EP0424223A1 - Procédé permettant la construction rapide de deux routes superposées, en un ouvrage posé sur la chaussée existante, sans neutraliser la circulation - Google Patents

Procédé permettant la construction rapide de deux routes superposées, en un ouvrage posé sur la chaussée existante, sans neutraliser la circulation Download PDF

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EP0424223A1
EP0424223A1 EP90402861A EP90402861A EP0424223A1 EP 0424223 A1 EP0424223 A1 EP 0424223A1 EP 90402861 A EP90402861 A EP 90402861A EP 90402861 A EP90402861 A EP 90402861A EP 0424223 A1 EP0424223 A1 EP 0424223A1
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EP
European Patent Office
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slab
elements
track
boxes
prefabricated
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EP90402861A
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German (de)
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EP0424223B1 (fr
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Charles Defontaines
Pierre-Arnaud Defontaines
Dominique Defontaines
Anne Defontaines
Laurent Defontaines
Henri-François Defontaines
Jean Baptiste Defontaines
Marie Defontaines
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D15/00—Movable or portable bridges; Floating bridges
    • E01D15/12—Portable or sectional bridges
    • E01D15/133—Portable or sectional bridges built-up from readily separable standardised sections or elements, e.g. Bailey bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C1/00—Design or layout of roads, e.g. for noise abatement, for gas absorption
    • E01C1/002—Design or lay-out of roads, e.g. street systems, cross-sections ; Design for noise abatement, e.g. sunken road

Definitions

  • the present invention relates to the rapid transformation of a motorway (or road) which has at least three lanes in each direction, to increase the flow capacity. It is transformed into a highway with 2 x 2 lanes in each direction: 2 reduced gauge lanes reserved for passenger cars, 2 lanes with unchanged gauge for current traffic.
  • patent GB.A.1030949 describes a prefabricated structure which comes to adapt to an existing road and its shoulders.
  • this structure is supported by support points which are anchored to foundations across the existing roadway, thus neutralizing traffic for the duration of the work.
  • the side tracks develop on the shoulders, which in some cases requires land acquisitions.
  • the design of the process is such that the finished work does not allow vehicles to overtake one which is broken down; there is a manifest embarrassment for the flow of traffic.
  • patent FR.A.1 431 771 was also designed to increase the flow of a road (or a motorway).
  • the transformation is obtained after major civil engineering work, long and expensive, on the right of way of the road. This, for the duration of the work is completely closed to traffic.
  • such works being specific to each site, their cost is very high and their use over long distances would quickly become prohibitive.
  • the present invention aims to allow the transformation of a motorway (or road), on the one hand without requiring necessarily costly land acquisitions and often even impossible in an urban environment by nature very sensitive, on the other hand without disturbing the circulation, which continues, during the implementation of the invention, to flow as before.
  • the subject of the invention is a method of rapid transformation of an existing motorway or road, in order to increase the traffic capacity thereof, method consisting in placing a series of elements on the central part of this motorway (or road). prefabricated, each comprising an upper slab intended to constitute an additional track and then to assemble them, process characterized in that: - prefabricated elements are used in the form of boxes, each comprising a lower slab-slab in reinforced concrete in addition to the upper slab above and two perforated side walls, this slab-slab being intended to constitute a lower slab for rolling, - each caisson is laid directly, by its slab-raft directly on the existing track, without prior foundation or other work through it, - the adhesion of the slab-raft with the existing pavement is achieved by means of a quick-setting mortar which acts as an interface, - possibly blocking the slab-raft with the existing pavement by studding.
  • the invention also relates to the prefabricated elements for implementing the transformation process.
  • These elements each include an upper slab intended to constitute an additional rolling track, and which is supported by perforated side walls, characterized in that each of these prefabricated elements consists of a box of reinforced concrete or of mixed steel structure- reinforced concrete, comprising a lower slab slab in addition to the upper slab and the two perforated side walls, this slab slab serving both to constitute a lower track and to ensure the distribution of the loads of the box in service on the existing pavement.
  • the box is placed on the track bordering the central platform and part of it, so that the slab slab rests on its entire surface. This installation is done without it having been necessary beforehand to interrupt the circulation to execute foundations through the existing pavement.
  • the homogeneous distribution of raft loads on the roadway is achieved through the use of a mortar; it is quick-setting because a few hours after pouring, circulation is restored on the slab.
  • a studding is possibly carried out through the slab-raft to avoid any sliding of the work which would be caused by the untimely shock of a clueless "Heavyweight".
  • the boxes are prefabricated in the factory, in a relatively economical way, thanks to the use of proven prefabrication techniques commonly used in the building industry.
