottes de tunnel il est connu de recourir au procédé d'avancement au bouclier (DE-OS 24 07 584). Dans ce cas on utilise un bouclier à lame, adapté a" 7 l'arc de la calotte, dont le cadre d'appui, portant les lames de percement, est constitué de plusieurs bâtis de cadre assemblés de maniere articulée entre eux, qui, comme il est d'usage pour les boucliers à lame, sont tirés à 11aide des verins associes aux lames de percement. Àu bouclier à lame est intégré un convoyeur ripable, situé devant le front de taille, se présentant sous la forme dtun convoyeur å raclettes auquel fait suite un engin d'abattage, par exemple une niveleuse.La fente en calotte réalisée peut être remplie de béton derriere le bouclier lame, pour la construction de la voûte en béton.

On connaTt aussi un dispositif à bouclier lame pour creuser une fente de tunnel, dans lequel le cadre de support des lames de percement prend appui, de manière pouvoir se déplacer, sur un bat de support en arc, par insertion de vérins de levage, lequel bati est soutenu déplaçable sur des rails, dans les galeries secondaires prealablement preparées (brevet DE 38 00 46 > . Derrière le bouclier à lame on met en oeuvre un soutènement definitif fait de voussoirs en beton.

La présente invention a avant tout pour but de réaliser un dispositif et un procédé permettant de creuser et de betonner fiablement, avec de grands rendements, des voûtes en calottes, notamment dans des sols présentant une faible cohésion ou instables.

Ce but est atteint avec le dispositif suivant iinvention en ce qu'avec les unités de soutènement ripables, il est accouple l'arrière une paroi de coffrage frontal, déplaçable par rapport celles-ci dans le sens du percement, par l'intermédiaire de vérins de coffrage frontal. La paroi de coffrage frontal forme une paroi tractée, suivant le soutènement definitif ; elle peut être constituée d'éléments individuels, avantageusement assemblés entre eux.Elle est de préférence conçue à la manière d'une paroi glissante prenant appui sur la sole, Dans une variante préférée, la paroi de coffrage frontal est constituée d'une paroi d'écartement, reglable en hauteur au moyen de vérins de levage et pouvant être fixée dans la fente de la calotte.

Le dispositif suivant l'invention permet d'exécuter en même temps les operations de percement et de bétonnage et de protéger fiablement la zone de travail dans la fente de la calotte, sans même utiliser des systèmes à bouclier à lame complexes. Le soutènement définitif, constitue d'unités juxtaposées en rangee, peut être ripé independamment de la paroi de coffrage frontal, ce qui fait que les travaux d'avancement et de betonnage peuvent être executes pratiquement indépendamment les uns des autres. Ceci s'applique notamment lorsque les vérins de coffrage frontal ont une course qui est plusieurs fois supérieure à la course de ripage des vérins de ripage associés aux unités de soutènement définitif.La configuration de la paroi de coffrage frontal sous la forme d'une paroi d'écartement, à fixer entre la sole et le faStes permet une bonne étanchéité du volume de coffrage à remplir avec le béton et stabilise la paroi de coffrage frontal par rapport à la pression du béton mis en oeuvre sur le site, dans le volume de coffrage.

En outre la paroi de coffrage frontal peut être utilise comme butée pour les vérins de coffrage frontal si à l'aide de celle-ci,ou soutenues par celle- ci, les unités de soutènement sont déplacées dans le sens de 1 'avance.

Dans une réalisation préférée, les unités de soutènement sont pourvues de chapeaux arrière passant sur la paroi de coffrage frontal et pénétrant dans le volume de coffrage, qui sont avantageusement constitues de chapeaux en tole profilée ou non et qui forment une surface d'application pour la paroi de coffrage frontal. Dans ce cas, les chapeaux arriere sont avantageusement montes, de manière à pivoter en hauteur, dans des articulations, de sorte qu'ils peuvent sfajuster contre les couches de sol recouvrant la fente de la calotte.De préférence, la disposition est telle que les chapeaux arriere se raccordent, de maniere à pouvoir pivoter en hauteur, à des chapeaux avant des unités de soutènement et la paroi de coffrage frontal est pourvue de parties de paroi de levage ou similaires qui sont ajustées au moyen de verins de levage, contre les chapeaux arrière. Les chapeaux arrière sont avantageusement soutenus à une certaine distance, derrière leurs articulations, par des étançons hydrauliques des unités de soutènement.

