Procédé de réalisation d'un tunnel revêtu

Abstract

 Procédé de réalisation d'un tunnel revêtu ou d'une excavation revêtue, selon lequel une excavation de section circulaire est creusée dans le sol à l'aide d'un dispositif approprié (2) et un revêtement (7-8) est placé à l'intérieur de cette excavation, caractérisé en ce que la pose du revêtement (7-8) comprend une étape pendant laquelle des éléments de tube (9) sectionnés sur leur longueur et repliés sur eux-mêmes sont introduits au travers des éléments de tube (9) déjà en place jusqu'au niveau de leur emplacement où ils s'ouvrent par leur propre élasticité ou sont ouverts par un dispositif approprié.

Description

[0001] L'invention concerne un procédé de réalisation d'un tunnel revêtu ou d'une excavation revêtue, de section circulaire, selon lequel une excavation est creusée à l'aide d'un dispositif approprié et un revêtement est placé à l'intérieur de cette excavation.

[0002] L'invention concerne en particulier la réalisation d'un microtunnel revêtu, c'est-à-dire un tunnel de petit diamètre entre autre dans le cas où l'intervention humaine n'est pas possible.

[0003] Dans un procédé connu sous le nom de "pipe-jacking", des éléments de revêtement sont poussés les uns derrière les autres, à partir d'une chambre de départ, à l'arrière d'un microtunnelier, assurant ainsi son avancement.

[0004] Si ce procédé est applicable dans certains sols stables, il est parfois impraticable dans d'autres sols qui se tassent ou convergent assez rapidement, tels que des sols argileux. Il est évident que, suite à la convergence, la friction du sol sur les sections du revêtement augmente, au fur et à mesure que le microtunnelier avance. Du fait de l'augmentation de cette friction, des forces de poussée toujours plus grandes sont nécessaires pour faire avancer le tunnelier et les éléments de revêtement déjà introduits ainsi que le microtunnelier. Ces forces peuvent devenir rapidement trop importantes, en particulier à grande profondeur, rendant la construction d'un tunnel d'une longueur supérieure à 30 m irréalisable par cette technique.

[0005] Un autre procédé, basé sur un dispositif qui maintient sous pression les parois de l'excavation pendant les opérations de creusement, est en cours de développement. L'excavation terminée, le dispositif est retiré et le revêtement final est placé par la méthode de "pipe-jacking". Cette technique, bien qu'originale, requiert une infrastructure lourde et onéreuse.

[0006] L'invention a pour but de remédier aux inconvénients susdits et de procurer un procédé permettant la réalisation d'excavations revêtues d'une manière simple dans des sols convergents situés à grande profondeur.

[0007] Ce but est atteint par le fait que la pose du revêtement comprend une étape pendant laquelle des éléments de tube sectionnés sur leur longueur et repliés sur eux-mêmes sont introduits au travers des éléments de tube déjà en place jusqu'au niveau de leur emplacement où ils s'ouvrent par leur propre élasticité ou sont ouverts par un dispositif approprié.

[0008] Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent essentiellement en ce que les forces de frottement à l'interface revêtement-sol sont éliminées. En effet, le frottement a lieu entre la face intérieure des éléments de tube en place et la face extérieure des nouveaux éléments de tube introduits. La pression exercée par le sol n'influence donc plus les forces de frottement lors du poussage des tubes étant donné que celle-ci est reprise par les éléments de tube extérieurs déjà en place, durant la réalisation de l'excavation.

[0009] Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les éléments de tube sont maintenus en position repliée par un dispositif approprié et sont libérés au niveau de leur emplacement final.

[0010] Dans encore une autre forme de réalisation de l'invention, les éléments de tube s'ouvrent ou sont ouverts au niveau de leur emplacement jusque dans une position ouverte dans laquelle une ouverture longitudinale subsiste, ces éléments de tube en place pouvant ensuite se fermer sous l'action de la convergence du sol.