  • the invention finally relates to the laying machine for implementing the method. It is a machine which consists of a mobile frame mounted on skids and on wheels comprising, on the one hand, two horizontal beams situated at a height greater than that added to the boxes and the transport trailer, height also less than that of the bridges. overhanging the highway, and on the other side support pillars of these beams, which have a spacing greater than the width of a car, while the two beams serve as running rails for a carriage which moves in the longitudinal direction to lift, transport and then place the prefabricated element in its final location.
  • the principle of the invention is therefore to place prefabricated caissons in series, assembled together and made integral with the existing roadway.
  • the S box (single box) is a single channel box. It consists of a slab-raft (7) which, on the one hand resting at each of its points on the pavement ensures a homogeneous distribution loads of the box, on the other hand constitutes the roadway of the lower level, of an external wall (8) which is more or less perforated to provide ventilation and reinforced at its base on the external side to serve as a safety barrier, d 'an inner wall (9) also perforated, which two walls support an upper slab (10) which will serve as a second track.
  • the box is placed on a mortar bath (11) poured directly onto the floor; this mortar allows the loads transmitted by the raft to be evenly distributed; it is quick-setting because the cars must take the lower track after a few hours.
  • the raft rests upstream on an overhang (12) of the raft of the previous box and downstream on adjustment cylinders (13); the mortar is then injected into holes (14) reserved during the prefabrication. If the adhesion provided by this mortar is deemed insufficient to withstand the lateral impact caused by a clueless "Heavyweight", a nailing is carried out by pouring reinforced concrete through the slab in a borehole of a few tens of centimeters in the existing pavement (15).
  • the box S is juxtaposed, in principle to a box T (see FIGS. 6 and 7), possibly to a box S, in particular under a bridge which rests on a central stack (see FIG. 9).
  • the lateral assemblies (16) are carried out with the juxtaposed box and the longitudinal assemblies (17) with the upstream box.
  • These assemblies can be of several types; metallic, reinforced concrete or prestressed concrete. These can be assemblies intended to ensure only a simple connection with the neighboring box; it can also be loops intended to make a chain of several boxes monobloc; prestressing ducts (18) will then have been placed, during the prefabrication, in the slabs of the caissons. Subsequently, a bituminous mat (19) is poured and the safety barriers (20), the noise barriers (21) the public lighting (22) are put in place.
  • the minimum width recommended for the tracks (23) is at least 2.40 meters; that between walls (24) of 2.80 meters; the overall width (25) is 3.50 meters. Of course these dimensions can be increased if the width of the rights of way allows.
  • the minimum height (26) is 2.10 meters and can be slightly increased between the bridges and even possibly under them, if they are higher than normal.
  • the overall length (fig. 8 -27) is maximum 2.45 meters so that the boxes can be transported from the prefabrication plant without having to use special transport; it will be the same for the other boxes.
  • Box T (sidewalk box) ( Figure 7) is a single track box, bordered by a sidewalk (28), whose minimum width (29) is 2.00 meters. Its minimum overall width (30) is 5.30 meters. For the rest, its composition is that of the box S.
  • the boxes S and T are used placed in juxtaposition ( Figures 6 7 11). So that the vehicles circulating in the boxes S (31) can have the sidewalk of the box T (32), the relative position of the boxes S and T must be alternated.
  • the connection zone between the sections ST and TS is obtained at using R-boxes.
  • the box R (connection box) is a box whose slabs are trapezoidal and the inner wall consists of a post (35) and sill (36) and beam (37) embedded in the pavement of the slabs.
  • the small side of the Rd box adapts to an S box; the long side of the T box to a T box; the other two sides fit together.
  • the R boxes have an external wall similar (8) to the previous boxes.
  • a gutter (38) is reserved in the sidewalk of the upper slab to receive a pre-stressed or not poured reinforced concrete beam after the installation of the 4 adjacent R caissons; this beam is intended to distribute the posts of the upper sidewalk slab over the posts.
  • a gutter (39) is reserved in the sidewalk of the slab-raft to receive a sill of reinforced concrete, pre-stressed or not, also cast after installation. This sill is intended to distribute in the raft the loads transmitted by the posts. It was necessary for the handling of the boxes to adapt temporary props (40); these remain in place for the duration of the setting of the concrete; their location is designed so as not to hinder temporary daytime traffic.
  • the P-box (post box) ( Figure 14) is a box which is assembled laterally to a P-box and longitudinally to another P-box and a C-box ( Figure 16).
  • P boxes There are two types of P boxes, Pg and Pd.
  • Pg and Pd By grouping 4 P boxes and 2 C boxes, we obtain a central sidewalk accessible from both sides.
  • the advantages and disadvantages compared to the solution provided by the use of STR boxes will be defined below).
