CH642141A5 - Passage souterrain et procede de construction de ce passage. - Google Patents
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Description
La présente invention se rapporte à un passage souterrain présentant une structure en béton armé entourant la section droite de son espace libre et à un procédé de fabrication de ce passage.
La construction de passages souterrains, notamment sous des voies de circulation en service, routes ou chemins de fer, pose des problèmes du fait que la circulation doit pouvoir se poursuivre pendant les travaux. Cette construction nécessite de multiples précautions et en particulier impose un ralentissement du trafic, notamment celui du trafic ferroviaire.
On a déjà proposé, dans le brevet CH N° 442404, de former une structure creuse en béton armé présentant une forme parallélépipédi-que ouverte axialement et dont la section droite correspond à celle du passage souterrain. Le bord avant de cette structure est conformé avec une arête tranchante de manière à pouvoir l'enfoncer dans le sol sur une certaine longueur à l'aide de vérins. Ensuite, la portion du sol comprise à l'intérieur de cette structure creuse est excavée. Une fois que l'excavation a atteint l'extrémité avant de la structure en béton armé, celle-ci est une nouvelle fois enfoncée d'une certaine longueur puis excavée, et ainsi de suite jusqu'au percement complet du passage.
Si cette solution est censée résoudre les problèmes inhérents au percement d'un passage souterrain sous une voie de circulation en service en évitant le ralentissement du trafic pendant les travaux, sa mise en œuvre nécessite des moyens considérables, notamment une installation de vérins de grande puissance ainsi que des ouvrages capables de servir d'appui à ces vérins. L'avance continue de la structure en béton armé pose en outre des problèmes de longueur de vérins, la structure creuse avançant alors que les ouvrages servant d'appui restent fixes. En outre, la pression nécessaire est considérable, compte tenu de la surface de frottement qui croît au fur et à mesure de l'enfoncement de cette structure. Par conséquent, cette solution pose des problèmes de mise en œuvre assez complexes qui rendent sa réalisation coûteuse en raison des travaux supplémentaires occasionnés par les ouvrages servant d'appui aux vérins. S'il est indéniable qu'une telle solution permet de résoudre le problème du percement d'un passage sous une voie de circulation en service sans ralentissement important du trafic, c'est donc au prix de difficultés pratiques non négligeables et donc d'une augmentation des coûts de construction.
Le but de la présente invention est de remédier au moins en partie à ces inconvénients et d'offrir par la même occasion une solution techniquement intéressante par elle-même, aussi bien pour réaliser des passages souterrains sous des voies de circulation en service que pour le percement et la construction de n'importe quel autre passage souterrain.
A cet effet, la présente invention a tout d'abord pour objet un passage souterrain présentant une structure en béton armé entourant la section droite de son espace libre, caractérisé par le fait que cette structure comprend, d'une part, des éléments tubulaires de coffrage perdu et, d'autre part, des éléments de coffrage perdu tangents à ces éléments tubulaires, délimitant la face interne de ladite structure et des éléments de coffrage perdu reliant les éléments tubulaires voisins deux à deux, délimitant au moins partiellement la face externe de cette structure, et par le fait qu'il comprend une série d'entretoises réunies en forme de cadres s'étendant à l'intérieur de cette structure dans des plans respectifs correspondant à des sections droites réparties sur toute sa longueur.
Cette invention a également pour objet un procédé de construction de ce passage souterrain, caractérisé par le fait que l'on enfonce successivement, en tournant autour de la section droite de son espace libre, lesdits éléments tubulaires et lesdits éléments de coffrage perdu reliant ces éléments tubulaires, d'une certaine longueur, et l'on répète, si besoin est, ce cycle jusqu'à ce que la longueur totale corresponde à celle du passage, on remplit lesdits éléments tubulaires de béton armé, on excave l'espace délimité par ces éléments tubulaires et les éléments de coffrage perdu les reliant, on pose lesdits cadres au fur et à mesure que ledit espace est excavé, on insère les éléments de coffrage perdu entre ces cadres et ces éléments tubulaires et on remplit de béton armé les espaces délimités par les éléments de coffrage perdu reliant les éléments tubulaires et ceux qui leur sont tangents.
Les avantages découlant de cette invention sont nombreux.
Parmi ceux-ci, il faut noter le fait de former une enveloppe autour de la section droite du passage et sur toute sa longueur, avant de l'exca-ver, la formation de poutres de béton sur toute la longueur du passage précédant l'excavation et la pose d'entretoises au fur et à mesure de cette excavation. Les différents éléments tubulaires destinés à former les coffrages des poutres longitudinales sont enfoncés séparément. Le fait d'enfoncer ces éléments tubulaires de coffrage perdu en acier permet d'utiliser une technique de battage qui présente sur les vérins l'avantage de ne pas nécessiter de structure d'appui, l'énergie utilisée étant l'énergie cinétique d'une masse animée d'un mouvement alternatif, à l'instar de la technique bien connue d'enfoncement de palplanches.
