GALERIE SOUTERRAINE A REVETEMENT PREFABRIQUE.
La présente invention se rapporte à la construction de galeries souterraines et plus particulièrement de galeries hydro-électriques.
On sait que ces galeries comportent généralement un revêtement
en béton destiné principalement à protéger l'ouvrage contre la poussée du terrain lorsque le rocher dans lequel on creuse est fluidiforme et que l'excavation.tend à se refermer. On revêt aussi les galeries lorsque la tenue
du rocher étant bonne il peut se produire des chutes de pierres dans la galerie entraînant des dommages pour l'aménagement en exploitation; dans ce
cas on se contente généralement d'un revêtement d'épaisseur plus faible.
Enfin le revêtement d'une garlerie présente l'avantage d'améliorer considérablement le coefficient d'écoulement..Dans certains cas,
lorsque le revêtement brut de décoffrage est rugueux, on n'hésite pas à passer un enduit très coûteux destiné. à rendre la paroi interne de la galerie aussi lisse que possible.
Le procédé ordinaire de construction de tels revêtements consis-
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épousant la forme exacte du profil définitif intérieur; on remplit ensuite
de béton l'espace compris entre l'extrados du coffrage et le profil intérieur du rocher., soit à la pelle à main soit par des transporteurs de béton.
Ce procédé présente divers inconvénients. Le béton est fabriqué
le plus souvent à l'extérieur de la galerie et son transport jusqu'au chantier souterrain sur un trajet pouvant être assez long provoque une décomposition partielle du béton,, les éléments lourds des agrégats tombant au fond,
la laitance subsistant en surface. D'autre part, les agrégats eux-mêmes doivent être choisis en tenant compte de leur qualité et de leur prix. Le prix
des agrégats devient très élevé lorsqu'il s'agit de les transporter très loin d'une balastière. Les matériaux pris sur place doivent être concassés, ce
qui peut être onéreux, d'autre part les matériaux concassés constituent toujours un béton de moins bonne qualité. Pour certaines galeries de haute montagne il est difficile et coûteux d'acheminer tout le matériel de fabrication de béton jusqu'à pied-d'oeuvre.
Une perte de temps importante résulte en outre des déplacements des coffrages. Il faut en effet les démonter, les transporter puis les remettre en place en repérant soigneusement leur position par rapport au point de nivellement.
On a proposé, pour éviter certains de ces inconvénients l'emploi de coffrages métalliques et en particulier de coffrages télescopiques épousant après mise en place le profil exact du revêtement. On a réalisé également des.trains de béton permettant de fabriquer le béton aux chantiers souterrains sur place, ce qui élimine l'inconvénient de la décomposition du béton
au cours du transport.
Outre que ces installations sont assez onéreuses et d'un emploi délicat, il subsiste cependant toujours un inconvénient très grave qui est
la dépense considérable de béton du fait de l'irrégularité des hors profils. Au cours de la perforation il arrive en effet fréquemment que la texture du rocher crée des creux importants bien au delà du profil théorique extérieur
de l'excavation; il est très coûteux de remplir ces creux avec le béton de revêtement fortement dosé. Il est courant de voir le volume de béton au mètre linéaire doublé et même triplé par suite de l'existence des hors-profils.
On a utilisé d'autre part pour le revêtement de certaines galeries de mine un revêtement formé de voussoirs suffisamment petits pour être maniés
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gissait là d'une sorte de maçonnerie destinée à tenir les terrains ayant une tendance à l'écoulement. Un procédé similaire appliqué dans la construction de certains égouts faisant appel à des voussoirs plus volumineux mis en place à l'aide d'une machine constituée par un bras commandé par crémaillère. Ces procédés ne conviennent pas pour la construction de galeries hydro-électriques en raison du développement excessif de joints par mètre linéaire de galerie, ce qui entraîne des pertes de charges pour.l'écoulement des eaux, qui admissibles dans les égouts, sont inacceptables dans une galerie hydro-électrique. Enfin il ne serait pas possible de réaliser avec les voussoirs identiques utilisés dans ces procédés les diverses formes de galerie que les hydrauliciens sont amenés à concevoir.