  • the composition of these caissons is similar to that of the R caissons with the squaring near the beams and beams, it being further specified that these are no longer oblique, but parallel to the outer walls.
  • Box C (box in the form of C) is a half box which assembles (41) to a box C (41) and is placed between two boxes P (42). It is intended to give sufficient spacing between the posts of the P boxes. Its composition is that of the P box where the post would have been removed.
  • the cars run on two single lanes connected by a sidewalk which allows them to be changed at reduced speed. At regular intervals, it may be desired to allow cars to change lanes at normal speed.
  • boxes D boxes of a particular type
  • Box D (double channel box) ( Figure 17) is made up of two inverted and superimposed half-shells.
  • Box D consists of a paver (43), two superimposed half-walls (44 and 45), rigidly assembled (46) by mechanical systems, or made of prestressed concrete or not, and an upper slab (47).
  • the width of the two tracks (48) is at least 6.00 meters and the overall width (49) of 7.60 meters.
  • the use of D boxes is advantageous because it allows changing lanes at constant speed; it would therefore seem more interesting than the previous ones. However, it has three drawbacks: 1) being considerably heavier than the previous ones, it can only be used where the load-bearing capacity of the roadway allows it, which in principle excludes bridges. 2) it is for this reason clearly more expensive and slower to implement. 3) When a car is stopped on a lane, only one remains open to traffic. In the previous configurations (STR or PPC), it is enough to push the vehicle onto the sidewalk to immediately have the two lanes.
  • the STRPC boxes are installed by means of a machine, the principle of which is illustrated in FIGS. 21, 22, 23 and 24. It is a self-propelled machine (52) consisting of a frame (53), mounted on skids (55 ) actuated by jacks for the working and rest position, and on wheels (56) for its movements. It is designed to pass under the bridges (57) overlooking the motorway. Outside operating hours a car easily passes under its uprights (54). In the upper part two horizontal beams (58) allowing the movement of the carriage which lifts the box of its trailer (61) in front of the laying machine, moves it, makes it undergo a rotation of 90 ° (62) and puts it to its final position. After installation, the machine advances by one length of box and the cycle begins again.
  • a self-propelled machine consisting of a frame (53), mounted on skids (55 ) actuated by jacks for the working and rest position, and on wheels (56) for its movements. It is designed to pass under the bridges (57) overlook
  • FIG. 25 is a diagram of this principle.
  • 1st cycle (67) the box is lifted from its trailer (68) by the mobile crane (69).
  • 2nd cycle (70) the box is placed in the axis of the structure (71).
  • 3rd cycle (72) the box is subjected to a 90 ° rotation.
  • 4th cycle (73) fitting of the box.
  • the vehicle speed will be limited to 80 km / h (urban limitation). There is also reason to think that the fact of circulating in a kind of tube and the impossibility of frequently changing lanes will make traffic fairly fluid.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

Procédé et dispositif qui permettent de doubler le débit sur les voies bordant le terre-plein cental des autoroutes comportant au minimum 3 voies dans chaque sens, en ne provoquant aucune gêne du trafic pendant la durée des travaux. L'ensemble est constitué d'une chaine d'éléments préfabriqués, assemblés mécaniquement ou par béton armé, précontraint ou non. Les travaux de pose peuvent commencer sans acquisitions foncières et sans travaux de fondation préalables. Les dimensions des éléments, ainsi que la conception de la machine de pose, permettent d'exécuter les travaux de pose en laissant toujours libres les voies adjacentes aux voies concernées, et ne neutralisant celles-ci que pendant les heures creuses de la circulation que l'on aura choisies pour effectuer la pose des éléments. Le changement de voies est possible sur les deux niveaux.

Description

  • La présente invention concerne la transformation rapide d'une autoroute (ou route) qui comporte au minimum trois voies dans chaque sens, pour en augmenter la capacité de débit. Elle est transformée en une autoroute à 2 fois 2 voies dans chaque sens: 2 voies à gabarit réduit réservées aux voitures particulières, 2 voies à gabarit inchangé pour le trafic courant.
  • D'autres inventions ont été proposées qui avaient également pour but d'augmenter la capacité d'une route (ou d'une autoroute).
  • Ainsi le brevet GB.A.1030949 décrit une structure préfabriquée qui vient s'adapter sur une route existante et ses accotements. Mais, cette structure est supportée par des points d'appui qui s'ancrent sur des fondations à travers de la chaussée existante, neutralisant donc la circulation pendant toute la durée des travaux. De plus les voies latérales se développent sur les accotements, ce qui, dans certains cas impose des acquisitions foncières. Enfin, la conception du procédé est telle que l'ouvrage terminé ne permet pas aux véhicules d'en doubler un qui serait en panne; il existe là une gêne manifeste pour la fluidité du trafic.
