EP0203242A1 - Procédé et dispositif pour la réalisation d'un soutènement continu d'un souterrain - Google Patents

Procédé et dispositif pour la réalisation d'un soutènement continu d'un souterrain Download PDF

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EP0203242A1
EP0203242A1 EP85401061A EP85401061A EP0203242A1 EP 0203242 A1 EP0203242 A1 EP 0203242A1 EP 85401061 A EP85401061 A EP 85401061A EP 85401061 A EP85401061 A EP 85401061A EP 0203242 A1 EP0203242 A1 EP 0203242A1
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EP
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sleeves
grout
cement
frames
felt
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Withdrawn
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EP85401061A
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German (de)
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Inventor
Jacques c/o E.G.C.E.C. Gabriel
Henri c/o E.G.C.E.C. Poliakoff
Jean-François c/o E.G.C.E.C. Therond
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Original Assignee
Migec
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/14Lining predominantly with metal
    • E21D11/15Plate linings; Laggings, i.e. linings designed for holding back formation material or for transmitting the load to main supporting members
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/14Lining predominantly with metal
    • E21D11/15Plate linings; Laggings, i.e. linings designed for holding back formation material or for transmitting the load to main supporting members
    • E21D11/157Laggings making use of fluid cushions, e.g. the fluid containing a hardenable material

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device making it possible to provide continuous support for an underground passage, by means of a support structure involving elements such as support frames or hangers placed near the wall of the underground passage.
  • this method uses a sleeve which is placed on the support structure, in the space between said structure and said wall. It then consists in filling this sleeve with a compound based on cement and water which makes it possible, as a result of the setting of the cement, to block the ground over the entire periphery of the support structure.
  • the invention therefore aims to eliminate these drawbacks. It proposes a process which also allows, thanks to the nature of the handle and the composition of the cement compound used, the use of low pressure pumps which are less important (in particular in weight, volume and cost) than concrete pumps. conventional and which, however, contrary to what one could foresee, allows to obtain a good homogeneity of the application of the sleeve on the ground as well as an accelerated setting of the cement accompanied by a very good mechanical resistance.
  • this method for producing a continuous support in an underground by means of a support structure involves a sleeve, made of water permeable material which is placed on the support structure, in the space between said structure and said wall, and into which is injected a cement-based compound which , as a result of its grip, allows the ground to be blocked at the periphery of the support structure.
  • this process is more particularly characterized in that the cement-based compound consists of a cement slurry having a water / cement ratio suitable for allowing its injection into the sleeve by means of a low pressure pump, of the order of 4 to 6 bars, this grout further comprising an adjuvant capable of accelerating its setting while quickly giving it good mechanical strength, and in that said handle is made of felt with three-dimensional texture and high filtering power allowing rapid extraction of excess water from the grout during injection, while ensuring retention inside the sleeve of the cement and the adjuvant.
  • the required mechanical resistance of the sleeve allows the use of a material (felt ) particularly well suited for ensuring rapid removal of excess water from the grout during injection, so that there will then remain in the grout only the amount of water necessary to ensure the setting of the cement and only this will avoid shrinkage phenomena.
  • the adjuvant used may consist of a powder such as a powder of volcanic rock.
  • FIG. 1 only the end of the gallery 1 close to the front 2 has been shown.
  • This gallery 1 is equipped with a support structure comprising a plurality of transverse frames C l , C 2 , C 3 , C n-1 , C n connected to each other by spacers of which only the upper spacer E or carrier has been shown.
  • Each of these frames C 1 ..., C n comprises a curved upper part or cap CH 1 ..., CH on which removable feet P 1 , P n are fixed.
  • On each of these frames, except the last (n), is placed a sleeve M 1 , M n-1 into which a cement grout has been injected which ensures a homogeneous mechanical connection between the frame and the wall of the underground.
  • Mesh panels G 1 , G2, G n-1 ' with suitable meshes, are placed between the frames C 1 , C n-1 to prevent the falling of small blocks.
  • the terrain is temporarily supported by two or three pneumatic cushions C p1 placed on the spacers E between the last C n and l '' penultimate C n-1 frames. These pneumatic cushions C p1 are only removed when the sleeve M n is injected into the frame C n which was the last at the front, before the next advancement.
  • the first step From the state of the underground illustrated in FIG. 1, the first step, with a view to its advancement, consists in drilling the front 2 and mining over a length 1 of around lm50.
  • caps CH n + 1 ′ CH n + 2 are applied with the spacers E and the mesh panels G n + 1 , G n + 2 .
  • Pneumatic cushions Cp 2 are then placed on the spacers E between the last CH n + 2 and the penultimate CH n + 1 caps.
  • the underground is in the state illustrated in Figure 2.
  • the handles M used by the method according to the invention are made of felt with three-dimensional texture, for example a non-flammable needle felt of the type described in French patent application No. 79 25724, filed on October 10, 1979, on behalf of the Company DOLLFUS ET NOACK.
  • a felt indeed has a high filtering power and therefore allows excess water to flow from the grout during injection while retaining, at the inside of the sleeve, the cement and the adjuvant.
  • These sleeves also include, sewn on their lower periphery, straps of suitable length to allow attachment by lacing on the frames. They also include, sewn in their middle part or at their ends, filling sleeves, possibly made of felt.
  • the main handles can have a diameter of 250 mm or more and the filling sleeves, a diameter of about 90 mm.
  • the water / cement ratio is of the order of 0.6.
  • composition of a m 3 of grout suitable for implementing the method according to the invention can be as follows: in this case, the water / cement ratio is 0.644.
  • the invention is not limited to this single example, the proportions indicated being able to vary considerably depending on the case.
  • the grout injected into the sleeve under a pressure of a few bars freezes after a few tens of minutes (normal duration 30 minutes) and rises very quickly in resistance (15 to 20 bars at 18 hours, 50 bars at 24 hours, 150 bars at 7 days, with changes of more than 220 bars after 10 days).
  • the method according to the invention achieves a continuous blocking of the ground over the entire periphery of the hanger, frame or other, and makes it possible to restore the compression stresses at any point of the perimeter of the gallery .