La présente invention a pour objet un procédé de construction de galeries permettant d'éviter les difficultés signalées, de réaliser un revêtement de qualité certaine suivant une technique de mise en place.rapide et économique, s'adaptant aisément aux lieux et aux formes les plus divers et notamment à la construction des galeries hydro-électriques de haute montagne.
Le procédé suivant l'invention consiste essentiellement à constituer le revêtement par des éléments préfabriqués, acheminés et mis en place sur le chantier, et à combler l'espace subsistant entre l'extrados de ces éléments et l'excavation par un béton maigre. Les éléments préfabriqués sont emboîtés les uns dans les autres et on leur donne une surface telle que la longueur totale des joints par mètre linéaire n'excède pas le double du périmètre de la galerie.
Les éléments suivant l'invention peuvent donc être fabriqués à l'endroit le plus favorable, dans un chantier de montage près d'une balastière donnant des agrégats roulés de bonne qualité. Etablis pour résister à la poussée du terrain ils peuvent être armés ou non, fabriqués en série, vibrés et pervibrés correctement. Le revêtement bénéficiera ainsi de toutes les qualités d'un béton industriel réalisé, dans les meilleures conditions possibles. De toute manière pour le Maître de l'oeuvre il.est plus facile de contrôler la fabrication d'un tel béton que celle du béton préparé dans une galerie difficile d'accès.
La difficulté des hors-profils est également écartée du fait que leur remplissage est réalisé avec un béton qui peut être très maigre et bon marché; la qualité de ce béton est pratiquement indifférente puisque ce n'est pas sur lui que repose la solidité de l'ouvrage, son rôle consiste simplement à répartir la poussée du terrain sur l'extrados du revêtement.
L'invention vise également les éléments de revêtement destinés à la mise en oeuvre de ce procédé ainsi que les appareils servant à leur mise en place.
Suivant l'invention le revêtement comprendra des éléments de radier s'étendant sur toute la largeur de la galerie et surmontés d'un ou plusieurs autres éléments de surface telle que la longueur de joints par mètre linéaire n'excède pas le double du périmètre de la galerie.
D'une manière plus générale, le profil à réaliser étant divisé en un petit nombre, soit deux à quatre par exemple, de fractions, chaque élément reproduit sur une longueur élémentaire choisie une telle fraction de profil.
Ainsi dans un exemple de réalisation, ce nombre étant pris égal à quatre, des piédroits eux-mêmes surmontés d'éléments de voûte sont posés et alignés de part et d'autre sur les radiers.
Les bords des éléments forment des assemblages permettant leur emboîtement les uns dans les autres au fur et à mesure de la mise en place.
De tels éléments peuvent être mis en place par des appareils de levage relativement simples dont un mode de réalisation sera décrit ci-des.sous et qui pourront avantageusement circuler, de même que les véhicules servant au transport des éléments sur le chantier, sur une voie de roulage-montée sur les radiers.
Une expérience tentée dans un chantier de montagne a montré que le procédé est d'une mise en oeuvre aisée et permet facilement la pose de
20 à 30 mètres d'éléments par jour.
Lorsque les éléments sont en place l'aspect intérieur de la galerie est lisse, puisqu'il est facile de réaliser avec des moules métalliques et la vibration des éléments de béton à surface lisse. Les joints terminés au mortier sont peu nombreux, ainsi qu'il a été indiqué.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre d'un mode de réalisation choisi
à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
la figure 1 montre en coupe une galerie creusée dans le roc avec indication d'un profil théorique à réaliser; la figure 2 est une vue en coupe transversale de la galerie terminée; la figure 3 est une vue en-plan d'un élément de radier; la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3; la figure 5 est une vue en élévation de l'élément de radier; la figure 6 est une vue en bout d'un élément de piédroit; ' la figure 7 est une vue en élévation de face de cet élément; la figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7; la figure 9 est une vue en élévation d'un élément de voûte; la figure 10 montre cet élément, en plan vu du bas;
la figure 11 est une vue en coupe suivant la ligne XI-XI de la <EMI ID=3.1> la figure 12 est une vue en plan de la galerie en cours de construction; la figure 13 est une vue schématique en élévation d'un appareil' de mise en place des radiers; la figure 14 est une vue schématique en élévation latérale correspondante; la figure 15 est une vue en élévation d'un appareil de mise en place de piédroits; la figure 16 est une vue en élévation latérale correspondante; la figure 17 est une vue en élévation latérale d'un appareil de mise en place des voûtes; la figure 18 est une vue en élévation de face de ce même appareil.
