Procédé pour la construction d'ouvrages, notamment de passages sous une voie ferrée

Abstract

 Procédé pour la construction d'ouvrages, en particulier d'un passage à travers un talus ou terrassement supportant une ou plusieurs voies ferrées.
Selon l'invention, ce procédé se caractérise en ce qu'il consiste, après avoir coupé la voie (21) sur une longueur correspondant à celle du passage (23) à réaliser sous celle-ci, à constituer un cadre en béton (24) délimitant ce passage au moyen de deux demi-éléments (30, 31) à section en U, disposés en regard de part et d'autre du talus ou terrassement (22) supportant la voie, à rapprocher progressivement ces demi-éléments par fonçage relatif l'un vers l'autre en les faisant pénétrer à force dans le talus jusqu'à leur mise en contact, à retirer les déblais par l'intérieur des demi-éléments au fur et à mesure de leur pénétration dans le talus, puis à disposer sur le cadre un tablier de support (43) de la voie et enfin à reconstituer celle-ci sur la longueur du tablier.

Description

[0001] La présente invention est relative à un procédé pour la construction d'ouvrages, en particulier de passages ferroviaires, routiers ou piétonniers, au travers de talus ou terrassements supportant une ou plusieurs voies ferrées, en évitant un arrêt trop prolongé du trafic s'écoulant sur ces voies et surtout des travaux préalables à la mise en place de l'ouvrage, exigeant une excavation de grandes dimensions et s'il y a lieu des fondations profondes et importantes.

[0002] Une solution classique pour réaliser un passage de ce genre sous une voie ferrée consiste habituellement à couper cette voie sur une distance suffisante, puis à creuser une fouille entre les parties de la voie ainsi coupée sur une profondeur suffisante pour y loger un support approprié d'un tablier sur lequel la voie sera ultérieure­ment reconstituée, ce tablier délimitant avec le support le passage à réaliser. De préférence, le support se présente sous la forme d'un cadre en béton, à section en U, dont la longueur correspond sensiblement à celle du tablier et dont la largeur est égale à la profondeur du passage à former sous la voie.

[0003] De façon habituelle, le cadre en béton est déplacé ou ripé sur des appuis disposés dans le fond de la fouille, en particulier au droit des côtés du cadre, ces appuis étant notamment constitués par des longrines ou par un radier, également en béton, préalablement coulés dans la fouille et sur lesquels le cadre en U est ensuite déplacé transversa­lement par un des côtés du passage. En raison du poids important du cadre puis du tablier venant reposer sur ce dernier, il est souvent nécessaire de disposer les longrines de coulissement du cadre sur des fondations préalables, notamment constituées par des pieux ou poteaux de grande longueur mis en place dans des forages préalablement réalisés dans la fouille.

[0004] Outre la préparation du fond de la fouille de la façon précisée ci-dessus, la mise en oeuvre du procédé classique nécessite que les côtés de la fouille, qui vont entourer latéralement le cadre en béton et le tablier porté par celui-ci, soient convenablement dégagés, en enlevant les remblais de terre correspondants pour former, sur chacun de ces côtés, une pente depuis le dessus du talus au niveau de la voie jusqu'au fond de la fouille. Une fois le cadre en béton disposé dans celle-ci, il est alors nécessaire de remblayer progressivement ces côtés avec des matériaux qui doivent être soigneusement compactés pour que, une fois l'ouvrage terminé et la voie reconstituée, ne se produisent pas des affaissements du terrain dans ces zones, avec un effondrement des parties de la voie correspondante et les conséquences en résultant.

[0005] La présente invention concerne un procédé qui permet d'éviter les inconvénients de la méthode classique, en assurant en particulier la mise en place du cadre de béton support du tablier qui ne nécessite pas de réaliser une fouille préalable entièrement ouverte et notamment dans ses côtés latéraux et par suite le remblaiement et le tassement des zones correspondantes lors de l'achèvement de l'ouvrage. Elle a pour but également de permettre la mise en place du cadre dans un laps de temps très largement réduit, ne conduisant qu'à une interruption de la voie pendant une période limitée, sensiblement inférieure à celle qui se révèle indispensable avec le procédé classique.

[0006] A cet effet, le procédé considéré consiste, après avoir coupé la voie sur une longueur correspondant à celle du passage à réaliser sous celle-ci, à constituer un cadre en béton délimitant ce passage au moyen de deux demi-­éléments à section un U, disposés en regard de part et d'autre du talus ou terrassement supportant la voie, à rapprocher progressivement ces demi-éléments par fonçage relatif l'un vers l'autre en les faisant pénétrer à force dans le talus jusqu'à leur mise en contact, à retirer les déblais par l'intérieur des demi-éléments au fur et à mesure de leur pénétration dans le talus, puis à disposer sur le cadre un tablier de support de la voie et enfin à recons­tituer celle-ci sur la longueur du tablier.