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Abstract

Le procédé selon l'invention fait intervenir une structure de soutènement comprenant des cadres ou des cintres de soutènement (C1 à Cn) placés à proximité de la paroi. Il utilise des manches en feutre à texture tridimensionnelle (M1 à Mn-1) que l'on place sur la structure de soutènement, dans l'espace compris entre ladite structure et ladite paroi. Dans ces manches (M1 à Mn-1) est injecté un coulis de ciment présentant un rapport eau/ciment de l'ordre 0,6 et comprenant un adjuvant apte à accélérer sa prise tout en lui conférant une bonne résistance mécanique. Le procédé selon l'invention permet de réaliser un blocage continu et homogène du terrain sur toute la périphérie du cintre, cadre ou analogue.

Description

  • La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant de réaliser un soutènement continu d'un souterrain, au moyen d'une structure de soutènement faisant intervenir des éléments tels que des cadres ou des cintres de soutènement placés à proximité de la paroi du souterrain.
  • Pour assurer la continuité du soutènement tout au long de la structure, ce procédé utilise une manche que l'on place sur la structure de soutènement, dans l'espace compris entre ladite structure et ladite paroi. Il consiste ensuite à remplir cette manche d'un composé à base de ciment et d'eau qui permet, par suite de la prise du ciment, de bloquer le terrain sur toute la périphérie de la structure de soutènement.
  • On a déjà proposé des procédés de ce genre consistant à injecter du mortier dans des manches en tissu au moyen de pompes, de type pompe à béton. Toutefois, il s'avère qu'en raison de la composition du mortier et de la pression d'injection utilisée, il n'est pas possible de remplir la manche de façon homogène. Par ailleurs, il est nécessaire d'utiliser des manches en matériau relativement résistant et spécialement tissé pour éviter les risques de déchirement de la manche au cours de l'injection. En outre, l'application de la manche sur le terrain ne s'effectue pas toujours d'une façon homogène en raison des phénomènes de retrait du mortier lors de sa prise, qui sont principalement dus à l'évaporation, au travers du tissu, d'une fraction de l'eau composant le mortier.
  • L'invention a donc pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose un procédé permettant en outre, grâce à la nature de la manche et de la composition du composé de ciment utilisé, l'emploi de pompes basse pression moins importantes (notamment en poids, en volume et en coût) que des pompes à béton classiques et qui, cependant, contrairement à ce que l'on pourrait prévoir, permet d'obtenir une bonne homogénéité de l'application de la manche sur le terrain ainsi qu'une prise accélérée du ciment accompagnée d'une très bonne résistance mécanique.
  • D'une façon analogue aux procédés antérieurs précédemment mentionnés, ce procédé pour la réalisation d'un soutènement continu dans un souterrain au moyen d'une structure de soutènement comprenant des éléments tels que des cadres ou des cintres de soutènement placés à proximité de la paroi du souterrain, fait intervenir une manche, en matière perméable à l'eau que l'on place sur la structure de soutènement, dans l'espace compris entre ladite structure et ladite paroi, et dans laquelle est injecté un composé à base de ciment qui, par suite de sa prise, permet de bloquer le terrain à la périphérie de la structure de soutènement.
  • Selon l'invention, ce procédé est plus particulièrement caractérisé en ce que le composé à base de ciment consiste en un coulis de ciment présentant un rapport eau/ciment approprié pour permettre son injection dans la manche au moyen d'une pompe à basse pression, de l'ordre de 4 à 6 bars, ce coulis comprenant en outre un adjuvant apte à accélérer sa prise tout en lui conférant rapidement une bonne résistance mécanique, et en ce que ladite manche est réalisée en feutre à texture tridimensionnelle et à haut pouvoir filtrant permettant une extraction rapide des eaux excédentaires du coulis lors de l'injection, tout en assurant la rétention à l'intérieur de la manche du ciment et de l'adjuvant.