Suivant le mode de réalisation choisi et représenté, en vue de
la réalisation d'une galerie hydro-électrique d'un profil théorique imposé tel que 20 (figure 1), on creuse tout d'abord une excavation 21 convenablement dégagée tout autour de ce profil. Celui-ci comprend dans le cas envisagé à titre d'exemple un fond plat 22 encadré par deux parois verticales telles que 23 et surmonté d'une voûte 24 de la forme indiquée.
Un tel profil sera réalisé suivant l'invention par un revêtement visible sur la figure 2 et comprenant des éléments de radier 25, des éléments de piédroits 26, 27 et des éléments de voûte 28. Ces éléments sont encastrés ou emboîtés les uns dans les autres ainsi qu'il sera décrit plus en détail ci-après, et l'espace 29 compris entre l'extrados de ce revêtement et le profil intérieur du rocher est rempli de béton, ce remplissage s'effectuant soit à la pelle à main soit par un transporteur à béton du genre opérant par projection à air comprimé, ou plus simplement en employant un appareil semblable aux remblayeuses utilisées dans les mines par exemple.,On pourra utiliser pour le remplissage de ces espaces hors profils sans inconvénient un béton de qualité inférieure très maigre,
tandis que les éléments de revêtement sont fabriqués avec tout le soin désirable à l'extérieur de la galerie. Il est possible d'utiliser à cet effet des moules métalliques et de réaliser, en faisant appel à la vibration, des éléments en béton,à surface lisse, armés ou non, dont la forme, l'épaisseur, l'armature et l'assemblage seront étudiés pour résister dans les meilleures conditions à la poussée du terrain.
Les figures 3 à 11 montrent les formes de réalisation adoptées pour les éléments dans le cas de l'exemple de réalisation représenté.
<EMI ID=4.1> ici par de simples dalles présentant suivant les deux bords latéraux des méplats 31, 32 servant de surface d'appui pour les éléments de piédroit, et des dégagements à mi-hauteur 33, 34 suivant leurs côtés transversaux en vue de leur emboîtement mutuel. Sur la face supérieure de chaque élément de radier se-trouvent montées des portions de rails 55 destinés à former une voie de roulage dans la galerie en construction.
Les figures 6 à 8 montrent la forme de réalisation des piédroits qui comprennent une embase 36 destinée à être posée sur les méplats 31 ou
32 des radiers, une paroi verticale 37 et un raccordement 38 entre cette paroi verticale et la surface horizontale du radier suivant le profil imposé pour la galerie. Suivant leurs bords verticaux les piédroits comportent des assemblages à tenons et mortaises 39, 40 et une rainure ou mortaise similaire 41 est ménagée suivant le bord supérieur en vue de l'emboîtement des éléments de voûte.
Ces éléments de voûte visibles sur les 'figures 9 à 11 comportent
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piédroits tandis que des dégagements à mi-épaisseur 44, 45.similaires à ceux des radiers sont prévus aux extrémités de ces éléments en vue de leur emboîtement les uns dans les autres au fur et à mesure de l'avancement.
La figure 12 est une vue en plan montrant une galerie en cours de construction, le sens d'avancement; étant indiqué par la flèche A. On commence par poser une série d'éléments de radier 25 amenés sur un truc plat jusque sous un appareil de pose constitue par un pont roulant léger qui sera décrit plus en détail ci-après. Les éléments de radier sont posés sur un lit de béton maigre constitué et mis de niveau au moment de la pose. La voie de roulage de la galerie se forme au fur et à mesure de la mise en place des éléments de radier portant les rails 35.