[0011] Les éléments de tube qui sont poussés peuvent alors être pourvus d'un guide pour les guider lorsqu'ils se ferment sous l'action de la convergence du sol.

[0012] Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, la pose du revêtement comprend une deuxième étape au cours de laquelle un revêtement final est mis en place le long du revêtement susdit.

[0013] De préférence, ce revêtement final comprend des éléments qui sont poussés au travers des éléments de tube déjà en place.

[0014] Les éléments du revêtement final peuvent avoir un diamètre égal, aux tolérances près, au diamètre intérieur des éléments de tube en position finale fermée.

[0015] Le revêtement final peut être mis en place sous forme d'éléments de tube classiques qui sont soudés entre eux pour former un revêtement étanche.

[0016] Le revêtement final ou une partie de celui-ci peut être utilisé pour pousser les derniers éléments de tube à installer au travers des éléments de tube déjà en place.

[0017] D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un procédé pour réaliser une excavation revêtue, selon l'invention. Cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple non-limitatif en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :

la figure 1 montre en coupe un microtunnel en train d'être réalisé par le procédé selon l'invention;

la figure 2 représente une coupe selon la ligne II-II de la figure 1;

la figure 3 représente une coupe selon la ligne III-III de la figure 1;

la figure 4 représente, sur une échelle agrandie, le détail indiqué par F4 à la figure 3,

la figure 5 représente une coupe selon la ligne V-V de la figure 1.

[0018] Les figures ont trait à la réalisation d'une excavation sous forme d'un microtunnel horizontal de diamètre compris entre 0,5 et 1,5 m, à partir d'une galerie principale déjà existante 16, dans un sol 1 argileux, à grande profondeur.

[0019] Pour réaliser ce microtunnel, un dispositif d'excavation, c'est-à-dire un microtunnelier 2 est utilisé constitué de trois stations, c'est-à-dire une station d'ancrage 3, une station de poussage 4 et une station d'excavation 5.

[0020] A l'aide de la station d'ancrage 3, munie de vérins hydrauliques 6, le microtunnelier 2 est ancré dans le sol 1. Ensuite, la station d'excavation 5 composée d'un instrument de forage à attaque globale est avancée, durant le creusement, à l'aide de la station de poussage 4 munie également de vérins hydrauliques. Lorsque les vérins hydrauliques de la station de poussage 4 sont en fin de course, la station d'ancrage 3 est libérée et rétractée vers la station d'excavation 5, à l'aide des vérins hydrauliques de la station de poussage 4. La place nécessaire à l'emplacement d'un élement d'un revêtement auxiliaire 7 est ainsi libérée à l'arrière du microtunnelier 2. La procédure susdite est répétée, en commençant par un nouvel ancrage du microtunnelier 2.

[0021] A l'arrière du microtunnelier, le revêtement est placé en deux étapes, c'est-à-dire une premiere étape au cours de laquelle un premier revêtement ou revêtement auxiliaire 7, destiné à reprendre durant la réalisation du tunnel, les pressions du sol 1 (de l'ordre de 1 MPa), est mis en place et une deuxième étape au cours de laquelle un revêtement final 8, destiné à reprendre les pressions du sol 1 à long terme (de l'ordre de 5 MPa), est mis en place.

[0022] Le revêtement auxiliaire 7 est formé d'éléments de tube 9, par exemple en métal, d'une épaisseur comprise entre 5 et 10 mm, et donc quelque peu élastiquement déformable, qui sont sectionnés sur toute leur longueur et repliés sur eux mêmes, tel que représenté à la figure 2. Ces éléments de tube 9 peuvent être acheminés, les uns derrière les autres, en position repliée, jusqu'au niveau de leur emplacement en les poussant au travers des éléments de tube 9 déjà en place, tel que représenté à la figure 2. Au niveau de leur emplacement, les éléments de tube 9 s'ouvrent par leur propre élasticité et reprennent leur position initiale, c'est-à-dire la position qu'ils avaient après leur sectionnement, tel que représenté à la figure 3, laissant ainsi une ouverture longitudinale 10. Chaque élément de tube 9 est muni sur sa face extérieure au niveau de la section longitudinale, d'un guide 11 formé par un rebord courbé. La fonction de ce guide fait l'objet d'un autre paragraphe.