Les avantages apparaîtront encore à la lecture de la description d'une forme d'exécution de l'invention qui va suivre, illustrée sché-matiquement par le dessin annexé.
La fig. 1 illustre une coupe longitudinale d'une forme d'exécution d'un passage souterrain.
La fig. 2 est une vue selon II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue de détail en élévation latérale illustrant une phase du procédé.
Les fig. 4 et 5 illustrent deux variantes d'un détail constructif.
La fig. 6 est une vue en élévation d'un autre détail.
Le passage souterrain 1, illustré par les fig. 1 et 2, comporte une structure en béton armé 2 entourant la section droite de ce passage 1.
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Cette structure en béton armé est formée, d'une part, à l'intérieur d'éléments tubulaires 3 servant de coffrages perdus, s'étendant longi-tudinalement au passage 1 et répartis autour de sa section droite, comme illustré par la fig. 2. D'autre part, cette structure est délimitée intérieurement par un coffrage perdu 4 tangent aux éléments tubulaires et formé par des profilés métalliques protégés contre la corrosion et extérieurement, par des palplanches 5 dont les bords longitudinaux présentent des profils 5a engagés dans des glissières longitudinales 6 fixées dans des positions sensiblement diamétralement opposées contre la face externe de chaque élément tubulaire 3. Des entretoises 7, assemblées en forme de cadres sensiblement équidis-tants disposés à l'intérieur de la structure en béton armé 2, s'étendent dans des plans respectifs correspondant à la section droite du passage 1. Les parois latérales et le plafond de ce passage sont formés par des tôles profilées 8 fixées à l'intérieur des entretoises 7 en forme de cadres. Le fond du passage reçoit un radier recouvert d'un revêtement 9.
Le procédé de construction de ce passage consiste à enfoncer tout d'abord les éléments tubulaires 3 et les palplanches 5 à la suite les uns des autres sur une certaine longueur. Les éléments tubulaires 3 et les palplanches 5 peuvent d'ailleurs être dimensionnés de la longueur correspondant à la longueur d'enfoncement désirée, par exemple 10 à 12 m. Les glissières 6 et les bords 5a des palplanches 5 sont engagés mutuellement pour assurer leur guidage au fur et à mesure de leur enfoncement dans le sol. Cet enfoncement est réalisé à l'aide d'un appareil pneumatique de battage horizontal 10 illustré schématiquement par la fig. 3. Cet appareil comprend un cylindre renfermant un piston libre de 20 à 160 kg entraîné selon un mouvement alternatif à une fréquence comprise entre 320 et 460 Hz suivant le modèle, alimenté avec de l'air sous pression fourni par un compresseur 12, à une pression de 6 bar. La consommation d'air est comprise entre 1 et 6 m3 /min et la force développée est comprise entre 7 et 85 kpm. Le diamètre du cylindre renfermant le piston est de 70 à 155 mm suivant le modèle, et son extrémité se termine par un cône d'adaptation 11 à l'élément tubulaire 3 compris entre 140 et 400 mm de diamètre. Cet appareil de battage, de construction soviétique, existe en quatre modèles vendus en Suisse par la maison R. Lehmann AG, 8606 Werrikon b/Uster, sous les références I.P. 60,
I.P. 4605, I.P. 4603 et I.P. 500. Pour l'enfoncement des éléments tubulaires 3, dans cet exemple des tubes d'acier de 200 mm de diamètre, de 12 m de longueur et de 4,5 mm d'épaisseur de paroi, on positionne l'appareil 10 dans le prolongement de l'axe longitudinal d'un élément tubulaire 3 et on applique le cône 11 contre l'extrémité de cet élément tubulaire 3, par exemple à l'aide de câbles tendeurs 13 ancrés dans le sol et crochés autour de la base du cône d'adaptation
II. On alimente alors l'appareil 10 en air comprimé fourni par le compresseur 12. Dès les premiers battements, le cône d'adaptation se coince dans l'ouverture de l'élément tubulaire 3, de sorte que les câbles tendeurs 13 deviennent inutiles.
Différentes variantes sont possibles. On peut laisser l'extrémité avant de l'élément tubulaire 3 ouverte, auquel cas la terre remplit l'intérieur de cet élément tubulaire au fur et à mesure de son enfoncement. Suivant la nature du sol et la longueur du passage à percer, on peut munir l'extrémité avant de cet élément tubulaire 3 d'un couvercle conique 14 (fig. 4), ce qui évite de devoir enlever la terre de l'intérieur de cet élément tubulaire 3 par la suite. Enfin, on a montré
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en fig. 5 une autre variante, selon laquelle l'extrémité avant de l'élément tubulaire 3 est entourée d'une bague 15 destinée à découper dans le sol un trou de diamètre légèrement supérieur à celui de l'élément tubulaire 3, ce qui permet de réduire les forces de frottement et est utile en particulier pour le percement de passages relativement longs.