Les unités de soutènement definitif peuvent avoir une conception relativement plus simple. De préférence, elles sont constituees d'un cadre de base, d'un montant et du chapeau avant, assemblés en une unite de construction rigide. Le chapeau arrière est raccordé dans l'articulation, dans la zone arrière du chapeau avant. Le soutien du chapeau arrière peut s'effectuer à laide d'un ou de plusieurs étançons qu; prend ou prennent appui sur le cadre de base. Il est recommandé par ailleurs daccoupIer la paroi de coffrage frontal, par une tringlerie de guidage, avec les unités de soutènement définitif.La disposition peut être avantageusement telle que la paroi de coffrage frontal soit assemblée, par au moins un vérin de coffrage frontal, avec le cadre de base et par au moins un autre verin de coffrage frontal, avec la ligne de chapeaux des unites de soutènement.

Dans une autre variante avantageuse de l'invention, les unites de soutènement definitif sont raccordees, par des dispositifs de ripage, à un cadre de support portant un convoyeur, qui est adapte à la ligne en arc de la voûte de la calotte et qui est avantageusement constitue de parties de cadre rigidement assemblees, par exemple par vissage. Dune maniere avantageuse les dispositifs de ripage sont constitués par des vérins de ripage hydrauliques et des tringleries de guidage correspondantes.

Le cadre de support précité, définit, de par sa réalisation rigide, le contour en arc de la fente de la calotte à creuser, ce qui permet dobtenir une coupe précise du profil de la calotte. Le cadre de support est de preference guidé à ses extrémites par des organes de guidage qui se trouvent dans des galeries secondaires laterales. L'engin de déblaiement, déblayant le front de taille, peut être guide contre ou sur le cadre de support. Le guidage du cadre de support permet de respecter précisément la direction de percement.Mais d'autre part il est possible aussi de prévoir entre les unités de soutènement définitif et le cadre de support, des vérins de réglage déplaçant celui-ci dans sa direction longitudinale etXou des vérins de commande pour commander la hauteur du cadre de support.

Comme il a été dit, la paroi de coffrage frontal ecartable et reliée aux unités de soutènement definitif par des vérins de coffrage frontal, peut, si on le souhaite, servir de butée et absorber les forces de réaction qui résultent du ripage des unites de soutènement définitif. Les vérins de coffrage frontal fonctionnent dans ce cas en poussant sur l'unité de soutènement correspondante.Pour le ripage des unites de soutènement, l'écartement de la paroi de coffrage frontal peut être supprime par réduction de la pression des vérins de levage entraSnant l'écartement et/ou la pression des chapeaux arrière contre la couche de sol sus-jacente peut être supprimée par reduction de la pression des étançons hydrauliques correspondants, ce qui fait que les unités de soutènement peuvent être fiablement ripées dans le sens du percement.Dans la zone des galeries secondaires il est possible de mettre en oeuvre un coffrage auxiliaire qui ferme la zone de transition entre la voûte de la calotte et ces galeries secondaires et qui est avantageusement réalise de manière qu'il soit dresse des piles en béton qui servent d'appuis à la voûte de la calotte dans les zones de liaison entre les galeries secondaires et 1 'excavation qui vient ensuite. La paroi de coffrage frontal peut être presse à laide de son verin contre le béton mis en oeuvre dans le volume de coffrage, ce qui permet de realiser une voûte en beton impeccable.

Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description detaillee qui suit. Une forme de réalisation de l'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins annexes.