[0023] La pose du revêtement auxiliaire 7 est réalisée de la manière suivante: un premier élément de tube 9 est mis en place dans le microtunnel; les éléments de tube 9 suivants sont préalablement repliés sur eux-mêmes et introduits les uns après les autres, tel que représenté en coupe à la figure 2, à partir de la galerie principale 16, au fur et à mesure que le microtunnelier 2 excave.

[0024] Il est possible de maintenir les éléments de tube 9 en position repliée au cours de leur introduction, par un dispositif approprié, comme par exemple des lanières, ce dispositif permettant de libérer les éléments de tube au niveau de leur emplacement.

[0025] Les éléments de tube 9 sont ainsi poussés jusqu'au niveau de leur emplacement, à l'aide d'une station de poussage 13, placée dans la galerie principale 16.

[0026] Les forces de frottement ne dépendent donc plus de la pression du sol 1, puisque celle-ci est reprise par les éléments de tube 9 durant le creusement du microtunnel.

[0027] Afin d'empêcher l'entraînement des éléments de tube 9 en place, lors du poussage des éléments de tube 9 repliés, les éléments de tube 9 sont rendus solidaires par des dispositifs de calage appropriés.

[0028] Au niveau de leur emplacement, les éléments de tube 9 s'ouvrent par élasticité, tel que représenté à la figure 3, laissant une ouverture longitudinale 10. Le guide 11 susdit limite le mouvement des parois de l'élément de tube 9.

[0029] La section longitudinale de chaque élément de tube 9 est telle qu'un bord de l'ouverture 10 soit pourvu d'une rainure en V 14 et que l'autre bord de cette même ouverture 10 possède une extrémité correspondante 15 en V, tel que représenté en détail à la figure 4.

[0030] Suite à la convergence du sol 1, l'ouverture 10 se referme. Le guide 11 et la rainure 14 jointe à l'extrémité 15 de l'élément de tube assurent une parfaite fermeture de cet élément de tube 9 lorsque le sol 1 argileux a convergé, tel que représenté à la figure 5.

[0031] Lorsque le dernier élément de tube 9 replié a été introduit dans le microtunnel, la mise en place du revêtement final 8 en métal débute. Ce revêtement final 8 étanche est destiné à reprendre la pression exercée par le sol 1 à long terme. Ce revêtement final 8 a un diamètre extérieur égal, aux tolérances près, au diamètre intérieur du revêtement auxiliaire 7 avec les éléments de tube 9 dans leur position fermée.

[0032] Le revêtement final 8 est introduit sous forme d'éléments de tube 12 qui sont poussés, les uns après les autres, à partir de la galerie principale 16, à l'aide de la station de poussage 13. Au fur et à mesure de leur introduction, les éléments de tube 12 sont soudés afin d'assurer leur étanchéité.

[0033] Le revêtement final 8 peut est utilisé pour pousser vers leur emplacement les derniers éléments de tube 9.

[0034] Le microtunnel est réalisé dès que tous les éléments de tube 9 se trouvent à leur emplacement et que tous les éléments de tube 12 du revêtement final 8 ont été introduits.

[0035] Le procédé décrit ci-dessus permet, de manière simple et continue, de réaliser des tunnels dans des sols convergents à grande profondeur.

[0036] Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple susdécrit, sans pour autant sortir du cadre de l'invention telle que décrite dans les revendications ci-après.

[0037] En particulier, l'excavation ne doit pas nécessairement être un microtunnel horizontal. Elle peut être un tunnel, une galerie ou n'importe quelle excavation horizontale ou inclinée ou même verticale. Le microtunnelier 2 peut selon le cas être remplacé par un autre dispositif d'excavation approprié.