[0007] De préférence, le rapprochement des demi-éléments du cadre dans le talus s'effectue par la méthode connue, dite d'auto-fonçage (Marque déposée), qui consiste à utiliser des vérins prenant appui d'un côté sur l'un au moins des demi-éléments de manière à ce que chacun de ces demi-éléments serve alternativement de point d'ancrage pour l'autre, afin d'offrir une réaction convenable à la poussée des vérins. Avantageusement, le fonçage des deux demi-­éléments est réalisé à l'aide de câbles traversant le talus, chaque câble étant fixé à une extrémité à un demi-élément et solidarisé à l'autre d'un vérin en appui sur l'autre demi-élément, de manière à exercer sur le câble un effort de traction assurant le rapprochement mutuel des deux parties du cadre.

[0008] Selon une caractéristique particulière du procédé considéré, on donne à chacun des demi-éléments une forme telle qu'elle présente dans sa partie pénétrant à l'inté­rieur du talus, un profil en bec, délimité entre une face plane et horizontale à la partie supérieure de la section en U et un retour incliné vers l'arrière et la partie inférieure du demi-élément. Selon une autre caractéris­tique particulière, le bec prévu sur chaque demi-élément est formé d'une ou plusieurs pièces métalliques jointives, notamment en acier, amovibles une par une, de telle sorte que les demi-éléments s'accolent finalement l'un à l'autre dans le plan médian du talus selon une partie plane de chacun d'eux, déterminée consécutivement au retrait de ces pièces. Dans ce cas, les régions délimitées entre les demi-éléments sous leurs parties planes accolées sont comblées au moyen d'un raccord de clavage de ces demi-­ éléments, assurant la continuité du cadre formé.

[0009] Le procédé selon l'invention permet ainsi de réaliser le fonçage des deux demi-éléments du cadre à l'intérieur du talus sous la partie de la voie préalablement coupée ou à l'abri d'un tablier auxiliaire, c'est-à-dire d'un tablier métallique formant pont provisoire, disposé au-dessus de l'excavation et en travers de celle-ci pour soutenir la voie, en limitant la longueur de celle-ci à la longueur maximale du passage à réaliser. La mise en place du cadre formé par les deux demi-éléments une fois ceux-ci accolés n'exige plus dans ces conditions de longrines de ripage comme dans le procédé classique. En outre, en raison de la largeur nécessairement limitée de telles longrines, pouvant rendre indispensable, dans des conditions exception­nelles, de soutenir ces dernières par des pieux forés dans le sous-sol afin de supporter la charge du cadre et d'assurer le maintien en position constante de ce dernier, sans descente de celui-ci du fait d'une compression même limitée du sous-sol, le procédé proposé permet, en raison de la mise en place du cadre dans son ensemble, dont la largeur est très notablement supérieure à celle de ces longrines, de répartir sur toute la longueur de l'ouvrage la charge qu'il représente et d'éviter le forage de ces pieux en-dessous du radier. Le cas échéant, dans l'hypothèse d'un sous-sol particulièrement incertain et dont l'aptitude à supporter la charge de l'ouvrage est douteuse, le procédé selon l'invention permet, une fois les deux demi-culées du cadre mises en place et finalement accolées, de réaliser directement, à travers le fond du cadre et dans une limite juste nécessaire, l'implantation des pieux de soutènement utiles.

[0010] Le tablier rapporté sur la partie supérieure du cadre peut être un tablier classique à poutrelles métalli­ques enrobées, fabriqué indépendamment des demi-éléments du cadre et déposé sur ce dernier avant que la voie ne soit reconstituée.

[0011] En variante, on peut prévoir, conformément à une autre caractéristique du procédé, de constituer le tablier final supportant la voie au moyen de deux demi-tabliers, portés respectivement par chacun des demi-éléments et disposés sur ceux-ci de telle sorte que, une fois le cadre formé, consécutivement à l'accolement des demi-élémentss, les deux demi-tabliers soient jointifs longitudinalement pour permettre le rétablissement de la voie sur le passage ainsi formé.

