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.SYSTEME DE DRAINAGE POUR CONSTRUCTIONS SOUTERRAINES ET DISPOSITIFS POUR SA REALISATION-
Il est souvent malaisé d'assurer le drainage des eaux du sous-sol le long des parois et sous le radier des cons- trustions souterraines d'une certaine longueur. tels que tunnels. métros, égoôts, mure de quai, ste....
Ce drainage est surtout délicat lorsque l'ouvrage souterrain est établi, non dans le sens de l'écoulement naturel des eaux souterraines, mais obliquement ou perpendioulairement à ce sens d'écoulement. Dans ce cas, 1*ouvrage souterrain constitue un barrage total ou partiel à cet écoulement.
La solution généralement adoptée consiste à établir sous le radier de l'ouvrage souterrain cule long des parois de celui-ci, des drains longitudinaux ou transversaux qui
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recueillent les eaux venant au contact de l'ouvrage.
Ces draina sont d'exécution difficile et coûteuse, surtout dans certains - terrains (sable boulant, sous-sol fort aquifère, ete,,,.). En outre, leur efficacité est souvent imparfaite et passagère.
La présente invention prévoit un système de drainage dont Inexécution est plus aisée et moins coûteuse, et dont l'efficacité est beaucoup plus grande et plus durable. la outre,, ce système est réalisé à l'aide de drains qui peu- ,vent être aisément renouvelés.
Ce système de drainage est applicable aussi bien le.long de rideaux de palplanches métalliques ou autres que lelong de parois, planes ou non, en béton, maçonnerie ou analogues.
Le système de drainage suivant l'invention consiste essentiellement à former, la.long des parois de la construction souterraine, des drains de préférence verticaux, mais qui pourraient également présenter une certaine inclinaison.
L'cau drainée peut être récoltée (p.ex. à travers des ouvertures prévues dans les parois le.long desquelles les drainages sont établis), dans des canalisations longeant la construetion et évacuée par pompage ou autrement.
Suivant l'invention chaque drain est constitué par une on plusieurs couches verticales de matériaux drainante, lesquelles couches se succèdent en s'écartant de la paroi de la construction.
Un drain suivant l'invention peut être établi en enfonçant d'abord dans le sol, à l'extérieur de et eontre la construction, un dispositif tel qu'une plaque, un caisson, un tube ou autre, de façon à délimiter une case qui est alors vidée et ensuite remplie de matériaux drainants, le dit dispositif étant finalement enlevé de façon à amener la couche extérieure de ces matériaux en contact direct avec le sol.
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Certains exemples d'exécution du système de drainage suivant l'invention et certains dispositifs pouvant être utilisés pour sa réalisation se trouvent déarits ci-après avec référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
Fig. 1 montre deux formes en plan de rideaux de palplan- ches métalliques; Fig. 2, 5, 14, 15, 18, 21, 23, 26, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, #5 montrent des vues en coupe horizontale de divers dispositifs placés contre un fragment de rideau de palplan- ches ondulé pour l'exécution d'un drain ;
fig. 8, 9, 10 et 11 montrent, avec Fig. 5 les diverses phases d'exécution d'un drain;
Fig. 4, 7, 17, 20, 22, 25 montrent des vues fragmentaires en coupe respectivement suivant les lignes 4-4, 7-7, 17-17, 20- 20, 22-22, 25-25 de Fig. 2, 5, 15, 18. 21 et 23;
Fig. 3, 6, 16, 19, 24 montrent des vues en coupe respes tivement suivant les lignes 3-3, 6-6, 16-16, 19-19, 24-24 de Fig. 4,7, 17, 20, 25.
Fig. 12 est une vue en élévation latérale d'un dispositif permettant la disposition des matériaux drainante en couches adjacentes de nature différente.
Fig. 13 est une vue en coupe suivant la ligne 13-13 de fig. 12. fig. 27 est une vue fragmentaire en coupe suivant la ligne 27-27 de fig. 26, fig. 36, 37 et 38 montrent des vues en coupe horizontale de trois dispositifs placés contre un fragment de rideau de palplanches plan,
Fig. 39, 41 et 43 sont des vues en coupe horizontale de trois variantes d'exécution d'un drain; et
Fig. 40 et 42 sont des vues fragmentaires en coupe res" pectivement suivant les lignes 40-40 de Fig. 39 et 42-42. de Fig. 41.
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En général, un rideau de palplanches métalliques présente, en plan 1*une des formes montrées en fig. 1.
Une telle forme permet d'établir le long du rideau, par des moyens simples et sans qu'on soit obligé de déblayer le terrain, des drainages verticaux, d'une composition parfaite et d'une grande capacité drainante. A cette fin, il suffit de battre le long du rideau, du coté où l'on désire établir les drainages, généralement à l'extérieur, un dispositif spécial qui ferme les cases rectangulaires ou trapézoïdales du rideau, de sorte qu'on puisse en enlever la terre et qu'on puisse y placer ensuite des matières drainans tes.