  • Il apparaît nettement que grâce à la nature du coulis, à la pression à laquelle il est injecté et à l'absence d'agrégats risquant de provoquer des déchirures, la résistance mécanique requise de la manche permet l'emploi d'un matériau (feutre) particulièrement bien adapté pour assurer l'élimination rapide de l'eau excédentaire du coulis lors de l'injection, de sorte qu'il ne restera ensuite dans le coulis que la quantité d'eau nécessaire pour assurer la prise du ciment et qu'on évitera ainsi les phénomènes de retrait.
  • Avantageusement, l'adjuvant utilisé pourra consister en une poudre telle qu'une poudre de roche volcanique.
  • Par ailleurs, le rapport eau/ciment du coulis utilisé sera de préférence de l'ordre de 0,6 environ, la composition en pourcentage de ce coulis pouvant alors être de :
    • - 50% de ciment
    • - 17% d'adjuvant
    • - 33% d'eau
  • L'invention concerne également un procédé conforme à celui précédemment décrit, dans lequel la structure de soutènement est composée de cadres, cintres ou analogue, comprenant chacun des chapeaux et des pieds reliés par des entretoises, avec, entre chacun des cadres, des panneaux de grillage, ce procédé étant plus particulièrement caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    • - la foration et le minage ou le creusement mécanisé d'un tronçon de souterrain ;
    • - la purge du souterrain avec, au besoin, l'équarrissage de la couronne ;
    • - la pose des chapeaux des cadres avec les entretoises et les panneaux de grillage ;
    • - la mise en place de coussins pneumatiques sur les entretoises au moins entre le dernier et l'avant dernier chapeau ;
    • - la mise en place et la fixation des manches sur les chapeaux, excepté le dernier à front ;
    • - l'évacuation des déblais de la partie basse de la galerie ;
    • - la pose des pieds avec les entretoises et les panneaux de grillage ;
    • - la mise en place et la fixation des manches sur les pieds ;
    • - le remplissage des manches par injection d'un coulis ; et
    • - la récupération des coussins pneumatiques à l'arrière des manches injectées.
  • Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • Les figures 1 à 3 sont trois coupes longitudinales schématiques d'une galerie en cours de creusement, ces figures illustrant trois phases successives du procédé selon l'invention, à savoir : la phase précédant la foration et le tir (figure 1), la phase de pose des chapeaux des cadres de soutènement (figure 2), et la phase de mise en place des manches sur les cadres et d'injection du coulis de ciment dans ces manches (figure 3).
  • D'une façon plus précise, sur la figure 1, on n'a simplement représenté que l'extrémité de la galerie 1 proche du front 2. Cette galerie 1 est équipée d'une structure de soutènement comprenant une pluralité de cadres transversaux Cl, C2, C3, Cn-1, Cn reliés les uns aux autres par des entretoises dont seule l'entretoise supérieure E ou porteuse a été représentée. Chacun de ces cadres C1..., Cn comprend une partie supérieure cintrée ou chapeau CH1..., CH sur laquelle sont fixés des pieds amovibles P1, Pn. Sur chacun de ces cadres, excepté le dernier (n), est disposée une manche M1, Mn-1 dans laquelle a été injecté un coulis de ciment qui assure une liaison mécanique homogène entre le cadre et la paroi du souterrain. Des panneaux de grillage G1, G2, Gn-1' à mailles adaptées, sont placés entre les cadres C1, Cn-1 pour éviter la chute de petits blocs.
  • Comme on peut le voir sur cette figure, en raison du fait que les manches M1, Mn-1 réalisent un blocage continu du terrain sur toute la périphérie des cadres C1, Cn-1, il n'est pas possible de mettre en place une manche sur le dernier cadre à front Cn, car il faut pouvoir enfiler les entretoises E et les panneaux de grillage G sur ce cadre Cn, lors de l'avancement suivant.
  • En outre, pour éviter un délitement du terrain au-dessus du dernier cadre Cn et pour maîtriser le hors-profil, le terrain est soutenu provisoirement par deux ou trois coussins pneumatiques Cp1 placés sur les entretoises E entre le dernier Cn et l'avant dernier Cn-1 cadres. Ces coussins pneumatiques Cp1 ne sont retirés que lorsque la manche Mn est injectée sur le cadre Cn qui était le dernier à front, avant l'avancement suivant.
  • A titre d'exemple, deux types de coussins Cp1 peuvent être utilisés, à savoir les coussins V12 et V18 commercialisés par la société Draeger-Brand, dont les caractéristiques sont fournies ci-après dans le tableau suivant :
    Figure imgb0001