[0012] Avec le processus d'auto-fonçage préconisé, les terrassements nécessaires à la mise en place des demi-­éléments du cadre sont limités au strict minimum, évitant en particulier l'enlèvement préalable puis le remplissage des remblais de chaque côté du cadre et en supprimant par là-même les opérations de tassement nécessaires dans la méthode classique pour éviter l'effondrement de la voie. L'ouvrage réalisé est au total moins lourd que le volume de remblais enlevé, le sous-sol n'ayant en particulier pas le temps de s'expanser avant que la terre retirée ne soit très rapidement remplacée par les demi-éléments, foncés dans le talus au fur et à mesure que le remblais est éliminé.

[0013] Bien entendu, la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ne préjuge pas de la forme particulière du cadre et des demi-éléments qui le contituent. Notamment, ces derniers peuvent comporter une cloison d'appui centrale, délimitant leur section transversale en deux parties égales ou non de part et d'autre de cette cloison.

[0014] D'autres caractéristiques du procédé proposé et diverses variantes de mises en oeuvre de celui-ci apparaî­tront à travers la description qui suit de plusieurs exemples, donnés ci-après à titre indicatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- La Figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'une fouille réalisée pour la mise en place d'un passage sous un talus de voie ferrée, conformément à une méthode connue dans la technique.

- Les Figures 2 et 3 sont des vues respectivement en coupe transversale et longitudinale, d'un cadre de support formé de deux demi-éléments, mis en place dans le talus de la voie ferrée selon une première variante d'exécution du procédé de l'invention.

- La Figure 4 est une vue en coupe transversale de l'ouvrage achevé, notamment avec le tablier final reposant sur le cadre et supportant la voie reconstituée.

- Les Figures 5 et 6 illustrent, en complément aux Figures 2 à 4, les étapes d'achèvement du procédé, en particulier pour la réalisation du tablier final.

- Les Figures 7, 8, 9 et 10 illustrent en coupe transversale, une variante de réalisation du procédé de l'invention, où les demi-éléments du cadre supportent respectivement deux demi-tabliers directement disposés sur ces demi-éléments, préalablement à leur fonçage dans le talus.

[0015] Sur la Figure 1 est schématiquement représenté un ouvrage de support pour une voie ferrée 1, constitué d'un cadre 2 en béton armé, à section en U, sur l'extrémité supérieure duquel repose un tablier d'appui 3, le cadre et le tablier délimitant ainsi un passage interne 4 s'étendant sous la voie transversalement à celle-ci, en étant ménagé dans le talus 5 sur lequel elle repose.

[0016] Selon la méthode classique, la réalisation de l'ouvrage ainsi formé, consiste à sectionner la voie en deux points, respectivement 6 et 7, schématisés sur le dessin et à retirer la partie 8 de celle-ci qui s'étend entre ces points. L'étape suivante consiste à effectuer une excavation 9 en travers du talus 5, dont la profondeur est suffisante pour permettre d'y loger le cadre 2 et le tablier 3, afin que ce dernier soit sensiblement au niveau de la voie 1. Notamment, l'excavation 9 est réalisée de telle sorte qu'elle présente sur ses côtés 10 et 11 une pente convena­ble, s'étendant depuis chacun des points de sectionnement 6 et 7 de la voie jusqu'au fond 12. Sur ce dernier, sont disposées des longrines 13 prévues pour supporter la partie inférieure 14 du cadre 2, ces longrines pouvant être réalisées en coulant sur place un radier de béton, ou en déposant sur le fond 12, au moyen de grues ou autres engins analogues, des éléments préfabriqués de forme et dimensions appropriées. Si le sous-sol 15 existant sous le fond 12 est exceptionnellement faible ou très incertain, l'ouvrage peut également nécessiter la mise en place préalable de pieux de soutènement tels que 16.

[0017] Une fois les longrines 13 mises en place, le cadre 2 est disposé sur celles-ci par tout moyen adapté, notamment par ripage transversal. Une fois le cadre 2 ainsi position­né, le tablier 3 est à son tour déposé sur celui-ci, et les zones respectivement 17 et 18, délimitées entre les faces latérales du cadre et les côtés en pente 10 et 11 de l'excavation 9, sont remplies par des matériaux convena­blement et soigneusement compactés de telle sorte que, une fois l'ouvrage achevé et la voie 1 reconstruite entre les points 6 et 7, soient évités des affaissements du terrain dans ces zones, avec un effondrement tout à fait préjudi­ciable de la voie.

[0018] Les Figures 2 à 6 illustrent les diverses étapes de la mise en oeuvre du procédé conforme à la présente invention, en permettant notamment d'éviter la réalisation préalable de l'excavation nécessaire avec le procédé classique et par suite le sectionnement prolongé de la voie et surtout le compactage des zones latérales de cette excavation, une fois le cadre de support mis en place dans celle-ci.