La phase suivante est constituée par la mise en place des piédroits 26, 27 qui sont amenés deux par deux et posés en quinconce avec un décalage longitudinal entre les deux côtés égal à la longueur d'un élément de radier, chaque élément de piédroit présentant dans l'exemple de réalisation représenté une longueur égale à deux fois la longueur de l'élément de radier. Suit enfin la mise en place des voûtes 28 qui sont amenées sur des lorry plats, orientées en longueur., soulevées, tournées de 90[deg.] et emboîtées sur le bord supérieur des piédroits d'une part et sur la voûte précédemment posée d'autre part. De même longueur dans l'exemple consi-
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On décrira maintenant en référence aux figures 13 à 18, les machines utilisées suivant l'invention pour la mise en place des divers éléments ainsi que certains détails des opérations de mise en place.
Les figures 13 et 14 représentent un pont léger pour la pose des radiers. Ce pont comprend une poutre centrale 50 en double T servant de support et de voie de roulage pour un chariot 51 à galets montés sur roulements à aiguilles; cette poutre est portée par deux portiques 52, 53 en treillis de dimensions tels qu'ils puissent passer à l'intérieur de la galerie terminée. Les deux jambes de chaque portique reposent sur des boggies 54 à galets montés sur roulements à aiguilles et disposées au bas d'une tige télescopique
55 susceptible d'être.fixée à une hauteur variable dans un guide 56. On forme ainsi un moyen de réglage en hauteur qui permet de poser les pieds des portiques à des hauteurs différentes.
Le dernier élément de radier posé étant figuré en 25 et le sens de l'avancement étant indiqué par la flèche B, on voit que le portique arrière 52 repose sur ce dernier élément tandis que le portique antérieur 53 est posé par un madrier 57 sur le fond de l'excavation.
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cet effet sur les radiers 25 d'une part et les madriers 57 d'autre part.
Les éléments de radier ramenés en longueur jusque sous le pont roulent ainsi constitué sont soulevés par un palan (non représenté) fixé sous le chariot mobile 51, les élingues indiquées schématiquement en 60 étant soit passées autour des éléments, soit engagées dans des trous 61, 62 ménagés à cet effet dans les rails 35. Les éléments ainsi soulevés sont amenés au-dessus de leur position de,pose par roulage, tournés de 90[deg.] et mis-en place
par descente lente du palan.
Les piédroits sont amenés deux par deux par une machine représentée sur les figures 15 et 16. Cette machine comprend un wagonnet 70 destiné
à circuler sur les rails 35 de la voie de roulage des éléments de radier déjà en place. Sur la plate-forme de ce wagonnet sont montés deux chevalets 71,
72 portant chacun à la partie supérieure deux fers en U tels que 73 et 73a
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75, 76. Chaque chariot comporte au milieu de sa face inférieure une crémaillè- re 77 en prise avec un pignon calé sur axe 78, lui-même commandé-par l'intermédiaire d'une chaîne 79 et d'une roue dentée 80 par une manivelle 81 d'avancement du chariot. Le chariot forme en saillie à une de ses extrémités des paliers de support 82 pour l'axe d'une poulie 83 sur laquelle passe l'élingue
84 servant à l'accrochage d'un piédroit tel que 85, l'élingue étant commandée par l'intermédiaire d'un treuil 86 à vis sans fin 87 et une manivelle 88 de mise en place du piédroit.
Pour l'amarrage du piédroit on aura ménagé par exemple deux trous dans celui-ci pour le passage de deux: tiges 90 sur lesquelles on peut accrocher de part et d'autre des boucles de l'élingue 84. Ces trous seront bouchés une fois la manoeuvre terminée.
Partant de la position représentée, on fait avancer d'abord le chariot mobile 74 en tournant la manivelle 81 jusqu'à ce que le piédroit se
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méplat 91, (position montrée en traits mixtes). Le chariot peut déborder dans cette position du chevalet. Le piédroit est descendu ensuite lentement par le treuil à vis sans fin 86-87 commandé par la manivelle 88. Les petits mouvements de mise en place peuvent s'opérer par poussées à main ou à l'aide de barres.