  • De même le brevet FR.A.1 431 771 a également été conçu pour accroître le débit d'une route (ou d'une autoroute). Il faut cependant remarquer que la transformation est obtenue au terme d'importants travaux de Génie Civil, longs et onéreux, sur l'emprise même de la route. Celle-ci, pendant toute la durée des travaux est complètement fermée à la circulation. En outre de tels ouvrages, étant spécifique à chaque site, leur coût est très élevé et leur emploi sur de longues distances deviendrait vite prohibitif.
  • Les solutions qui viennent d'être présentées ne permettent pas de résoudre les problèmes d'un Maître d'Ouvrage qui souhaiterait augmenter la capacité d'une autoroute sans être poussé à des acquisitions foncières et qui voudrait, malgré tout, se limiter à un budget minimum.
  • C'est pourquoi la présente invention a pour objet de permettre la transformation d'une autoroute (ou route), d'une part sans nécessiter d'acquisitions foncières obligatoirement coûteuses et souvent même impossibles dans un environnement urbain par nature très sensible, d'autre part sans perturber la circulation, laquelle continue, pendant la mise en oeuvre de l'invention, à s'écouler comme auparavant.
  • A cet effet l'invention a pour objet un procédé de transformation rapide d'autoroute ou de route existante, pour en augmenter la capacité de trafic, procédé consistant à poser sur la partie centrale de cette autoroute (ou route) une série d'éléments préfabriqués comprenant chacun une dalle supérieure destinée à constituer une voie supplémentaire de roulement puis à les assembler, procédé caractérisé en ce que:
    - on utilise des éléments préfabriqués en forme de caissons comprenant chacun une dalle-radier inférieure en béton armé en plus de la dalle supérieure ci-dessus et deux parois latérales ajourées, cette dalle-radier étant destinée à constituer une dalle inférieure de roulement,
    - on pose directement chaque caisson, par sa dalle-radier directement sur la voie existante, sans travaux préalables de fondation ou autre à travers celle-ci,
    - on réalise l'adhésion de la dalle-radier avec la chaussée existante au moyen d'un mortier à prise rapide qui sert d'interface,
    - on bloque éventuellement la dalle-radier avec la chaussée existante par cloutage.
  • L'invention concerne également les éléments préfabriqués pour le mise en oeuvre du procédé de transformation. Ces éléments comprennent chacun une dalle supérieure destinée à constituer une voie supplémentaire de roulement, et qui est supportée par des parois latérales ajourées, caractérisés en ce que chacun de ces éléments préfabriqués est constitué d'un caisson en béton armé ou en structure mixte acier-béton armé, comprenant une dalle-radier inférieure en plus de la dalle supérieure et des deux parois latérales ajourées, cette dalle-radier servant à la fois à constituer une voie inférieure de roulement et à assurer la répartition des charges du caisson en service sur la chaussée existante.
  • Le caisson est posé sur la voie bordant le terre­plein central et une partie de celui-ci, de telle sorte que la dalle radier prenne appui sur toute sa surface. Cette pose est faite sans qu'il ait été nécessaire auparavant d'interrompre la circulation pour exécuter des fondations à travers la chaussée existante.
  • La répartition homogène des charges du radier sur la chaussée se réalise grâce à la mise en oeuvre d'un mortier; celui-ci est à prise rapide car quelques heures après son coulage, la circulation est rétablie sur la dalle-radier.
  • Un cloutage est éventuellement réalisé à travers la dalle-radier pour éviter tout glissement de l'ouvrage qui serait provoqué par le choc intempestif d'un "Poids lourd" désemparé.
  • Les caissons sont préfabriqués en usine, d'une manière relativement économique, grâce à l'emploi des techniques éprouvées de préfabrication couramment utilisées dans l'industrie du Bâtiment.
  • L'invention concerne enfin la machine de pose pour la mise en oeuvre du procédé. C'est un engin qui consiste en un bâti mobile monté sur patins et sur roues comprenant, d'une part deux poutres horizontales situées à une hauteur supérieure à celle additionnée des caissons et de la remorque de transport, hauteur également inférieure à celle des ponts surplombant l'autoroute, et d'autre part des montants latéraux de soutien de ces poutres, lesquels présentent un écartement supérieur à la largeur d'une voiture, cependant que les deux poutres servent de rails de roulement à un chariot qui se déplace dans le sens longitudinal pour soulever, transporter puis poser l'élément préfabriqué à son emplacement définitif.