[0019] Sur la Figure 2, on retrouve la voie ferrée 21 sous laquelle doit être réalisé, à travers le talus 22 sur lequel repose cette voie, un passage transversal 23 délimité au moyen d'un cadre en U 24, en béton armé notamment. Sur cette Figure, la voie 21 est représentée en appui sur un tablier auxiliaire 25 formant pont provisoire, ce tablier reposant sur des appuis 26 et 27 disposés à la partie supérieure du talus 22. En variante, si l'arrêt du trafic sur la voie 21 peut être envisagé sans difficultés particulières, la voie peut être coupée entre deux points de sectionnement 28 et 29, schématisés sur la Figure de part et d'autre du passage 23 à réaliser.

[0020] Selon le procédé de l'invention, le cadre en béton 24 délimitant le passage 23 est directement foncé en travers du talus 22, en évitant notamment la réalisation préalable d'une excavation entre les points de sectionnement 28 et 29 et les inconvénients déjà mentionnés.

[0021] De préférence, le cadre 24 est constitué de deux demi-éléments 30 et 31 (Figure 3), chacun d'eux présentant une section en U correspondant à celle du cadre et un profil en bec, avec une pointe 32 délimitée entre la face plane supérieure 33 des côtés du cadre et un retour 34 incliné vers l'arrière jusqu'à la partie inférieure 35 formant le fond du cadre. Les deux demi-élements 30 et 31 sont symétriques l'un de l'autre par rapport au plan médian 36 de l'ouvrage passant au milieu de la voie ferrée 21.

[0022] Les deux demi-élements 30 et 31 sont foncés l'un vers l'autre à travers le talus 22 selon la méthode connue dite d'auto-fonçage (Marque déposée) qui consiste à utiliser des câbles de précontrainte 37 traversant les demi-éléments dans des passages 38 convenablement ménagés à travers les côtés latéraux du cadre, ces câbles étant fixés à une extrémité par une tête 39 sur l'un des demi-éléments et à l'autre extrémité sur un vérin hydraulique 40 ou autre, porté par l'autre demi-élément. Le nombre des câbles 37 reliant ainsi les deux demi-éléments est choisi selon les efforts à développer afin d'assurer leur fonçage l'un vers l'autre à travers le sol du talus 22 de façon à rapprocher ces éléments mutuellement et progressivement. La terre qui, au fur et à mesure, remplit la partie évidée interne des demi-éléments est évacuée en continu par une machine excavatrice 41 (Figure 2) ou par toute autre moyen de terrassement approprié du genre tapis excavateur ou autre, disposé à l'intérieur du cadre et avançant en même temps que les demi-éléments à l'intérieur du passage 23.

[0023] Lorsque les deux demi-éléments sont en contact par leur bec 32 dans le plan médian 36, l'achèvement des parois latérales de l'ouvrage est réalisé dans la zone 42 délimitée entre les retours inclinés 34 des demi-éléments, en assurant le clavage mutuel de ces derniers. La dernière opération consiste alors à déposer sur le dessus du cadre un tablier définitif 43, celui-ci étant directement mis en place sur le cadre 24 ou substitué au tablier provisoire 25, la voie 21 étant coupée entre les points 28 et 29.

[0024] Le tablier 43 peut-être notamment réalisé au moyen de deux demi-tabliers 44 et 45 (Figure 5), respectivement montés sur les demi-éléments 30 et 31, ces demi-tabliers étant ensuite ripés l'un vers l'autre pour venir se rejoindre selon le plan 36 (Figure 6), la voie 21 pouvant alors être définitivement reconstituée sur ceux-ci.

[0025] Le cas échéant, on peut prévoir d'aménager le cadre 24 et les deux demi-éléments 30 et 31 formant celui-ci en disposant dans leur partie centrale une cloison intermé­diaire 46 délimitant de part et d'autre de celle-ci deux passages distincts, notamment si l'ouvrage réalisé doit écouler un trafic routier selon deux directions opposées. Par ailleurs, on peut également prévoir de constituer le bec 32 de chaque demi-élément 30 ou 31 au moyen de pièces métalliques jointives mais amovibles 47 et 48 (Figure 5), celles-ci permettant, du fait de leur enlèvement une à une, d'assurer que les deux demi-éléments s'accolent mutuellement dans le plan médian 36 selon une partie plane 49, améliorant ainsi la cohésion et la stabilité de l'ensemble en limitant la zone de clavage 42 nécessaire.