La figure 1 est une vue en projection horizontale (à gauche sur la figure) et dans différentes coupes transversales d'un dispositif suivant I 'invention et illustre la manière de proceder pour creuser et betonner une voûte en calotte dans le percement d'un tunnel
la figure 2 est represente une unite de soutènement définitif individuelle suivant l'invention, dans une vue latérale et différentes vues en coupe dans le sens des flèches E1, Ez et Es
la figure 3 est une vue de dessus du dispositif suivant l'invention ainsi qu'une vue en coupe transversale le long de la ligne D-D, le soutènement definitif etant represente en partie ouvert dans la vue de dessus
la figure 4 est une vue de dessus du cadre de base (BI) et une vue de la face inférieure de la ligne de chapeaux (BS) d'une unité individuelle de soutènement définitif
la figure 5 est une vue en coupe verticale à travers le percement de la calotte, montrant la paroi de coffrage frontal du dispositif suivant l'invention, vu dans le sens de 1 'avance
la figure 6 est une vue en coupe transversale à travers le percement de la calotte montrant le mode de fonctionnement du dispositif suivant l'invention en cinq séquences de ripage différentes
la figure 7 représente differentes vues partielles du dispositif suivant l'invention et
la figure 8 est une vue respectivement laterale et en coupe verticale d'un dispositif suivant l'invention, avec une variante de réalisation du chapeau arrière de l'unité de soutènement definitif, qui est ici un chapeau plat, la figure du haut étant une vue dans le sens de la flèche F de la vue du bas.

Comme le montre la figure 1, l'accès au percement de la calotte s'effectue par deux galeries secondaires 1, situees dans la zone terminale de la fente de la calotte, qui de manière connue sont creusées avant la calotte et qui s'étendent, par rapport à la zone du percement de la calotte, dans le sens contraire au sens de l'avance, vers l'arrière, jusque dans la zone 2 où sont effectués les travaux d'excavation pour réaliser le coeur du tunnel (voir coupes F-F et G-G). t Dans leurs zones arrière, les galeries secondaires 1 sont remplies de beton 3.De cette façon, la longueur m des galeries 1 reste pratiquement constante pendant les travaux de percement du tunnel, puisque le remplissage en breton 3 des galeries secondaires s'effectue à peu près à la même vitesse de travail que le percement des galeries secondaires, dans le sens d'avance de l'ouvrage en tunnel. Comme decrit encore ci-après plus en bétail, il faut que la distance n entre la a dernière portion de bétonnage du corps de la calotte et le point ou le coeur du tunnel est creuse, soit telle que lors du percement du coeur du tunnel le béton mis en oeuvre dans le volume de coffrage de la voûte de la calotte, soit déjà pris ou durci.L'intervalle de temps séparant le betonnage de la voûte de la calotte et le percement suivant du coeur du tunnel, peut être adapte à la vitesse d'avance, par réglage de la distance n, de manière que la volte de la calotte ait une force portante suffisante dans la zone des travaux de percement suivants. La voûte de la calotte bétonnée prend appui selon la figure 1 sur des piles 4 qui sont réalisées en béton en même temps que le betonnage de la voûte de la calotte (voir aussi coupe E-E).

Dans les deux galeries secondaires 1 se trouvent des convoyeurs 5 qui évacuent les deblais se formant lors du percement des galeries secondaires et lors de l'excavation de la voûte de la calotte ou de la fente de la calotte. Les convoyeurs 5 transferent les deblais dans leur zone arriere sur de petits convoyeurs intermédiaires 6 qui transportent les déblais sur le côté, vers l'intérieur, à partir des galeries secondaires, dans le volume intérieur du tunnel, c'est à-dire dans la zone du coeur du tunnel, d'ou ils sont définitivement évacues.Les convoyeurs intermediaires 6 traversent les volumes compris entre les piliers 4, comme le montre la vue en projection horizontale ainsi que la vue en coupe transversale F-F
Dès qu'au cours des travaux de percement du tunnel, la voûte de la calotte est réalisée conformement à la vue en coupe G-G, la zone restante du tunnel peut être réalisée jusqu'au radier du tunnel avec le procédé connu (vue en coupe H-K-). Sont essentiels à l'invention avant tout l'exécution des travaux de percement pour la réalisation de la voûte de la calotte et le dispositif utilisé à cet effet.

