Dispositif de drainage, d'isolation thermique et d'étanchement d'un tunnel

Abstract

 Le dispositif étanche de drainage des eaux de percolation au niveau d'un revêtement d'un tunnel est constitué d'un complexe tricouches (4), comportant:

• une première couche drainante (1), destinée à recueillir les eaux arrivant à travers la voûte du tunnel, et les acheminer jusqu'à la base du piédroit, au niveau duquel elles sont collectées et évacuées (6), ladite couche venant donc s'appliquer au contact de la paroi interne du tunnel ;
• une couche intermédiaire (2) d'isolation thermique, destinée à assurer une protection contre le gel des eaux circulant dans la couche drainante (6) ;
• une couche interne d'étanchéité (3), destinée à éviter toute intrusion de l'eau à l'intérieur du tunnel, susceptible d'avoir traversé la couche drainante.

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de drainage, d'isolation thermique et d'étanchement d'un tunnel, dans l'objectif de protéger les chaussées ou les voies ferrées susceptibles de les emprunter, de venues d'eau ou de glace, tout en assurant un revêtement esthétique et lumineux de la voûte et des piédroits du tunnel.

[0002] Ce dispositif est destiné à être appliqué directement sur les parements bétonnés ou maçonnés en place d'un tunnel, sans en modifier le gabarit existant. Fondamentalement, il est destiné à remplir quatre fonctions essentielles :

• drainage des eaux de percolation provenant du lieu d'implantation du tunnel ;
• isolation thermique de ces eaux vis à vis du gel susceptible d'intervenir à l'intérieur du tunnel ;
• étanchéité absolue interdisant toute traversée de ces eaux à travers ce dispositif, et par voie de conséquence, de leur intrusion sur les chaussées et/ou sur les voies ferrées empruntant ce tunnel ;
• un revêtement esthétique et lumineux du tunnel, propre à assurer un confort de l'usager et une meilleure facilité d'entretien.

[0003] Il existe à ce jour un certain nombre de dispositifs permettant d'assurer les fonctions précitées. Cependant, elles s'avèrent lourdes à mettre en oeuvre, et sont généralement très coûteuses, nécessitant des travaux importants pour rétablir le gabarit de circulation.

[0004] Parmi ceux-ci, on peut citer la mise en oeuvre de l'étanchéité par géomembrane avec revêtement béton, les coques béton ou métalliques préfabriquées, les coques avec étanchéité et béton projeté, préfabriquées ou non, etc.... Tous ces dispositifs nécessitent des longues fermetures du tunnel à la circulation pendant les travaux, et occasionnent de fait beaucoup de gêne aux usagers.

[0005] Le dispositif conforme à l'invention est constitué d'un complexe tricouches, destiné à revêtir la paroi interne d'un tunnel déjà réalisé. Ce complexe est constitué :

• d'une première couche drainante, destinée à recueillir les eaux arrivant à travers la voûte surplombant le tunnel, et à les acheminer jusqu'à la base du piédroit, au niveau duquel elles sont collectées et évacuées, ladite couche venant donc s'appliquer au contact de la paroi interne du tunnel ;
• d'une couche intermédiaire d'isolation thermique, destinée à assurer une protection contre le gel des eaux circulant dans la couche drainante ;
• d'une couche interne d'étanchéité, destinée à éviter toute intrusion de l'eau à l'intérieur du tunnel, susceptible d'avoir traversé la couche drainante.

[0006] Selon l'invention, ces trois couches sont assemblées entre elles par soudure thermique ou par collage.

[0007] Avantageusement, ce complexe tricouches est réalisé sous la forme de panneaux de dimensions standardisées, assemblés les uns aux autres lors du revêtement au niveau de la paroi interne du tunnel, l'étanchéité entre deux panneaux consécutifs étant réalisée par débordement de la couche d'étanchéité au niveau du panneau adjacent.

[0008] La manière de réaliser l'invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées.

La figure 1 est une représentation en section schématique du dispositif après assemblage des trois constituants du complexe conforme à l'invention.