[0026] Les Figures 7 à 10 illustrent une autre variante de mise en oeuvre du procédé. Sur ces Figures, les chiffres de référence utilisés sont identiques à ceux des Figures 2 à 6 pour désigner des unes aux autres les mêmes organes. Dans cette variante, les demi-tabliers 44 et 45 sont construits directement sur les demi-éléments 30 et 31 du cadre, de telle sorte que, une fois ces demi-éléments rapprochés par auto-fonçage, les demi-tabliers soient jointifs, en permettant de reconstituer immédiatement la voie 21. Dans cette même variante, la solution proposée nécessite cependant le sectionnement préalable de la voie et ne permet pas la mise en place d'un tablier auxiliaire ; elle est donc bien adaptée lorsque le trafic sur la voie peut être interrompu pendant le temps juste nécessaire à l'auto-­fonçage des deux demi-éléments et à leur rapprochement pour constituer le cadre, simultanément avec la réalisation du tablier définitif.

[0027] Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas aux exemples de mises en oeuvre plus spécialement décrits ci-dessus et représentés sur les dessins annexés ; elle en embrasse en contraire toutes les variantes. En particulier, le procédé proposé ne s'oppose pas à la réalisation de pieux de soutènement au fur et à mesure du fonçage des demi-éléments, quoique la répartition de la charge sur toute la largeur du fond du cadre (et non plus sur deux longrines séparées) rende l'emploi de tels pieux pratiquement sans intérêt, quelle que soit la nature du terrain sous le passage ainsi formé.

Revendications

1 - Procédé pour la construction d'ouvrages, en particulier d'un passage à travers un talus ou terrassement supportant une ou plusieurs voies ferrées, caractérisé en ce qu'il consiste, après avoir coupé la voie (21) sur une longueur correspondant à celle du passage (23) à réaliser sous celle-ci, à constituer un cadre en béton (24) délimitant ce passage au moyen de deux demi-éléments (30, 31) à section un U, disposés en regard de part et d'autre du talus ou terrassement (22) supportant la voie, à rapprocher progressivement ces demi-éléments par fonçage relatif l'un vers l'autre en les faisant pénétrer à force dans le talus jusqu'à leur mise en contact, à retirer les déblais par l'intérieur des demi-­éléments au fur et à mesure de leur pénétration dans le talus, puis à disposer sur le cadre un tablier de support (43) de la voie et enfin à reconstituer celle-­ci sur la longueur du tablier, le rapprochement des demi-éléments (30, 31) du cadre (24) s'effectuant de préférence par la méthode d'auto-fonçage, en utilisant des vérins prenant appui d'un côté sur l'un des demi-éléments et exerçant une traction sur un câble (37) traversant le talus (22) et fixé sur l'autre demi-élément.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on donne à chacun des demi-éléments (30, 31) une forme telle qu'elle présente dans sa partie pénétrant à l'intérieur du talus (22), un profil en bec (32), délimité entre une face plane et horizontale (33) à la partie supérieure de la section en U et un retour 34 incliné vers l'arrière et la partie inférieure (35) du demi-élément correspondant.

3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bec (32) prévu sur chaque demi-élément (30, 31) est formé d'une ou plusieurs pièces métalliques (47, 48) jointives et amovibles, de telle sorte que les demi-éléments s'accolent finalement l'un à l'autre dans le plan médian (36) du talus selon une partie plane (49) de chacun d'eux, consécutivement au retrait de ces pièces.

4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les régions (42) délimitées entre les demi-éléments (30, 31) sous leurs parties planes accolées (49), sont comblées au moyen d'un raccord de clavage, assurant la continuité du cadre (24).

5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les pieux de soutènement peuvent être forés dans le sol, au fur et à mesure du rapprochement des deux demi-éléments.

6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tablier (43) rapporté sur la partie supérieure du cadre (24) est un tablier à poutrelles métalliques enrobées, fabriqué indépendamment des demi-­éléments (30, 31), éventuellement en deux parties, et déposé sur le cadre, avant que la voie (21) ne soit reconstituée.

7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tablier (43) est constitué de deux demi-tabliers (44, 45) réalisés sur les demi-éléments (30, 31) et mis en place en même temps que ceux-ci sous la voie.

8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les demi-éléments (30, 31) comportent une cloison d'appui centrale (46) délimitant deux parties égales ou non dans leur section transversale.

9 - Ouvrage et en particulier passage à usage ferroviaire, routier ou piétonnier, réalisé sous une voie ferrée au moyen du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.

Dessins