Le faute de la fente de la calotte est soutenu par des unites de soutènement U, juxtaposees en rangée, au nombre de douze dans cet exemple de réalisation, comme le montrent notamment les figures 1 et 2 ; la configuration de ces unités de soutènement est visible en particulier sur la figure 2 qui est une vue en coupe le long de la ligne I-I de la figure 3. Les unites de soutènement U comportent chacune un cadre de base 7, un montant 8 place sur celui-ci et une ligne de chapeaux avec un chapeau avant 9, en porte- -faux en direction du front de taille, ces éléments étant reliés rigidement entre eux.La ligne de chapeaux présente en outre, un chapeau arrière 11 qui est monté de maniere à pivoter en hauteur, dans une articulation 10, avec axe d'articulation dirige dans la a direction longitudinale de la fente de la calotte et ce, comme le montre la figure 2, dans la zone superieure du montant 8 ou à l'extrémité arrière du chapeau 9 avant, porté par le montant 8. Le chapeau arrière 11 est soutenu à une certaine distance derriere le montant 8, sur des verins ou étançons 12 qui sont conçus de maniere à pouvoir supporter la charge du sol. Dans l'exemple de réalisation représenté, il est prevu deux étançons 12 espacés l'un de l'autre, reposant par leurs pieds sur le cadre de base 7.Le nombre de ces etançons peut être différent suivant la largeur de l'unité de soutènement
U.

Coté front de taille, devant la rangée d'unités de soutènement, se trouve un convoyeur 13 entre les galeries secondaires 1, traversant la fente de la calotte, qui est relié à un cadre de support 14 ou qui est monté de maniere fixe sur un cadre de support. Le cadre de support 14, qui se compose de parties vissées, ne doit pas être necessairement autoporteur, car il prend appui essentiellement sur toute sa longueur sur la sole de la fente de la calotte. Le cadre de support 14 définit exactement l'horizon ou le profil de la voûte de la calotte.Le cadre de support 14 peut donc servir d'organe de guidage et d'appui à un engin d'abattage qui déblaie pratiquement toute la hauteur de la fente de la calotte sur le front de taille, à l'exception de la zone supérieure du faSte de la fente de la calotte, qui est formée par la ligne de chapeaux ou les chapeaux 9, qui lors de 1 t avance coupent de façon definitive le profil de la fente de la calotte. A cet effet, les chapeaux 9 avant sont pourvus, à leurs extrémités 15, côte front de taille, de lames 15 tranchantes (figure 2).

Le cadre de support 14, portant le convoyeur de déblaiement 13 et les unites de soutènement U placees derrière sont ripables independamment les uns des autres dans le sens de l'avance Ceci s'effectue à l'aide de dispositifs de ripage places entre le cadre de support et les différentes unités de soutènement, qui sont formés chacun par des vérins hydrauliques 16 et des tringles de guidage 17. Les verins de ripage 16 sont accouples dune part avec le cadre de soutènement et d'autre part avec le cadre de support.Des tringles de guidage 16 servent au guidage alterne entre le cadre de support 14 et les unites de soutènement U, dans le sens de l'avance. Dans le cas ou l'on a recours à un engin d'abattage, la distance de ripage du cadre de support correspond à 7a profondeur de coupe de cet engin. La figure 2 montre un engin d'abattage, passant sur le cadre de support 14 et qui est réalisé à la maniere d'une haveuse à rouleaux qui passe sur le convoyeur.

Derriere les unités de soutènement U se trouve, dans la fente en calotte en arc, déjà creusée, une paroi de coffrage frontal 18 (figures 2 et 5), qui est avantageusement constituée d'éléments de paroi associes aux differentes unités de soutènement, qui forment ensemble le coffrage frontal fermant frontalement le volume de coffrage de la fente de la calotte. Les elements de paroi, formant le coffrage frontal 18, qui sont avantageusement assemblés entre eux, prennent appui sur la sole de la fente de la calotte et sont déplaçables dans le sens de l'avance, à la maniere dune paroi glissante, sur la sole de la fente en calotte.Chaque élément de paroi du coffrage frontal 18 est relié dune part avec le cadre de base 7 de l'unité de soutènement U associée, d'une part par des tringles de guidage 19, s'étendant dans le sens de l'avance et d'autre part, par un verin de coffrage frontal 20 hydraulique.En même temps, les éléments de la paroi de coffrage frontal 18 sont reliées, dans la zone superieure, par deux verins de coffrage frontal 21, avec la ligne de chapeaux BS de l'unité de soutènement correspondante. I1 est bien évident que le nombre des verins de coffrage frontal , associés à chaque unité de soutènement U, ainsi que le nombre des tringles de guidage 19 correspondantes, peut être différent suivant la construction de l'unité de soutènement.