La figure 2 est une représentation schématique en perspective du dispositif conforme à l'invention mis en place au niveau d'un tunnel.

La figure 3 est une représentation schématique représentant le mode de fixation du dispositif conforme à l'invention.

La figure 4 est une représentation schématique du principe de soudure de l'étanchéité de deux panneaux adjacents, conformément à l'invention.

[0009] On a donc représenté en relation avec la figure 1, le dispositif conforme à l'invention. Celui-ci, ainsi que déjà dit, est constitué d'un complexe tricouches (4), destiné à être revêtu au niveau de la paroi interne d'un tunnel recevant une chaussée ou une voie ferrée.

[0010] Ce complexe tricouches comporte tout d'abord une première couche externe (1), assurant la fonction de drainage et donc destinée à recueillir les eaux provenant de la voûte d'un tunnel (8) et à les acheminer jusqu'à la base du piédroit du tunnel, où elles sont collectées et évacuées par une canalisation (6).

[0011] Cette couche est typiquement réalisée en un géosynthétique en polyéthylène sous forme de plaques munies d'excroissances (13), variables en épaisseur, et dont la hauteur est comprise dans une fourchette allant de 8 et 20 mm. L'épaisseur de ce géosynthétique, et notamment la hauteur des excroissances est fonction de la quantité d'eau à drainer le long de la voûte du tunnel.

[0012] Ces excroissances (13) permettent en outre d'assurer un drainage important des eaux de percolation du massif au sein duquel est implanté ledit tunnel, et évite le colmatage, en raison du volume de vide ainsi créé entre le revêtement existant du tunnel et le complexe conforme à l'invention.

[0013] Ces excroissances (13) sont dirigées en direction du massif.

[0014] Cette couche peut en outre présenter un classement au feu de type M1.

[0015] Il comporte une seconde couche ou couche intermédiaire (2) assurant la fonction d'isolation thermique et destinée à éviter le gel des eaux circulant au niveau de la couche drainante (1), en raison de la température ambiante régnant à l'intérieur du tunnel. En effet, un certain nombre des tunnels en question sont réalisés dans des massifs montagneux, dans lesquels il est fréquent que la température descende en dessous de 0°C, température de solidification de l'eau.

[0016] La mise en oeuvre d'une telle couche isolante permet d'éviter la formation de stalactites, extrêmement dangereuses, ou la formation de couches de verglas sur les chaussées ou sur les rails.

[0017] Cette couche d'isolation thermique est avantageusement constituée d'une mousse polyéthylène réticulée, d'une épaisseur comprise entre 1 à 3 cm. Cette épaisseur est choisie en fonction du coefficient (par exemple 0,038 W/mK à 10 °C) des matériaux et des températures prévues dans le tunnel à étancher.

[0018] L'équivalence de 1 cm de cette mousse est d'environ 30 cm de béton vis à vis du gel.

[0019] Cette couche peut également présenter un classement au feu de type M1.

[0020] Enfin, le complexe (4) conforme à l'invention comporte une troisième couche interne (3), assurant la fonction d'étanchéité. Elle est destinée à éviter toute traversée par l'eau venant du terrain et de couches précédentes, et qui aurait éventuellement échappé à la couche drainante. Cette couche assure également une fonction esthétique, puisqu'elle est destinée à conférer l'aspect définitif au revêtement du tunnel, et notamment sa couleur.

[0021] Elle est avantageusement constituée par une géomembrane en PVC ou en polyéthylène-polyoléfine de 1,5 à 2 mm d'épaisseur, dont la face interne est préférentiellement choisie de couleur claire.

[0022] Cette couche peut également présenter un classement au feu de type M1.

[0023] Ces trois couches étant réalisées à base de polyéthylène souple, elles sont donc susceptibles d'être assemblées entre elles par soudure thermique ou par collage.

[0024] Ce complexe (4) est avantageusement réalisé sous la forme de panneaux, de dimensions standards par exemple de dimensions de 1 mètre sur 5 mètres, mais bien évidemment, d'autres dimensions sont envisageables.

