Dispositif d'étanchement et de revêtement d'un tunnel et son procédé de mise en oeuvre

Abstract

 Il consiste :
    - à placer une feuille d'étanchéité (6) le long de la périphérie de l'excavation (1) en ménageant un espace libre (16) entre ladite feuille (6) et la paroi de l'excavation (1) ;
    - à insérer des panneaux (11) entre l'ossature (8) et la feuille d'étanchéité (6) ;
    - à faire reposer la feuille d'étanchéité (6) sur une ossature (8) constituée de cintres (9) reliés par des poutrelles en treillis (10);
    - et à projeter du béton contre lesdits panneaux (11) suivant une épaisseur telle que toute l'ossature (8) est noyée dans une coque (13).

Description

[0001] La présente invention concerne les dispositifs d'étanchement et de revêtement d'un tunnel qui permettent de protéger la chaussée des venues d'eau et des chutes de blocs provenant de l'excavation.

[0002] Dans la méthode la plus couramment employée, l'étanchéité est assurée par une feuille de PVC souple, fixée en périphérie de l'excavation et protégée par un revêtement constitué d'une voûte épaisse en béton coffré. Cette technique qui demande de longs délais d'exécution est d'un cout élevé, en particulier parce qu'elle nécessite l'emploi d'un coffrage onéreux qui n'est rentabilisé que dans l'exécution de tunnels longs.

[0003] D'autres méthodes existent pour mettre en place, dans des tunnels creu­sés en site rocheux, un complexe étanchéité/revêtement plus léger, d'une mise en place plus rapide et d'un coût moins élevé. C'est la nature du revêtement venant en protection de la feuille d'étanchéité qui distingue ces méthodes.

[0004] L'une d'elles consiste à protéger la feuille d'étanchéité par une voûte constituée en tôles galvanisées. La protection ainsi obtenue est fragile et peu durable, les usagers étant mal protégés des risques de chutes de blocs provenant de l'excavation.

[0005] Le revêtement du tunnel peut être aussi constitué d'une voûte mince pré­fabriquée en béton armé, décomposée en éléments plus ou moins grands. Ces voûtes sont fragilisées du fait de l'oxydation des fixations des éléments préfabriqués, si bien que des chocs accidentels ont causé la chute de ce revêtement lourd sur des usagers.

[0006] Une dernière méthode consiste à protéger la feuille d'étanchéité fixée en périphérie de l'excavation par une projection de béton armé par un treillis soudé de forte section. Ici le béton, qui est mis en place très lentement du fait de son peu d'adhérence à la feuille d'étanchéité, doit suivre le profil de l'excavation et en conséquence la voûte obtenue est très irrégulière et bosselée.

[0007] Dans le dispositif objet de l'invention, le complexe étanchéité/revête­ment est constitué d'une feuille d'étanchéité protégée par une coque en béton projeté indépendante et du terrain et de l'étanchéité. Ici, des moyens sont mis en oeuvre pour permettre de ne plus avoir à fixer la feuille d'étanchéité au terrain et pour obtenir une coque de forme géo­métrique voulue et d'épaisseur constante quel que soit le profil de l'excavation rocheuse. Ces moyens permettent de donner à l'intrados de cette coque en béton projeté un aspect lisse et régulier. La coque obte­nu est monolithique et repose sur deux soubassements en béton coffré qui viennent renforcer le revêtement dans sa partie la plus exposée aux chocs accidentels. Ainsi, le revêtement a des caractéristiques de soli­dité et d'esthétique qui lui permettent de remplacer la protection cons­tituée d'une voûte en béton coffré, mais il est d'une mise en oeuvre rapide, d'un coût inférieur et ne présente pas les inconvénients des autres méthodes connues.

[0008] Le complexe étanchéité/revêtement suivant l'invention est constitué d'une feuille de mousse à cellules fermées formant l'étanchéité, qui re­pose sur une ossature légère servant de support à la réalisation d'une coque en béton projeté. La forme et l'épaisseur de cette coque sont celles données par l'ossature légère. Pour celà, l'ossature est associée sur son extrados à une enveloppe périphérique destinée à arrêter et accrocher le béton lors de sa projection. Son intrados est pourvu de moyens qui permettent le réglage du béton en fin de projection. La surface du béton est enfin talochée de façon à présenter un aspect lisse et régulier.