La paroi de coffrage frontal 18 est conçue à la maniere d'une paroi d'écartement hydraulique, de hauteur variable, qui peut être fixée dans la fente de la calotte et ce entre la sole de la fente et les chapeaux 11 arrière, qui pénètrent dans le volume de coffrage arriere, en recouvrant la paroi de coffrage frontal.Chaque element de la paroi de coffrage frontal 18 est constitué d'une partie inférieure, prenant appui sur la sole et d'une partie de paroi de levage 22 mobile, qui peut être ajustee, par actionnement d'un ou de plusieurs verins de levage 23 hydrauliques, à partir du bas, contre le chapeau 11 arrière, ce qui fait que l'élément de la paroi de coffrage frontal 18 peut être serre entre la sole de la fente en calotte et le faîte ou la face inférieure des chapeaux 11 arriere, et ce également dans la position dans laquelle les vérins de coffrage frontal 20, 21 sont totalement introduits et les unités de soutènement U peuvent être deplacées, suivant la progression du percement, en plusieurs pas et successivement. Par relâchement des verins de levage 23, la paroi de coffrage frontal 18 peut être introduite suffisamment pour que ses éléments n' aient plus de contact avec la ligne de chapeaux 11, de sorte que la paroi de coffrage frontal peut suivre sans problème le soutènement, dans le sens de l'avance, l'aide des vérins de coffrage frontal 20 et 21. Les vérins de coffrage frontal 20 et 21 sont avantageusement des vérins hydrauliques à double effet dont la course est plusieurs fois superieure à celle des vérins de ripage 16.

Le fonctionnement du dispositif suivant l'invention ressort en particulier de la figure 6 dans laquelle la dernière portion de bétonnage dans laquelle le béton est déjà suffisamment durci, est désignée par
Mn et la portion de bétonnage suivante, par Mnsl.

La position 1 de la figure 6 représente l'engin d'abattage, travaillant au front de taille, excavant celui-ci de la profondeur de coupe e . Dans la position 2, l'unité de soutènement U est ripée de la distance de coupe e dans le sens de l'avance, ce qui, comme il a été dit, s'effectue à l'aide du dispositif de ripage 16, 17 et/ou des vérins de coffrage frontal. Lors de cette opération de ripage, la lame 15 de la ligne de chapeaux pénètre dans la zone de faute dans le matériau du sol et ameublit celui-ci, au-dessus du niveau de coupe de l'engin d'abattage ce qui fait que la fente de la calotte est libérée sur toute sa hauteur.

Pour le ripage de l'unité de soutènement U, les vérins de levage 23 contre les éléments de la paroi du coffrage frontal 18 ainsi que les étançons 12 se trouvant au-dessous des chapeaux 11 arrière, sont relâchés. Les vérins de coffrage frontal 20, 21 sont ensuite sollicités dans le e sens de déploiement, de sorte qu'ils déplacent l'unité de soutènement U concernée, dans le sens de l'avance (position 2 de la figure 6). Dans ce cas, les vérins de coffrage frontal 20, 21 prennent appui contre la paroi de coffrage frontal 18 qui est maintenue par les vérins de coffrage frontal 20 et 21 de toutes les autres unites de soutènement U et qui donc peut former la butée d'avance pour l'unité de soutènement à riper.

Le cycle de ripage décrit ci-dessus est renouvelé (pos. 3) jusqu a ce que l'unité de soutènement concernée atteigne la position 4 représentée dans laquelle les vérins de coffrage frontal 20 et 21 sont totalement extraits. Dans cette position, tous les vérins de levage 23 sont rentrés, de sorte que lorsque les vérins de coffrage frontal 20 et 21 sont soumis à la pression dans le sens de l'introduction, la paroi de coffrage frontal 18 est tirée vers l'avant, dans le sens de l'avancement, de la distance de la nouvelle portion à bétonner Mn+l (pos.

5). Les vérins de levage 23 sont ensuite à nouveau actionnés et la paroi de coffrage frontal 18 est serrée dans sa position.