On effectue les manoeuvres simultanément sur les deux chevalets
de l'appareil de manière à conserver l'équilibre du wagonnet 70. On place ainsi à la fois deux piédroits. Un mortier fait sur place et de faible épaisseur recouvre les joints du radier juste avant la mise en place.
L'appareil de mise en place des voûtes représenté aux figures 17 et 18 est monté comme le précédent sur un wagonnet 100 destiné à circuler sur la voie de roulage 35 de la galerie et susceptible d'être immobilisé en une position quelconque par des freins ou vérins d'immobilisation appropriés 101. Dans un bâti 102 est monté un vérin hydraulique 103 à guides 104 qui porte
sur un plateau 105 et par l'intermédiaire d'un chemin de roulement à billes une plate-forme tournante 106. Une couronne dentée 107 solidaire de cette plate-forme est en prise avec un pignon de commande 108 monté -rotatif dans une extension 109 dû plateau 105 et peut être manoeuvré par une manivelle de pivotage 110.
Sur la plate-forme tournante 106 se trouve un châssis 111 portant dans des paliers appropriés deux axes 112, 113 aux extrémités desquels sont respectivement calées deux paires de roues de support 114 et 115 à bande de roulement caoutchoutée. Sur l'un des axes, soit 112, est calé un levier 116
à manivelle 117. Le châssis 111 porte en outre dans des paliers 118, 119 les arbres de deux roues ou disques excentriques 120, 121. Ces arbres ont des bouts carrés sur lesquels sont engagés deux leviers de commande respectifs 122,
123 accouplés par une tringle 124 et pouvant être entraînés en rotation par une manivelle 125.
Les voûtes sont amenées sur des lorry plats- et en longueur sous un chevalet de transfert (non représenté) qui porte un palan permettant de soulever les voûtes une a une et de les poser sur'les roues de support 114,
115 de l'appareil de mise en place, le wagonnet 100 étant poussé à cet effet <EMI ID=11.1>
La machine poussée à bras d'homme amène la voûte jusqu'au chantier de pose. On fait tourner d'abord la voûte de 90[deg.] par pivotement de la plate-forme en agissant sur la manivelle 110, et on met en action le vérin 103 jusqu'à ce que la voûte se trouve montée à quelques centimètres au-dessus de sa côte
de pose. Si c'est nécessaire, un nouveau mouvement du wagonnet amène la voûte à quelques centimètres de la voûte précédente, et à ce moment le wagonnet
est immobilisé sur la voie 35. Un ajustage de la mise en position en largeur est permis par l'intermédiaire des roues 114 que l'on peut tourner d'un certain angle dans un sens ou dans l'autre par le levier 116 et la manivelle
117. Enfin par rotation des .excentriques 120-121 au moyen des leviers 122-
123 et la manivelle 125 dans le sens de la flèche F on soulève légèrement et on fait avancer la voûte en vue de son emboîtement sur la voûte précédente qui, dans le cas de la figure 17, est supposée se trouver à la gauche. Il suffit de baisser alors le vérin pour que la voûte soit définitivement miseen place. L'appareil de mise en place est libéré ainsi pour la pose de la voûte suivante.
Dans le cas de l'expérience effectuée à titre d'essai du procédé suivant l'invention, les éléments de radier et de voûte avaient une longueur de un mètre tandis que les piédroits étaient de deux mètres.
L'invention n'est bien entendu pas limitée au mode de réalisation choisi et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Suivant le profil et les dimensions de la galerie le revêtement pourra évidemment être réalisé par des éléments de forme et/ou en nombre différent et les appareils de mise en place adaptés en conséquence. Mnsi par exemple les piédroits pourraient se trouver supprimés avec des éléments de radier de forme concave et recevant directement des éléments de voûte; ou bien la voûte pourra être divisée en deux demi-voûtes s'emboîtant suivant une ligne de faîte, etc...