Suivant l'invention, un tel dispositif se compose, dans sa forme la plus simple, d'une planche ou plaque 50, de préférence en acier,, qui peut être munie de rebords soudés.
51 (Fig. 2 à 4), ou rivés à la plaque, p. ex. sous forme de sornieéres 52 (Fig. 5 à 10, 14 à 20). Ces rebords ont pour but d'éviter une déviation de la plaque 50 dans le sens parallèle au rideen 53 pendant le battage.
L'exécution d'un drain peut s'effectuer comme suit: On enfonce d'abord, p.ex. par battage, la plaque 50 contre le rideau 53 (Fig, 5). On opère alors la vidange de la oase délimitée par la plaque et le rideau (Fig. 8) et, âpres avoir introduit les matériaux drainants dans la dite case, on enlève finalement la plaque 50. Si l'on désire établir un drainage à travers deux ou plusieurs couches, on place dans la case vide une tôle 54 (Fig, 2) ou un système de deux ou plusieurs tôles de séparation 55, 56 (Fig. 9), de manière à établir deux ou plusieurs compartimente dans lesquels on place alors des matériaux drainants différents.
On relève ensuite les tôles de séparation, p, ex. au fur et à mesure de l'introduction des dits matériaux (Fig. 10). Après
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enlèvement de la plaque 50 le drain est terminé (Fig. il)., Les matériaux drainante de la couche située contre les rideaux sont les plus grossiers., ceux des couches suivantes deviennent de plus en plus fins.
Pour permettre l'évacuation de l'eau qui traverse le drain dans le sens des flèches (Fig. 11) il suffit de prévoir un certain nombre de trous dans les palplanobes du rideau 53 du côté de la couche drainante la plus grossière. Cette eau peut être récoltée dans des canalisations qui longent l'ouvrage et être évacuée par pompage ou autrement.
Le fonçage de la plaque 50 peut être facilité par lançage.
L'enlèvement du terrain entre la plaque et les palplan- ohes peut se faire soit par des moyens ordinaires de forage (sonde à clapet,, etc;;), soit au jet d'eau.
Le nettoyage des cases ainsi formées peut se faire utilement au jet d'eau.
Le relèvement des tôles de séparation 54, 55,, 56 peut se faire au fur et à mesure du remplissage de la case avec les matériaux drainants. Une longueur de quelques mètres (par exemple 3 à 5 mètres) suffit donc pour ces tôles. Le remplie- sage de la case s'effectue alors au moyen de tubes. Les dites tôles doivent être munies de supports pour les tenir exactement à la place désirée.
Les Fig. 12 et 13 montrent une solution pour la construction du système de séparation utilisable notamment dans le cas des fig. 2 à 11.
Les tôles 55,56 sont fixéesaux ailes de fers en U 57 qui peuvent servir à leur relèvement. Des cornières 58 fixées aux tôles,, assurent l'écartement entre les töles et la plaque 50 et la palplanche 53.
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Au besoins on peut relever la plaque 50 en même temps que le système de séparation, afin de diminuer l'effort nécessaire pour l'extraction de la plaque.
Les rebords 51, 52 mentionnés ci-dessus servent également à obtenir une raideur suffisante de la plaque 50 en vue du battage. Si l'on désire établir le drainage sur une grande profondeur, ce qui nécessite l'emploi d'une plaque relativement longue, on peut en outre prévoir des reborde ou cornières 59 à l'extérieur de la plaque (Fig. 14, 18 et 20). Comme montré en fig. 21, 22, la plaque peut être remplacée par une poutrelle 60 en double T2 sur chaque aile de laquelle on soude des cornières ou profilée appropriés 61.
Pour empêcher la déviation de la plaque, perpendiculai- rement au rideau, pendant le battage,, et assurer ainsi une bonne fermeture des joints entre la plaque et le rideau, on peut provoquer un serrage de la plaque contre les palplanches par le terrain situé.à l'extérieur de la plaque. A cet effet il suffit p, ex. de donner à l'extrémité inférieure de la plaque une légère inflexion 50& (Fig. 3, 4, 6 et 7) vers le coté dn rideau, ce qui provoquera un desserrement du terrain à l'intérieur de la plaque, et une légère compression du terrain à l'extérieur de la plaque.