Lors de l'opération de ripage, les unités de soutènement U sont guidées au moyen des tiges de guidage 17 avant et des tiges de guidage 19 arrière et éventuellement aussi au moyen d'autres organes de guidage 32, représentés sur la figure 7, qui sont prévus sur la partie rigide de la ligne de chapeaux, donc sur les chapeaux 9. Les vérins de ripage avant 16 peuvent faciliter le ripage des unités de soutènement
U, le cadre de support A formant la butée. Mais par ailleurs les vérins de ripage 16 peuvent aussi neutre utilisés que pour l'avance du cadre de support 14 avec le convoyeur de déblaiement 13.

La figure 6 représente, dans la position 5, la paroi de coffrage frontal avant le bétonnage. Comme le montre la figure 1, il est prévu des pompes à béton 24 qui se trouvent dans la zone déjà excavée du tunnel. Le béton, mis en circulation par les pompes à béton 24, est mis en oeuvre par des conduites de pompe 25 menant à la paroi de coffrage frontal 18 et à travers celleci, dans le volume de coffrage situe à l'arrière de la paroi de coffrage frontal. En même temps, le béton est transporte par les pompes à béton 24, par l'intermédiaire des conduites 25, vers le front de taille des galeries secondaires 1, où leur radier est bétonné.

Il est bien entendu que la longueur des portions de betonnage peut être différente.

Indépendamment de la longueur des portions de bétonnage, il faut toujours que les chapeaux 11 arrière des unités de soutènement restent appuyés sur les portions de béton réalisées auparavant, déjà durcies, comme le montre la figure 6, en position 5.

Le système decrit ci-dessus permet aussi, apres mise en oeuvre des coffrages dans les galeries secondaires 1, de compacter le béton frais de la portion de betonnage, mis en oeuvre dans le volume de coffrage, à l'aide de la paroi de coffrage frontal, suffisamment pour qu'il ne reste aucun point non bétonné.

Pour le guidage et la commande du dispositif de percement de la fente en calotte, il est possible de prévoir deux systemes différents. Dans un système, on a un guidage à peu près rigide du cadre de support à côté de convoyeurs de déblayage, tandis que dans le second système, il est possible de faire varier la position du cadre de support, cest- -dire horizontalement et verticalement aussi. Mais il est possible aussi d'utiliser simultanément les deux systèmes.

Dans le premier système, on monte, selon les figures 1 et 3, dans les galeries secondaires 1, des organes de guidage 26 qui guident le cadre de support 14 et donc l'ensemble de l'équipement pour le percement de la fente de la calotte. Les organes de guidage 26 sont fermement ancrés dans la sole de la galerie ; ils sont constitués de parties, qui apres passage du cadre de support 14, sont démontées puis raccordées à nouveau à l'avant, aux organes de guidage ancrés.

Dans le deuxième système, le cadre de support 14 est relié avec le cadre de base 7 des unités de soutènement U selon la figure 7, dune part par des vérins de réglage 27 et d'autre part par des vérins de commande 28. A laide des vérins de réglage 27, inclines par rapport à la direction longitudinale du cadre de support 40 et par rapport au sens d'avance et en sens contraire les uns vers les autres, le cadre de support 14 peut être déplace dans sa direction longitudinale, au choix vers la droite ou vers la gauche, tandis qu a l'aide des vérins de commande 28, inclinés dans le plan vertical, l'ensemble du cadre de support peut etre commandé dans sa position en hauteur, par basculement. Les vérins de réglage 27 et les vérins de commande 28 n'ont besoin d'être actionnés que pour exécuter les mouvements de commande cités.

Dans la forme de realisation selon les figures 1 à 7, les unités de soutènement U présentent une ligne de chapeaux dont les chapeaux 9 et 11. sont réalisés dans une tôle ondulée (voir coupe Eo de la figure 2), pour conférer aux chapeaux un moment de résistance suffisamment grand. D'autre part, les chapeaux 11 arrière peuvent aussi être plats, comme le montre la figure 8. Il en va de même pour les chapeaux 9 avant des unités de soutènement. Dans la forme de réalisation selon la figure 8, la portion de longueur V arrière des chapeaux 11 arrière est légèrement plus épaisse que les chapeaux ondulés de la figure 2.En conséquence, lors de l'extraction des parties V des chapeaux 11 du volume de coffrage, il stouvre dans celui-ci une fente entre le béton et le sol dont la largeur est superieure à celle de la forme de réalisation de la figure 2. Il est recommandé de pourvoir le chapeau 11 de conduites 29 à travers lesquelles il est possible d'injecter dans la fente du matériau de remplissage, par exemple du mortier de béton ou similaire, de manière que lors du ripage de l'unité de soutènement, la fente soit comblée entre le béton et le sol.