[0009] Une fois la coque de béton projeté réalisée, deux types de résistance du revêtement peuvent être obtenus suivant que ce revêtement participe ou non au souténement à long terme du tunnel.

[0010] Quand le soutènement à long terme de l'ouvrage est assuré, l'espace compris entre l'intrados de la coque et l'excavation reste vide, dans le cas contraire, on injecte du béton dans cet espace, la coque servant ici de coffrage.

[0011] On connaît par le document CH-A-505 254 un coffrage articulé susceptible de permettre la construction d'un revêtement interne de béton comme indiqué ci-dessus.

[0012] Le document FR-A-2 470 243 montre quant à lui la mise en place d'une feuille d'étanchéité directement sur l'excavation par mise en pression de l'intérieur du tunnel avant la constitution de la voûte proprement dite.

[0013] Aucun de ces documents ne permet d'envisager le procédé suivant l'inven­tion qui consiste :
    - à placer une feuille d'étanchéité le long de la périphérie de l'excavation en ménageant un espace libre entre ladite feuille et la paroi de cette excavation ;
    - à insérer des panneaux entre l'ossature et la feuille d'étanchéité ;
    - à faire reposer la feuille d'étanchéité et les panneaux sur une ossature constituée de cintres reliés par des poutrelles en treillis ;
    - et à projeter une couche de béton contre lesdits panneaux suivant une épaisseur telle que toute l'ossature est noyée.

[0014] La feuille d'étanchéité est provisoirement maintenue au moyen d'un échafaudage, qui est ensuite remplacé par l'ossature précitée, les panneaux disposés entre cette dernière et la feuille d'étanchéité com­portant des entretoises tournées vers la feuille pour constituer un se­cond vide améliorant l'isolation thermique du revêtement.

[0015] Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :

Fig. 1 est une vue partielle en perspective d'un tunnel dont l'étanchéité et le revêtement ont été réalisés conformément à l'in­vention.

Fig. 2 représente une section de tunnel lors de la mise en place de la feuille d'étanchement soutenue provisoirement par un échafauda­ge.

Fig. 3 est une vue en perspective partielle de l'ossature légère permettant la mise en oeuvre de l'invention.

Fig. 4 est une vue en perspective d'un panneau constituant l'enve­loppe périphérique servant à arrêter et à accrocher le béton lors de sa projection.

Fig. 5 est une coupe du revêtement d'un tunnel renforcé par une injection de béton.

Fig. 6 est une coupe transversale d'un tunnel dont l'étanchement et le revêtement ont été réalisés conformément à l'invention.

[0016] Suivant l'invention, après creusement et soutènement d'une excavation 1 constituant un tunnel, on procède à l'exécution de deux soubassements longitudinaux 2. A cet effet, après pose d'une feuille d'étanchéité inférieure 3 sur la hauteur du soubassement et mise en place d'un drain inférieur 4 destiné à collecter les eaux, l'on procède au coffrage et au coulage du béton constituant lesdits soubassements. Leurs parties supérieures dites "replats" 5 sont dressées et mises à niveau suivant le profil en long de l'excavation 1 à une hauteur désirée. On vient ensuite disposer l'étanchéité de voûte, constituée d'une feuille de mousse à cellules fermées 6 qui est thermosoudée aux deux feuilles d'étanchéité 3 situées derrière les soubassements 2. Comme illustré en fig. 2, la feuille 6 est soutenue provisoirement par un échafaudage 7.

[0017] On insère entre celle-ci et la feuille 6 des panneaux 11 illustrés plus particulièrement en fig. 4 et constituant l'enveloppe périphérique des­tinée à arrêter et à accrocher le béton lors de sa projection. Autrement dit, l'ensemble des panneaux 11 délimite l'extrados de la coque qu'on désire réaliser. Les panneaux 11 comportent des entretoises longitudi­nales 110 destinées à protéger la feuille d'étanchéité 6 lors de la mise en place des panneaux et à la repousser de manière à ménager un vide 12 entre les panneaux et ladite feuille d'étanchéité.

[0018] Conformément à l'invention, la feuille 6 repose définitivement sur une ossature légère 8 (fig. 6) qui est constituée par des cintres formés d'éléments 9 assemblés entre eux au moyen de leurs platines extrêmes 90. Entre les cintres sont placées des poutrelles longitudinales en treillis 10 dont les extrémités sont assujetties à chacun des éléments 9 corres­ pondants. On constitue ainsi une ossature voûtée que l'on fait reposer par ses deux extrémités sur les replats 5 des soubassements 2. On ne décrira pas en détail la mise en place de ces cintres et l'extraction de l'échafaudage 7 qui sont du domaine des connaissances du technicien en la matière.