[0025] La mise en place et la fixation du complexe conforme à l'invention au niveau de la paroi interne du tunnel sont décrites plus en détail en relation avec les figures 3 et 4.

[0026] Cette mise en place s'effectue notamment au moyen d'une nacelle ou d'un échafaudage.

[0027] Le complexe est placé en forme de cerces (5), tel que cela apparaît sur la figure 2.

[0028] L'un des bords du complexe est fixé au tunnel au moyen d'un fer plat, par exemple de 4 cm de large, réalisé en acier inoxydable (10) et de chevilles, également en acier inoxydable (11), espacées de 20 cm environ.

[0029] Au niveau de l'autre bord du complexe, la couche d'étanchéité (3) de celui-ci dépasse par rapport aux autres couches constitutives du complexe, d'environ une dizaine de centimètres.

[0030] Cette zone particulière vient recouvrir le panneau précédemment posé (côté fixations), puis est soudé en (12) sur la couche d'étanchéité (3) dudit panneau précédent.

[0031] Selon l'utilisation envisagée du complexe (4), les différents éléments constitutifs de celui-ci peuvent présenter une classement du type M3 à M1, afin de tenir compte des contraintes de sécurité.

[0032] La mise en oeuvre d'un tel dispositif permet de disposer d'un revêtement continu en drainage, en isolation et en étanchéité.
Il présente un aspect uniforme, le système de fixation n'étant plus visible.

Revendications

1. Dispositif étanche de drainage des eaux de percolation au niveau d'un revêtement de tunnel, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un complexe tricouches (4), dont les trois couches (1, 2, 3) sont pré-assemblées entre elles par soudure thermique ou collage, comportant

- une première couche drainante (1), destinée à recueillir les eaux arrivant à travers la voûte du tunnel, et à les acheminer jusqu'à la base du piédroit, au niveau duquel elles sont collectées et évacuées (6), ladite couche venant donc s'appliquer au contact de la paroi interne du tunnel ;

- une couche intermédiaire (2) d'isolation thermique, destinée à assurer une protection contre le gel des eaux circulant dans la couche drainante (1) ;

- une couche interne d'étanchéité (3), destinée à éviter toute intrusion de l'eau à l'intérieur du tunnel, susceptible d'avoir traversée la couche drainante.

2. Dispositif étanche de drainage des eaux de percolation au niveau d'un revêtement d'un tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche externe drainante (1) est munie d'excroissances (13), variables en épaisseur, et dirigées vers le massif au sein duquel est implanté le tunnel.

3. Dispositif étanche de drainage des eaux de percolation au niveau d'un revêtement d'un tunnel selon la revendication 2, caractérisé en ce que la hauteur des excroissances variables (13) est comprise entre 8 et 20 mm.

4. Dispositif étanche de drainage des eaux de percolation au niveau d'un revêtement d'un tunnel selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche externe drainante (1) est constituée d'un géosynthétique réalisé en polyéthylène.

5. Dispositif étanche de drainage des eaux de percolation au niveau d'un revêtement d'un tunnel selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche d'isolation (2) est constituée d'une mousse polyéthylène réticulée, d'une épaisseur comprise entre 1 et 3 cm.

6. Dispositif étanche de drainage des eaux de percolation au niveau d'un revêtement d'un tunnel selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche d'étanchéité (3) est constituée d'une géomembrane réalisée en PVC ou en polyéthylène-polyoléfine de 1,5 à 2 mm d'épaisseur.

7. Dispositif étanche de drainage des eaux de percolation au niveau d'un revêtement d'un tunnel selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le complexe (4) se présente sous la forme de panneaux, de dimensions standardisées, dont l'un au moins des bords présente une prolongation de la couche d'étanchéité (3), destinée à venir en appui et à être solidarisé sur la couche d'étanchéité (3) du panneau adjacent.

8. Dispositif étanche de drainage des eaux de percolation au niveau d'un revêtement d'un tunnel selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le matériau constitutif des trois couches du complexe (4) présentent un classement au feu de type M3 à M1.

Dessins