Dans le cas de Fig. 21, 22 on peut prévoir une légère inflexion 60a de l'âme de la poutrelle, Cu bien on peut enlever, pendant lebattage. une partie ou la totalité du terrain compris entre la plaque 50 et le rideau 53,
Un effet à peu près identique peut être obtenu par une diminution de l'épaisseur de la plaque à son extrémité inférieure,* p. er. en prévoyant un biseau à celle-ci. Une solution très simple consiste à utiliser une plaque composée
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de deux ou plusieurs tôles 50, 50h (Fig. 15 à 20) dont seule celle du coté des palplanches s'étendra jusqu'au pied.
Les Fig. 23 à 25 montrent une variante du dispositif suivant Fig. 15 à 16. La double tôle avec cornières y est remplacée par une palplanche 62 et une tôle plate 63.
Dans les variantes montrées en Fig. 26 à 28, la plaque est remplacée par un caisson rectangulaire 64 ou demi-ciroulaire 65. Ces dispositifs permettent d'agrandir la surface drainante en contact avec le terrain naturel à drainer et de prévoir un plus grand nombre de couches drainantes. On augmente ainsi la capacité des drains, qui font saillie en dehors du plan extrême du rideau 53, et on peut utiliser, pour la dernière couche drainante, un matériau composé de très gros grains.
L'enlèvement du terrain à l'intérieur de ces caissons peut se faire de la façon qui fut indiquée ci-dessus pour le terrain compris entre la plaque 50 et les palplanches 53.
Des effets semblables peuvent être obtenue à l'aide des dispositifs montrés en Figures 29 à 33.
Le dispositif suivant Fig. 29 comporte une triple palplanche 66, munie de guides 67 pour éviter la déviation dans le sens du rideau 53.Le caisson suivant Fig. 30 se compose d'une triple palplanche 67 et d'une tôle plate 68.
Comme montré en Figs. 31 et 32, le caisson peut être remplacé par un tube 69 qui s'engage partiellement dans le creux du rideau 53, muni ou non de cornières 70 servant de guides dans le sens perpendiculaire au rideau.
Le caisson peut, comme montré en Fig. 33, être formé par assemblage de palplanches 71, de forme appropriée, et s'engager partiellement dans le creux du rideau 53.
L'emploi des dispositifs décrits ci-dessus n'exige la
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prévision d'aucune pièce spéciale coûteuse dans le rideau de palplanches même. On peut appliquer ces dispositifs pour exécuter des drainages le long de rideaux de palplanches déjà existants pour lesquels on n'avait pas envisagé, au moment de leur battage, d'établir de pareils drainages.
Suivant l'invention, on peut également établir des joints entre les plaques ou les caissons et le rideau de palplanches, en prévoyant sur celui-ci des griffes ou analogues dans les- quelles s'engagent les bords de la plaque ou du caisson. Ces griffes peuvent être constituées par des cornières 72 (Fig. 34) ou des crochets 73 (fig. 35) qui sont soudés ou rivés aux pal- planches du rideau 53 et maintiennent rigoureusement en place les bords de la triple palplanche 74 et du caisson 75. Dans ce cas, il convient de battre la plaque ou le caisson s imultané- ment avec les palplanches auxquelles ils seront liés.
Les guides 72, 73 peuvent être remplacés par des joints identiques aux joints 53a du rideau. Ils peuvent s'étendre sur toute la hauteur du caisson ou être remplacés par un certain nombre de griffes ou crochets répartis sur la hauteur de celui- ci.
Le système de drainage suivant l'invention peut également être appliqué lorsque le rideau se compose de palplanches d'une antre forme que celles montrées en Fig. 1, notamment de pal- planches plates (types "Lackawanna" , "Simpler", "Universal", etc..) tel que montré en 76 (Fige' 36 et 38) et 77 (Fig. 37).
Dans ce cas, les drains doivent faire saillie en dehors du rideau et être établis à l'aide d'un caisson de capacité con- venable. On peut notamment utiliser une triple palplanche ondu" lée 78 (Fig, 36), un demi-tube 79 à cornières 80 (Fig. 37)., ou une poutrelle en double T 81, dont les borda extérieurs des ailes sont réunis par une tâle 82, (Fig, 38) de manière à
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former un caisson à deux compartiments convenant pour l'exécution d'un drain à deux couches drainantes.
Il est bien entendu que, dans tous les exemples décrits, on peut modifier le nombre de couches distinctes du drain en changeant le nombre de tôles de séparation dont l'emplacement est indiqué en traits interrompus dans les dessins.
Il va de soi,, que l'invention s'étend également à l'exécution de drainages le long de parois non composées de palplan- chas,. par exemple de parois en béton armé , maçonnerie , etc.. , de murs de quai, tunnels ou autres. Des dispositifs similaires à ceux montrés en Fige. 36 à 38 conviennent dans ce cas. Il est intéressant de noter que l'invention permet aussi le renouvellement aisé de drainages existants qui avaient été originalement exécutée dans la fouille ouverte pour la construction des parois en question.