[0019] La dernière opération consiste à projeter du béton contre les panneaux 11 qui arrêtent cette projection et permettent l'accrochage du béton lors de sa projection. L'épaisseur de la coque 13 du béton projeté est préférablement égale à celle des éléments 9 et des poutrelles 10 de manière que toute l'ossature 8 soit noyée dans la coque considérée.

[0020] La projection du béton s'opère en plusieurs passes. On projette d'abord sur l'intrados des panneaux 11 une couche d'accrochage constituée de béton ordinaire, cette couche est épaissie au maximum dans l'emprise des éléments cintrés 9 et des poutrelles 10. La passe suivante est effectuée en un béton armé de fils métalliques et elle est arrêtée à 2 ou 3 cm de l'intrados de la coque 13. La dernière passe est effectuée avec un béton ordinaire et constitue la couche de finition. Elle est égalisée avec une règle prenant appui sur des cales 14 (fig. 1) fixées sur l'intrados des éléments 9 cintrés, et qui permettent un bon enrobage de la structure 8 par le béton. La surface de cette couche est ensuite talochée.

[0021] Lorsqu'on veut obtenir une résistance plus grande du revêtement, on injecte du béton dans le vide 12 disposé entre la feuille 6 et les pan­neaux 11 pour constituer une couche 15 de béton qui repousse la feuille plus prés de l'excavation 1 (fig. 5).

[0022] Il va de soi que la construction du dispositif d'étanchement et de revê­tement du tunnel s'effectue pas à pas. Une fois qu'une tranche est ef­fectuée comme illustré en fig. 1, pour poser une nouvelle tranche on place la feuille 6 correspondante puis l'on dispose un premier jeu de panneaux 11 à partir du replat 5 d'un des soubassements, on ligature ces panneaux à ceux associés à la première tranche mais qui dépassent légè­rement au-delà de celle-ci. Puis on met en place l'ossature 8.

[0023] On a ainsi réalisé, grace au procédé suivant l'invention, un étanchement et un revêtement intérieur de tunnel qui présente une étanchéité parfai­te et une très grande isolation thermique pour un coût de réalisation très bas du fait de la présence de deux espaces libres périphériques 12 et 16, ce dernier se trouvant entre la feuille 6 et l'excavation 1.

Revendications

1. Procédé d'étanchement et de revêtement d'un tunnel, caractérisé en ce qu'il consiste :
      - à placer une feuille d'étanchéité (6) le long de la périphérie de l'excavation (1) en ménageant un espace libre (16) entre ladite feuille (6) et la paroi de l'excavation (1) ;
      - à insérer des panneaux (11) entre l'ossature (8) et la feuille d'étanchéité (6) ;
      - à faire reposer la feuille d'étanchéité (6) et les panneaux (11) sur une ossature (8) constituée de cintres (9) reliés par des pou­trelles longitudinales en treillis (10) ;
      - et à projeter du béton contre lesdits panneaux (11) suivant une épaisseur telle que toute l'ossature est noyée dans une coque (13).

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille d'étanchéité (6) est provisoirement maintenue au moyen d'un échafaudage (7) qui est ensuite remplacé définitivement par l'ossature (8).

3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pan­neaux (11) comportent des entretoises (110) tournées vers la feuille d'étanchéité (6) pour constituer un vide (12) entre celle-ci et les panneaux.

4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser deux soubassements (2) longitudinaux servant à soutenir les ossatures (8) et derrière lesquels est placée une feuille d'étanchéité (3) soudée à celle (6) ainsi qu'un collecteur (4).

5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser l'étanchement et le revête­ment par longueurs successives.

6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la coque (13) est réalisée d'abord par projection d'une couche de béton ordinai­re, puis d'une épaisseur importante de béton chargé de fibres métalli­ques et enfin d'un revêtement de béton ordinaire.

7. Dispositif d'étanchement et de revêtement de tunnel, caractérisé en ce qu'il est réalisé par mise en oeuvre du procédé suivant l'une quel­conque des revendications 1 à 5.

Dessins