  • Cependant d'autres particularités et avantages de l'invention vont apparaître au cours des descriptions suivantes par les dessins annexés à titre indicatif, dans lesquels:
    • - la figure 1 est une coupe de l'autoroute à transformer,
    • - la figure 2 est une coupe de cette autoroute dans laquelle le terre-plein a été supprimé et remplacé par le complexe de constitution des deux chaussées adjacentes,
    • - la figure 3 représente la pose d'un élément préfabriqué à coté d'un élément déjà en place,
    • - la figure 4 illustre l'ouvrage en service provisoire,
    • - la figure 5 montre l'ouvrage en service définitif,
    • - les figures 6 et 7 forment une coupe transversale des caissons S et T juxtaposés,
    • - la figure 8 est une coupe longitudinale montrant le principe de raccordement d'un élément aval sur un élément amont,
    • - la figure 9 est une coupe sous un pont comportant une pile centrale,
    • - la figure 10 est une coupe de l'ouvrage après mise en place des glissières de sécurité et des écrans anti-bruit des voies supérieures ainsi que des lampadaires,
    • - la figure 11 montre le transfert de circulation entre les caissons S et T
    • - la figure 12 est une coupe de deux caissons R juxtaposés (R gauche et R droite),
    • - la figure 13 est une vue en plan de la longrine qui transmet au radier les charges transmises par les poteaux,
    • - la figure 14 est la coupe de 2 caissons P juxtaposés,
    • - la figure 15 est une coupe de 2 caissons C juxtaposés,
    • - la figure 16 montre, en plan, les assemblages des caissons P et C, à gauche en service, à droite pendant la mise en oeuvre,
    • - la figure 17 est une coupe de deux demi-coques D superposées,
    • - la figure 18 est un schéma des pièces de raccordement pour l'utilisation de caissons standard lors des courbures de l'autoroute,
    • - la figure 19 est un schéma des pièces de raccordement pour les changements de pente,
    • - la figure 20 est un schéma de principe des caissons en dévers,
    • - les figures 21 22 23 24 montrent le principe de la machine de pose des caissons S T R P C,
      figure 21 coupe longitudinale
      figure 22 vue en plan
      figure 23 coupe transversale pendant la pose des caissons (nuit)
      figure 24 coupe transversale pendant l'ouverture provisoire (jour),
    • - la figure 25 montre un schéma de principe de pose des caissons D
  • L'invention prend son origine dans les observations suivantes;
    • 1. Beaucoup de routes et d'autoroutes, notamment aux abords des grandes villes sont saturées plusieurs heures par jour, tout en ne supportant la nuit qu'un trafic réduit.
    • 2. La situation ne peut aller qu'en empirant et tôt ou tard il faudra en prévoir le renforcement, tout au moins si l'on veut préserver l'outil économique qu'elles représentent.
    • 3. Ces routes et autoroutes sont tracées au milieu de zones fortement urbanisées et toute acquisition foncière en vue de les élargir, d'une part se heurteraient à des coûts exorbitants, d'autre part risqueraient de poser d'insolubles problèmes d'environnement,
    • 4. La chaussée, ainsi que les ouvrages d'art de ces routes et autoroutes ont été conçus en dimensions pour laisser le passage de véhicules de grand gabarit, et en résistance pour supporter en chacun de leur point de très lourdes charges.
    • 5. La voie bordant le terre-plein central (en France celle de gauche) est en général interdite à la circulation des "Poids lourds" ou pourrait l'être sans gêne pour le trafic, d'autant plus que celui-ci serait amélioré par ailleurs.
    • 6. Tous les travaux traditionnels entrepris sur les routes et autoroutes provoquent rapidement des encombrements et des blocages de plus en plus insupportables aux usagers.
  • Partant de ces constatations, l'utilisation de l'invention se présente comme suit:
    • 1. Les travaux de mise en oeuvre, ainsi que les travaux préparatoires ci-dessous sont exécutés pendant une période à définir, aux heures creuses de la nuit, par exemple entre 22 heures et 6 heures. La voie bordant le terre-plein central dans chaque sens, est fermée à la circulation pendant cette période et ouverte à nouveau dès la fin de celle-ci.
    • 2. Exécution de travaux préparatoires: suppression du terre-plein central (1) et mise en oeuvre à son emplacement (2) d'un complexe de même composition que celui des chaussées adjacentes; transformation des réseaux, eaux pluviales, éclairage, signalisation.
    • 3. Pose sur le terre-plein ainsi préparé et les deux voies adjacentes, de caissons préfabriqués (3 et 4), dont les contraintes, en charge, sur le sol resteront inférieures à celles qui était apportée par la circulation des "Poids lourds"
    • 4. Exécution des travaux de liaisons et de scellements des caissons.
    • 5. Dès le jour suivant, les voitures particulières peuvent circuler sur les voies inférieures (figure 4) de la même manière qu'elles le faisaient avant le début des travaux.