Il est recommandé de pourvoir quelques éléments de la paroi de coffrage frontal de regards pouvant être fermés par des portes, afin de permettre l'inspection de la portion de bétonnage, à partir du volume de percement. La figure 5 représente des portes de passage 30 de ce type, dans les zones terminales côté galerie de la fente en calotte, sur les éléments de la paroi de coffrage frontal.

Selon la figure 7, il est possible de placer sur les lames 15, côte frontal, des chapeaux 9 avant, des éléments permettant au besoin d'obtenir un supplément réduit d'excavation, par exemple dans le cas dune variation de la pente du tunnel. Comme le montre la figure 7, il est possible aussi de rendre les lames 15 pivotantes sur les chapeaux 9, au moyen de dispositifs de réglage associés, tels que des vérins de réglage ou similaires.

Selon la figure 1, il est possible de pratiquer, à partir de la zone avant des galeries secondaires 1, des trous 31 devant la voûte en calotte à ériger, qui permettent de sonder le sol et/ou de le drainer et/ou de le consolider. Cette dernière opération est importante notamment lorsqu'il est probable que l'on traversera, lors des travaux de percement, des couches de sable non cohérentes ou des couches de sol présentant une faible cohesion.

Le dispositif décrit ci-dessus permet une reprise en sous-oeuvre pratiquement complète du sol sus-jacent au moyen des lignes de chapeau, associees aux unités de soutènement, qui s'étendent à partir du front de taille jusque dans la zone de la voûte en calotte bétonnée. L'ajustage des chapeaux 11 arrière par rapport au faute permet de creuser la fente de la calotte et de betonner sa voûte sans affaissement préjudiciable du terrain Les travaux de percement et de bétonnage peuvent être réalisés pratiquement indépendamment les uns des autres. Du béton coulé sur place peut dans ce cas être mis en oeuvre à partir du volume de percement, par plusieurs ouvertures d'alimentation réparties sur la longueur de la fente de la calotte, dans le volume de coffrage fermé par le coffrage frontal.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour creuser et bétonner une voûte en calotte dans des sols instables, en particulier pour la réalisation d'ouvrages en tunnel de grande section, avec un soutènement definitif assurant la fente de la calotte, déplaçable dans le sens du percement, qui est forme par des unites de soutènement definitif juxtaposees en rangee, caractérisé en ce qu'avec les unités de soutènement (U) ripables, il est accouple à l'arrière une paroi de coffrage frontal (18), déplaçable par rapport à celles-ci dans le sens du percement, par l'intermédiaire de cylindres de coffrage frontal (20, 21).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de coffrage frontal (18) est constituee d'éléments de paroi individuels, de préférence assembles entre eux.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi de coffrage frontal (18) est constituée dune paroi glissante, prenant appui sur la sole.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi de coffrage frontal (18) est constituée d'une paroi d'ecartement, reglable en hauteur au moyen de verins de levage (23) et pouvant être fixée dans la fente de la calotte.

5. Dispositif selon lune quelconque des revendications 1 à 4, caracterise en ce que les unités de soutènement (U) sont pourvues de chapeaux (11) arrière passant sur la paroi de coffrage frontal (18) et penetrant dans le volume de coffrage.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les chapeaux (11) arrière sont montes de manière à pouvoir pivoter vers le haut, dans des articulations (10).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les chapeaux (11) arrière se raccordent, de maniere à pouvoir pivoter en hauteur, à des chapeaux avant (9) des unités de soutènement et la paroi de coffrage frontal (18) est pourvue de parties de paroi de levage (22) qui sont ajustées au moyen de verins de levage (23), contre les chapeaux (11) arrière.

S. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les chapeaux (11) arriere sont soutenus a une certaine distance, derriere leurs articulations (10), par des etançons (12) hydrauliques des unites de soutènement (U} .