[0038] Au lieu de prendre appui sur le sol, le tunnelier ou autre dispositif d'excavation peut aussi bien prendre appui sur les éléments de tube 9 déjà mis en place. Ainsi la station d'ancrage 3 peut être éliminée ou remplacée.

[0039] Dans une variante du procédé décrit, les éléments de tube 9 du premier revêtement, au lieu de s'ouvrir par leur propre élasticité au niveau de leur emplacement final, sont ouverts mécaniquement, par exemple par des vérins. Ces éléments de tube 9 sont alors à l'état stable dans leur position repliée.

[0040] Ces éléments de tube 9 ne doivent pas nécessairement être en métal. Ils peuvent par exemple être en matière synthétique.

[0041] De même, les éléments de tube 12 du revêtement final 8 ne doivent pas nécessairement être en métal. Ils peuvent par exemple être en béton.

[0042] D'aileurs, ce revêtement final 8 peut dans certaines variantes être omis ou remplacé par l'injection de béton par exemple à l'extérieur autour des éléments de tube 9 du revêtement auxiliaire 7 mis en place.

Revendications

1. Procédé de réalisation d'un tunnel revêtu ou d'une excavation revêtue, selon lequel une excavation de section circulaire est creusée dans le sol à l'aide d'un dispositif approprié (2) et un revêtement (7-8) est placé à l'intérieur de cette excavation, caractérisé en ce que la pose du revêtement (7-8) comprend une étape pendant laquelle des éléments de tube (9) sectionnés sur leur longueur et repliés sur eux-mêmes sont introduits au travers des éléments de tube (9) déjà en place jusqu'au niveau de leur emplacement où ils s'ouvrent par leur propre élasticité ou sont ouverts par un dispositif approprié.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de tube (9) sont poussés à l'aide d'une station de poussage (13).

3. Procédé selon l'une et l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispostif d'excavation (2) est avancé indépendamment de la mise en place du revêtement (7).

4. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'excavation est creusée à l'aide d'un tunnelier (2) comprenant une station d'ancrage (3), une station de poussage (4) et une station d'excavation (5) en répétant successivement les étapes suivantes: ancrage du tunnelier (2) dans le sol, poussage de la station d'excavation (5) durant le creusement et rétraction de la station d'ancrage (3) vers la station de poussage (4).

5. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de tube (9) sont maintenus en position repliée par un dispositif approprié et sont libérés au niveau de leur emplacement final.

6. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif de calage est prévu entre les éléments de tube (9) afin d'éviter leur entraînement lors de l'introduction d'un élément de tube (9) à travers ceux-ci.

7. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de tube (9) s'ouvrent ou sont ouverts au niveau de leur emplacement jusque dans une position ouverte dans laquelle une ouverture longitudinale (10) subsiste, ces éléments de tube (9) en place pouvant ensuite se fermer sous l'action de la convergence du sol.

8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments de tube (9) qui sont poussés sont pourvus d'un guide (11) pour les guider lorsqu'ils se ferment sous l'action de la convergence du sol.

9. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pose du revêtement (7-8) comprend une deuxième étape au cours de laquelle un revêtement final (8) est mis en place le long du revêtement (7) susdit.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisée en ce que le revêtement final (8) comprend des éléments (12) qui sont poussés au travers des éléments de tube (9) déjà en place.

11. Procédé selon la revendications 10, caractérisé en ce que des éléments (12) du revêtement final (8) sont introduits ayant un diamètre égal, aux tolérances près, au diamètre intérieur des éléments de tube (9) du premier revêtement (7) en position finale fermée.

12. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le revêtement final (8) est mis en place sous forme d'éléments (12) de tube classiques soudés entre eux pour former un revêtement étanche.

13. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le revêtement final (8) ou une partie de celui-ci est utilisé pour pousser les derniers éléments de tube (9) à installer au travers des éléments de tube (9) déjà en place.

Dessins