    A partir de l'état du souterrain illustré sur la figure 1, la première étape, en vue de son avancement, consiste en une foration du front 2 et un minage sur une longueur 1 d'environ lm50.
  • Après avoir exécuté le tir de la volée, on effectue une première purge de la partie supérieure de la galerie et, au besoin, un équarrissage de la couronne au marteau piqueur.
  • Au cours de l'étape suivante, on effectue la pose des chapeaux CHn+1' CHn+2 avec les entretoises E et les panneaux de grillage Gn+l, Gn+2. On place ensuite des coussins pneumatiques Cp2 sur les entretoises E entre le dernier CHn+2 et l'avant dernier CHn+1 chapeaux. A la fin de cette étape, le souterrain se trouve dans l'état illustré sur la figure 2.
  • On procède ensuite à la mise en place et à la fixation des manches Mn, Mn+1 sur les chapeaux CHn, CHn+1' sauf sur le dernier chapeau à front CHn+2' puis on évacue les déblais D de la partie basse du souterrain. On effectue alors la pose des pieds Pn+1' Pn+2 avec les entretoises P et les panneaux de grillage G puis la mise en place et la fixation des manches sur les pieds Pn' Pn+1' Pn+2 (figure 3). L'étape suivante consiste en le remplissage par injection des manches Mn, Mn+1.
  • Une fois la prise du coulis de ciment réalisée, les coussins pneumatiques Cp1, Cp2 situés en arrière des manches injectées Mn, Mn+l peuvent être récupérés.
  • Comme précédemment mentionné, les manches M utilisées par le procédé selon l'invention, sont en feutre à texture tridimensionnelle, par exemple un feutre aiguilleté ininflammable du type de celui décrit dans la demande de brevet français No 79 25724, déposée le 10 Octobre 1979, au nom de la Société DOLLFUS ET NOACK. Un tel feutre présente en effet un haut pouvoir filtrant et laisse donc écouler l'eau excédentaire du coulis pendant l'injection tout en retenant, à l'intérieur de la manche, le ciment et l'adjuvant. Ces manches comprennent, par ailleurs, cousues sur leur périphérie inférieure, des sangles de longueur adaptée pour permettre une fixation par laçage sur les cadres. Elles comprennent en outre, cousues dans leur partie médiane ou à leurs extrémités, des manches de remplissage, éventuellement en feutre.
  • A titre d'exemple, les manches principales peuvent présenter un diamètre de 250 mm ou supérieur et les manches de remplissage, un diamètre d'environ 90 mm.
  • En ce qui concerne le coulis de ciment utilisé, ce coulis a trois composants, à savoir :
    • 1) un ciment classique CPH ou CPJ selon les normes actuellement en vigueur ;
    • 2) un adjuvant à base de poudre de roche volcanique ;
    • 3) de l'eau.
  • Comme précédemment mentionné, pour obtenir un coulis parfaitement pompable, malgré une certaine onctuosité, le rapport eau/ciment est de l'ordre de 0,6.
  • Ainsi, par exemple la composition d'un m3 de coulis convenant pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention peut être la suivante :
    Figure imgb0002
    dans ce cas, le rapport eau/ciment vaut 0,644.
  • L'invention ne se limite pas à ce seul exemple, les proportions indiquées pouvant sensiblement varier selon les cas. Le coulis injecté dans la manche sous une pression de quelques bars, se fige après quelques dizaines de minutes (durée normale 30 mn) et monte très vite en résistance (15 à 20 bars à 18 heures, 50 bars à 24 heures, 150 bars à 7 jours, avec des évolutions de plus de 220 bars après 10 jours).
  • D'une façon analogue aux procédés antérieurs précédemment cités, le procédé selon l'invention réalise un blocage continu du terrain sur toute la périphérie du cintre, cadre ou autre, et permet de rétablir les contraintes de compression en tout point du périmètre de la galerie.
  • Il permet d'économiser les éléments intermédiaires de soutènement classique entre cintre, cadre ou autre, qui sont plus ou moins efficaces (grillage plus garnissage en pierre ou autre, très coûteux en main-d'œuvre).
  • Ce procédé, mis en oeuvre immédiatement après la pose des cintres, cadres ou autres, nécessite un matériel simple, peu encombrant et rapide à mettre en oeuvre et permet d'améliorer les vitesses de creusement et de soutènement en terrain difficile.
  • L'ensemble de la mise en oeuvre avec des matériaux simples et des coulis facilement adaptables, est parfaitement compatible avec la main-d'œuvre traditionnelle de soutènement.