Le système de drainage suivant l'invention peut être appliqué dans tous les cas où l'on désire drainer le terrain le long d'une construction souterraine provisoire ou définitive et notamment dans les cas ci-après
1 - drainage du terrain des deux côtés d'une fouille blindée par deux rideaux de palplanches: il suffit de capter l'eau des différents drains par des ouvertures ménagées dans les palplanches à la hauteur appropriée et de l'évacuer par des moyens ordinaires (systéme Be conduites ouvertes ou fermées et dispositifs de pompage).
Cette, application présente un intérêt spécial partout où la présence de couches d'argile entrave ou empêche le drainage du terrain vers le bas, soit vers la fouille même, soit vers des puits filtrants.
2 - Drainage du terrain le long de constructions défi- nitives, au cas où l'on désire abandonner dans le sous-sol les rideaux de palplanches qui ont servi comme blindage des fouilles
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(tunnels, égouts, etc..)*
Dans ce cas, le système indiqué constitue la seule solution vraiment efficace. Des ouvertures ménagées dans les palplanches présenteront toujours une surface drainante très limitée par rapport à la section d'écoulement du terrain à drainer, et si on les met directement en contact avec le terrain naturel, c'est-à-dire sana l'intermédiaire de drains spéciaux à, l'extérieur des palplanches, ils n'auront qu'une capacité drainante insuffisante,qui s'élèvera tout au plus à quelques pourcent de la capacité du système de drains décrit ci-dessus.
Par rapport à tout système de drainage à établir à l'intérieur des palplanches (soit avec enlèvement, soit avec abandon de celles-ci dans le terrain), notre système présente, en outre, l'avantage important de permettre de descendre les drain: jusqu'au pied des palplanches, c'est-à-dire à un niveau beaucoup plus bas que le fond de la fouille, ce qui n'est pas possible pour un drainage exécuté dans la fouille même.
3 - Drainage du terrain derrière des murs de quai ou des murs de soutènement composés d'écrans de palplanches métalliquel.
40 - Drainage du terrain le long d'égouts drainants, de collecteurs drainants et de galeries drainantes pour captages d'eau.
Le système suivant l'invention présente en général les avantages suivants : a) Il permet de constituer des drainages conçus selon toutes les règles de l'art, c'est-à-dire bien adaptés an terrain à drainer et présentant les meilleures garanties possibles en ce qui concerne leur efficacité pendant des périodes de longue durée. b) Il permet de donner aux drainages une capacité très
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grande. Le nombre des drains dépendra des circonstances rencontrées. Dans bien des cas,il suffira de les prévoir en des endroits très espacés.
Mais, si nécessaire, on peut les rap- procher de façon à former une surface drainante quasi-continue sur toute la longueur de la construction. c) Il permet de renouveler les drains lorsque ceux-ci commencent à se colmater.
Ceci est très important, car un drainage, sibien conçu et exécuté qu'il puisse être, présente toujours certains risques de colmatage après une période plus ou moins longue. Pour les constructions permanentes pour lesquelles on désire se fier à des drainages, il est donc d'une importance primordiale de pouvoir les renouveler plus tard. Dans bien des cas on a eu des déboires sérieux dus au fait qu'on n'a pas tenu compte de cette condition essentielle.
Dans le système suivant l'invention, le renouvellement se fait d'une façon très simple, en opérant de la même façon que lors de l'établissement des drains: on bat de nouveau des plaques ou des caissons , on nettoie les cases ainsiformées qu'on remplit de nouveau de matériaux propres. d) Le coût des drains est peu élevé. Les matériaux drainants, qui peuvent comprendre uniquement du sable et du gravier tamisé, sont peu coûteux.
Dans les réalisations envisagées ci-dessus, on a envisagé que le cas où l'évacuation de l'eau de drainage s'opère directement à travers les palplanches par des ouvertures ménagées dans celles'*ci.
Au besoin, on poutaméliorer cette évacuation en plaçant dans la dernière couche drainante un tube filtrant 83 (Fige. 39, 40)s'étendant sur toute la hauteur du drain et aboutissant à une seule ouverture dans la palplanche adjacente, ou bien un
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demi-tube filtrent 84 (Fige. 41-42) s'appuyant contre cette palplanche, laquelle reste, dans ce cas , munie d'une série d'ouvertures 85.
En donnant à ces tubes filtrants des dimensions suffisantes pour y placer des conduites d'aspiration ou des pompes immersibles, on pourra les employer comme puits filtrante 86 (Fige 13), par exemple lors de l'exécution des travaux pour rabattre la nappe aquifère tant à l'intérieur qu'à l'extérieur des rideaux.
Cette dernière solution permet d'économiser des forages pour le placement des puits filtrants. Elle est très pratique dans le cas où la limite du chantier disponible se trouve très près du rideau de palplanches.