    • 6. A la fin de l'exécution de l'ouvrage (figure 5), les deux voies supérieures (5) sont ouvertes à la circulation dans un sens, pendant que les deux voies inférieures (6) le sont dans l'autre.
  • Le principe de l'invention est donc de placer en série des caissons préfabriqués, assemblés entre eux et rendus solidaires de la chaussée existante. Il existe plusieurs types de caissons (S T R P C D), dont les combinaisons permettent de composer un projet conforme aux spécifications du Maître d'Ouvrage. Ces caissons sont représentés dans les figures suivantes: S (fig.6) T (fig.7) R (fig.11) P (fig.14) C (fig. 15) et D (fig.17).
  • Le caisson S (caisson simple) est un caisson à voie unique. Il est constitué d'une dalle-radier (7) qui, d'une part prenant appui en chacun de ses points sur la chaussée assure une répartition homogène des charges du caisson, d'autre part constitue la chaussée du niveau inférieur, d'une paroi extérieure (8) qui est plus ou moins ajourée pour assurer la ventilation et renforcée à sa base du côté extérieur pour servir de glissière de sécurité, d'une paroi intérieure (9) également ajourée, lesquelles deux parois supportent une dalle supérieure (10) qui servira de deuxième voie. Le caisson est posé sur un bain de mortier (11) coulé directement sur la chaussée; ce mortier permet de répartir uniformément les charges transmises par le radier; il est à prise rapide car les voitures doivent emprunter la voie inférieure au bout de quelques heures. Pour la commodité des mises à niveau (cf fig. 8), le radier s'appuie en amont sur un débord (12) du radier du caisson précédent et en aval sur des vérins de réglage (13); le mortier est ensuite injecté dans des orifices (14) réservés lors de la préfabrication. Si l'adhérence procurée par ce mortier est jugée insuffisante pour résister au choc latéral provoqué par un "Poids lourd" désemparé, on procède à un cloutage par coulage de béton armé à travers la dalle-radier dans un forage de quelques dizaines de centimètres dans la chaussée existante (15). Le caisson S est juxtaposé, en principe à un caisson T (cf figures 6 et 7), éventuellement à un caisson S, notamment sous un pont qui s'appuie sur une pile centrale (cf fig. 9). On procède aux assemblages latéraux (16) avec le caisson juxtaposé et aux assemblages longitudinaux (17) avec le caisson amont. Ces assemblages peuvent être de plusieurs types; métalliques, en béton armé ou béton précontraint. Ce peut être des assemblages destinés à n'assurer qu'une simple liaison avec le caisson voisin; ce peut être également des laisons destinées à rendre monobloc une chaine de plusieurs caissons; des gaines de précontrainte (18) auront alors été placées, lors de la préfabrication, dans les dalles des caissons. Ultérieurement, un tapis bitumineux (19) est coulé et les glissières de sécurité (20), les écrans anti-bruit (21) l'éclairage public (22) sont mis en place. Afin d'assurer une circulation fluide la largeur minimum préconisée pour les voies (23) est au minimum de 2.40 mètres; celle entre parois (24) de 2.80 mètres; la largeur hors tout (25) est de 3.50 mètres. Bien entendu ces cotes peuvent être majorées si la largeur des emprises le permet. La hauteur minimale (26) est de 2.10 mètres et peut être légèrement augmentée entre les ponts et même éventuellement sous ceux-ci, s'ils sont plus élevés que la normale. La longueur hors tout (fig.8 -27) est au maximum de 2.45 mètres afin que les caissons puissent être transportés à partir de l'usine de préfabrication sans avoir à faire usage de transports spéciaux; il en sera de même pour les autres caissons.
  • Le caisson T (caisson à trottoir) (figure 7) est un caisson à voie simple, bordée d'un trottoir latéral (28), dont la largeur minimale (29) est de 2.00 mètres. Sa largeur minimale hors tout (30) est de 5.30 mètres. Pour le reste, sa composition est celle du caisson S. Les caissons S et T s'utilisent placés en juxtaposition (figures 6 7 11). Pour que les véhicules circulant dans les caissons S (31) puissent disposer du trottoir du caisson T (32), il faut alterner la position relative des caissons S et T. La zone de raccordement entre les tronçons ST et TS est obtenue à l'aide de caissons R.