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les unités de soutènement (U) sont constitues d'un cadre de base (7), d'un montant (8) et du chapeau avant (9), assembles en une unité de construction rigide, le chapeau arrière (11) etant raccorde dans l'articulation (10), dans la zone arrière du chapeau avant (9).

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caracterise en ce que la paroi de coffrage frontal (18) est accouplée avec les unités de soutènement (U), par l'intermédiaire d'une tringlerie de guidage (19, 29).

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la paroi de coffrage frontal (18) est assemblée, par au moins un verin de coffrage frontal (20), avec le cadre de base (7) et par au moins un autre verin de coffrage frontal (21), avec la ligne de chapeaux des unités de soutènement (U)

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les unites de soutènement (U) sont raccordees, par des dispositifs de ripage (16, 17), à un cadre de support (14) portant un convoyeur (13), qui est adapté à la ligne en arc de la voûte de la calotte.

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le cadre de support (14) est constitué de parties de cadre rigidement assemblées, par exemple par vissage.

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caracterise en ce que les dispositifs de ripage (16, 17) sont constitues de vérins de ripage (16) hydrauliques et de tringleries de ripage (17).

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caracterise en ce que le cadre de support (14) est guidé à une extrémité sur des organes de guidage (26) qui se trouvent dans des galeries secondaires (1) latérales.

16. Dispositif selon lune quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu'il est monté entre les unites de soutènement (U) et le cadre de support (14), des vérins de réglage (27) déplaçant celui-ci dans sa direction longitudinale et/ou des vérins de commande (28) pour commander la hauteur du cadre de support.

17. Dispositif selon lune quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les verins de coffrage frontal (20, 21) sont des verins à double effet.

18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caracterise en ce que les verins de coffrage frontal (20, 21) ont une course qui est plusieurs fois supérieure à la course des verins de ripage (16) des dispositifs de ripage.

19. Dispositif selon lune quelconque des revendications 7 à 18, caractérise en ce que les chapeaux (9) présentent des lames (15), de préférence réglables, à leurs extrémités côté front de taille.

20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que des conduites d'injection (29) sont prévues sur les chapeaux (11) arrière.

21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 20, caractérisé en ce qu'un engin de d'abattage est guidé contre ou sur le cadre de support (14).

22. Procede pour creuser et betonner une voûte en calotte dans des sols instables, en particulier pour la réalisation d'ouvrages en tunnel de grande section, avec un soutènement définitif assurant la fente de la calotte, déplaçable dans le sens du percement, qui est forme par des unites de soutènement définitif juxtaposées en rangee, la voûte de la calotte étant bétonnée derrière le soutènement, caracterise en ce que le soutènement (U) est suivi, à la manière d'une paroi tractée, d'une paroi de coffrage frontal (18) fermant le volume de coffrage, laquelle est remorquee dans le sens du percement, de préférence après plusieurs pas en arrière des unités de soutènement (U).

23. Procédé selon la revendication 22, caractérise en ce luron utilise une paroi de coffrage (18) à fixer entre la sole de la fente de la calotte et les chapeaux pénétrant dans le volume d-e coffrage, des unités de soutènement (U), qui est tiree à l'aide de vérins de coffrage frontal (20, 21), reliant les unités de soutènement.

24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que les unités de soutènement sont ripees dans le sens du percement, à l'aide des verins de coffrage frontal (20, 21) prenant appui contre la paroi de coffrage frontal (

25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 22 à 24, caractérise en ce que le beton introduit dans le volume de coffrage est compacte, par l'intermédiaire de 7a paroi de coffrage frontal, à l'aide des vérins de coffrage frontal (20, 21) agissant contre la paroi de coffrage frontal (18).

26. Procéde selon l'une quelconque des revendications 22 à 25, caractérisé en ce que des galeries secondaires (1) latérales sont creusees avant le percement de la calotte et en ce que des piles en béton (4), soutenant le corps en calotte, sont mises en place en même temps que le betonnage de celui-ci, dans la zone des galeries secondaires et en ce que les déblais sont evacues par des convoyeurs de deblais (5), situés dans les galeries secondaires (l)ss convoyeurs qui transportent les deblais dans le volume du tunnel, par des moyens de convoyage intermédiaires (6), montés entre les piles (4).