Claims (10)

1. Procédé pour la réalisation d'un soutènement continu dans un souterrain au moyen d'une structure de soutènement comprenant des éléments tels que des cadres ou des cintres de soutènement placés à proximité de la paroi du souterrain, ce procédé faisant intervenir au moins une manche en matière perméable à l'eau que l'on place sur la structure de soutènement, dans l'espace compris entre ladite structure et ladite paroi, et dans laquelle est injecté un composé à base de ciment qui, par suite de sa prise, permet de bloquer le terrain à la périphérie de la structure de soutènement, caractérisé en ce que ledit composé consiste en un coulis de ciment présentant un rapport eau/ciment approprié pour permettre son injection dans la manche (M1 à Mn+1) au moyen d'une pompe à basse pression de l'ordre de 4 à 6 bars, ce coulis comprenant en outre un adjuvant apte à accélérer sa prise tout en lui conférant une bonne résistance mécanique, et en ce que ladite manche (M1 à Mn+1) est réalisée en un feutre à texture tridimensionnelle et à haut pouvoir filtrant permettant une extraction rapide des eaux excédentaires du coulis lors de l'injection tout en assurant la rétention à l'intérieur de la manche du ciment et de l'adjuvant.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport eau/ciment du coulis est d'environ 0,6.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le susdit adjuvant est à base de poudre de roche volcanique.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coulis présente la composition suivante :
Figure imgb0003
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit feutre à texture tridimensionnelle est du feutre aiguilleté.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la structure de soutènement est composée de cadres (C1, Cn) comprenant chacun des chapeaux (CH1, CHn+2) et des pieds (P1, Pn+2) reliés par des entretoises (E) avec, entre chacun des cadres, des panneaux de grillage (Gl, Gn+2), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- la foration et le minage ou le creusement mécanisé d'un tronçon de souterrain ;
- la purge du souterrain avec, au besoin, l'équarrissage de la couronne ;
- la pose des chapeaux (CHn+1, CHn+2) des cadres (Cn+1, Cn+2) avec les entretoises (E) et les panneaux de grillage (Gn+1,Gn+2);
- la mise en place de coussins pneumatiques (Cp2) sur les entretoises (E) au moins entre le dernier et l'avant dernier chapeau (CHn+2, CHn+1) (figure 2) ;
- la mise en place et la fixation des manches (M , Mn+1) sur les chapeaux (CHn, CHn+1) excepté le dernier à front (CHn+2);
- l'évacuation des déblais de la partie basse de la galerie ;
- la pose des pieds (pn+1, pn+2) avec les entretoises (E) et les panneaux de grillage ;
- la mise en place et la fixation des manches sur les pieds (Pn+1, Pn+2);
- le remplissage des manches par injection d'un coulis, et
- la récupération des coussins pneumatiques (CP,) à l'arrière des manches injectées (Mn+1).
7. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une manche en feutre (M1 à Mn+1) à texture tridimensionnelle.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites manches comprennent, cousues sur leur périphérie inférieure, des sangles de longueur adaptée pour permettre une fixation par laçage sur la structure de soutènement.
9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que lesdites manches (M1 à Mn+1) comprennent, en outre, cousues dans leur partie médiane et/ou à leurs extrémités des manches de remplissage éventuellement en feutre.
EP85401061A 1983-11-24 1985-05-30 Procédé et dispositif pour la réalisation d'un soutènement continu d'un souterrain Withdrawn EP0203242A1 (fr)

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