  • Le caisson R (caisson de raccordement) est un caisson dont les dalles sont trapézoïdales et la paroi intérieure constituée d'un poteau (35) et de longrine (36) et poutre (37) noyées dans le trottoir des dalles. Il existe en fait deux types de caissons R: le caisson R gauche (Rg) (33) et le caisson R droite (Rd) (34). Le petit côté du caisson Rd s'adapte à un caisson S; le grand côté du caisson T à un caisson T; les deux autres côtés s'adaptent entre eux. Les caissons R possèdent une paroi extérieure analogue (8) aux caissons précédents. Lors de la préfabrication, une gouttière (38) est réservée dans le trottoir de la dalle supérieure pour recevoir une poutre en béton armé précontraint ou non coulée après la mise en place des 4 caissons R adjacents; cette poutre est destinée à répartir sur les poteaux les charges de la dalle-trottoir supérieure. De la même façon une gouttière (39) est réservée dans le trottoir de la dalle-radier pour recevoir une longrine en béton armé précontraint ou non, elle aussi coulée après la pose. Cette longrine est destinée à répartir dans le radier les charges transmises par les poteaux. Il a été nécessaire, pour la manutention des caissons d'y adapter des étais provisoires (40); ceux-ci restent en place pendant la durée de prise du béton; leur emplacement est prévu pour ne pas gêner la circulation diurne provisoire.
  • Le caisson P (caisson à poteau) (figure 14) est un caisson qui s'assemble latéralement à un caisson P et longitudinalement à un autre caisson P et à un caisson C (figure 16). Il existe deux types de caissons P, Pg et Pd. Par le groupement de 4 caissons P et de 2 caissons C, on obtient un trottoir central accessible des deux côtés. (Les avantages et inconvénients par rapport à la solution apportée par l'emploi des caissons S T R seront définis plus loin). La composition de ces caissons est analogue à celle des caissons R aux équarissages près des poutres et longrines, étant en outre précisé que celles-ci ne sont plus obliques, mais parallèles aux parois extérieures.
  • Le caisson C (caisson en forme de C) est un demi caisson qui s'assemble (41) à un caisson C (41) et se trouve placé entre deux caissons P (42). Il est destiné à donner un espacement suffisant entre les poteaux des caissons P. Sa composition est celle du caisson P où l'on aurait supprimé le poteau.
  • Il existe donc deux solutions pour créer des ouvrages à 2 fois 2 voies de circulation et trottoir central. L'utilisation conjuguée de caissons S T R ou celle de caissons P et C. Dans la première solution le trottoir n'est accessible à partir des voies S qu'après une manoeuvre, sans difficulté particulière, et dont la durée dépend de la distance choisie entre les zones de raccordement (caissons R). Si cette distance est de 5.00 mètres, c'est à dire la longueur d'une voiture, la difficulté est la même qu'en configuration P C. En fait pour des raisons d'économie et de vitesse de mise en oeuvre, on aurait intérêt à choisir une plus longue distance, par exemple 15 ou même 20 mètres. En effet, du fait de la nécessité de poutres et longrines dans les caissons R, ceux ci sont plus onéreux à utiliser et plus longs à mettre en oeuvre. Pour la raison ci-dessus l'emploi de la configuration P C, a priori plus confortable, est aussi plus onéreuse et d'exécution plus lente.
  • Dans les configurations qui précèdent, les voitures circulent sur deux voies uniques reliées par un trottoir qui permet d'en changer à vitesse réduite. A intervalle régulier, il peut être souhaité de permettre aux voitures de changer de file à vitesse normale. On utilisera des caissons d'un type particulier, les caissons D.
  • Le caisson D (caisson à double voie) (figure 17) est composé de deux demi-coques inversées et superposées. Le caisson D est constitué d'une dalleradier (43), de deux demi-parois superposées (44 et 45), assemblées de façon rigide (46) par des systèmes mécaniques, ou en béton précontraint ou non, et d'une dalle supérieure (47). La largeur des deux voies (48) est au minimum de 6.00 mètres et la largeur hors tout (49) de 7.60 mètres. L'emploi des caissons D est avantageux car il permet de changer de file à vitesse constante; il semblerait donc plus intéressant que les précédents. Il présente cependant trois inconvénients: 1) étant nettement plus lourd que les précédents, il ne peut être employé que là où la force portante de la chaussée le permet, ce qui exclut en principe les ponts. 2) il est pour cette raison nettement plus onéreux et plus lent à mettre en oeuvre. 3) Lorsqu'une voiture est immobilisée sur une voie, il n'en reste qu'une seule ouverte à la circulation. Dans les configurations précédentes (STR ou PPC), il suffit de pousser le véhicule sur le trottoir pour disposer immédiatement des deux voies.
  • Des pièces de raccordement (figures 18 - 50) collées en usine sur les dalles des caissons standard, permettent une adaptation aux courbures de l'autoroute. D'autres pièces (figure 19 - 51) permettent de la même manière une adaptation aux changements de pente.
