[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.
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.