Une fois qu'un élément tubulaire 3 a été partiellement enfoncé, on dispose une palplanche 5 en engageant son rebord profilé 5a dans une des glissières soudées le long de l'élément tubulaire. On remplace, à l'avant de l'appareil 10, le cône d'adaptation 11 par un gabarit à fente 16 (fig. 6) destiné à recevoir le bord arrière de la pal-planche 5, et celle-ci est enfoncée de la même manière que l'élément tubulaire 3. Dans cet exemple, l'entre-axe des éléments tubulaires 3 est de 65 cm.
Ainsi on enfonce successivement, partiellement, chaque élément tubulaire 3 et chaque palplanche 5 alternativement, jusqu'à ce que toute la section droite du passage souterrain 1 soit délimitée par cette structure.
Au cas où la longueur du passage excède celle des éléments tubulaires 3 et des palplanches 5, on ajoute un second élément tubulaire et une seconde palplanche bout à bout à chaque élément tubulaire et à chaque palplanche enfoncés lors de la précédente opération de battage. Dans ce cas, ces éléments tubulaires et ces palplanches sont soudés dans le prolongement les uns des autres. Une telle opération peut être répétée plusieurs fois, jusqu'à l'obtention du passage de longueur désirée.
L'opération suivante consiste à vider les éléments tubulaires 3 au cas où ceux-ci ne seraient pas munis d'un couvercle conique 14 tel que celui illustré par la fig. 4. A cet effet, on utilise avantageusement un jet d'eau sous pression qui permet de fluidiser la terre et de l'entraîner à l'extérieur du conduit tubulaire. On peut aussi utiliser de l'air comprimé ou pousser le bouchon de terre à l'aide d'un piston.
Une fois les éléments tubulaires 3 vidés, on introduit un ferrail-lage et on injecte du béton sous pression. Après la prise de celui-ci, on commence l'excavation de la terre comprise à l'intérieur de l'espace délimité par les éléments tubulaires 3 et les palplanches 5. Au fur et à mesure de l'excavation, on place les entretoises 7 assemblées en forme de cadres espacés de 1 m dans cet exemple. Les poutres de béton armé formées dans les éléments tubulaires 3 et les entretoises 7 sont calculées pour résister aux sollicitations qui s'exercent sur cette structure pendant l'excavation du passage. Une fois cette opération terminée, on insère le coffrage perdu 4 entre les cadres 7 et les éléments tubulaires 3, on introduit ensuite un ferrail-lage dans les espaces ménagés entre les palplanches 5 et les éléments de coffrage 4 et on injecte du béton pour remplir ces espaces et compléter ainsi la structure de béton armé. La structure résistante est ainsi terminée et il reste à réaliser l'habillage à l'aide des tôles 8 fixées à l'intérieur des entretoises et à revêtir le fond d'un radier recouvert d'un revêtement 9.
La réalisation du passage souterrain objet de l'invention ne demande donc aucun ouvrage accessoire particulier, si ce n'est des supports pour les éléments tubulaires et des palplanches au cours de la phase initiale du processus de battage. A titre d'indication, l'avance des éléments tubulaires par battage est compris entre 8 et 12 cm/min, de sorte qu'un élément tubulaire de 12 m peut être enfoncé en environ 2 h.
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Claims (4)
1. Passage souterrain présentant une structure en béton armé entourant la section droite de son espace libre, caractérisé par le fait que cette structure comprend, d'une part, des éléments tubulaires de coffrage perdu et, d'autre part, des éléments de coffrage perdu tangents à ces éléments tubulaires, délimitant la face interne de ladite structure et des éléments de coffrage perdu reliant les éléments tubulaires voisins deux à deux, délimitant au moins partiellement la face externe de cette structure et par le fait qu'il comprend une série d'en-tretoises réunies en forme de cadres s'étendant à l'intérieur de cette structure dans des plans respectifs correspondant à des sections droites réparties sur toute sa longueur.
2. Passage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la face externe de chaque élément tubulaire présente des glissières longitudinales diamétralement opposées et que les bords longitudinaux des éléments de coffrage perdu reliant ces éléments tubulaires sont conformés pour venir en prise avec ces glissières.
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REVENDICATIONS
3. Procédé de construction du passage souterrain selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on enfonce, en tournant autour de la section droite de son espace libre, lesdits éléments tubulaires et lesdits éléments de coffrage perdu reliant ces éléments tubulaires, d'une certaine longueur, et l'on répète, si besoin est, ce cycle jusqu'à ce que la longueur totale corresponde à celle du passage, on remplit lesdits éléments tubulaires de béton armé, on excave l'espace délimité par ces éléments tubulaires et les éléments de coffrage perdu les reliant, on pose lesdits cadres au fur et à mesure que ledit espace est excavé, on insère les éléments de coffrage perdu entre ces cadres et ces éléments tubulaires, et on remplit de béton armé les espaces délimités par les éléments de coffrage perdu reliant les éléments tubulaires et ceux qui leur sont tangents.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on enfonce lesdits éléments tubulaires ouverts à leurs deux extrémités et qu'on les vide à l'aide d'un fluide sous pression avant de les remplir de béton armé.
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