  • Des caissons spéciaux dont le principe est schématisé en figure 20 permettent une adaptation à un dévers qu'on n'aurait pas pu absorber en "jouant" sur l'épaisseur du mortier d'interface ou de la couche de béton bitumineux.
  • Les caissons S T R P C sont posés au moyen d'une machine dont le principe est illustré par les figures 21, 22, 23 et 24. C'est un engin automoteur (52) constitué d'un bâti (53), monté sur patins (55) actionnés par des vérins pour la position de travail et de repos, et sur roues (56) pour ses déplacements. Il est conçu pour passer sous les ponts (57) surplombant l'autoroute. En dehors des heures de service une voiture passe aisément sous ses montants (54). En partie haute deux poutres horizontales (58) permettant le déplacement du chariot qui soulève le caisson de sa remorque (61) en avant de l'engin de pose, le déplace, lui fait subir une rotation de 90° (62) et le met à sa position définitive. Après la pose, la machine avance d'une longueur de caisson et le cycle recommence. En principe deux machines travaillent cote à cote, et plus précisément en léger décalage. Deux machines doivent pouvoir poser des caissons sur des longueurs de 25 à 50 mètres par nuit. Sur la face interne du bâti, sont placés des roules verticaux (63), afin d'amortir les chocs lors des manutentions et éventuellement des voitures pendant la circulation diurne.
  • Les caissons D sont posés à l'aide d'engins traditionnels, selon une procédure qui respecte le principe: pas d'encombrement des voies qui restent en service toute la nuit, et non survol de ces voies par les caissons. La figure 25 est un schéma de ce principe. 1er cycle (67): le caisson est soulevé de sa remorque (68) par la grue mobile (69). 2ème cycle (70): le caisson est placé dans l'axe de l'ouvrage (71). 3ème cycle (72) : le caisson est soumis à une rotation de 90 °.4ème cycle (73) : pose du caisson.
  • La construction des échangeurs entre les voies créées par application de l'invention et le reste du réseau sont des ouvrages très simples (hauteur maximum 2.50 mètres), adaptés à chaque cas. Ils seront construits en faisant largement appel à la préfabrication. Les échangeurs existants n'ont pas à être modifiés.
  • La vitesse des véhicules sera limitée à 80 km/h (limitation urbaine). Il y a tout lieu de penser par ailleurs, que le fait de circuler dans une sorte de tube et l'impossibilité de changer fréquemment de voie rendra la circulation assez fluide.

Claims (14)

1. Procédé de transformation rapide d'autoroutes ou de routes existantes, pour en augmenter la capacité de trafic, procédé consistant à poser sur la partie centrale de cette route ou autoroute une série d'éléments comprenant chacun une dalle supérieure destinée à constituer une voie supplémentaire de roulement puis à les assembler, procédé caractérisé en ce que:
- on utilise des éléments préfabriquées (3 et 4) en forme de caissons comprenant chacun une dalle-radier inférieure en béton armé (7) en plus de la dalle supérieure ci-dessus (10) et deux parois latérales ajourées (8) et (9), cette dalle-radier étant destinée à constituer une voie inférieure de roulement,
- on pose directement chaque caisson (3 et 4) par sa dalle-radier (7) directement sur la voie existante sans travaux préalables de fondation ou autres à travers celle-ci,
- on réalise l'adhésion de la dalle-radier avec la chaussée existante au moyen d'un mortier à prise rapide qui sert d'interface,
- on bloque éventuellement la dalle-radier avec la chaussée existante par cloutage.
2. Procédé selon la revendication 1 pour la transformation rapide d'une autoroute ou route comportant au minimum 3 voies dans chaque sens, procédé caractérisé en ce que:
- sur le terre-plein central et les voies qui le bordent, on dispose une série de caissons préfabriqués de transformation (3 et 4), de façon à former deux rangées accolées de tels caissons,
- et l'on affecte à la circulation dans un même sens les deux voies supplémentaires ainsi obtenues à la partie supérieure, cependant que l'on affecte à la circulation en sens inverse les deux voies constituées au-dessous de celles-ci.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on aménage des passages de communication (33 et 34) et des aires de stationnement (64) entre les deux voies supplémentaires (31 et 32) obtenues à la partie inférieure et l'on aménage d'autres passages de communication similaires, ainsi que des aires de stationnement, au dessus de celles-ci.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les assemblages transversaux (16), longitudinaux (17), ainsi les assemblages à la fois transversaux et longitudinaux (36) et (37) sont assurés par des liaisons en béton armé précontraint ou non.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que:
- sur la voie à transformer et devant la partie en cours de transformation, on place un engin de pose des éléments préfabriqués (52) constitué d'une part d'un bâti qui enjambe cette voie et qui comporte des montants verticaux entre lesquels peut passer une voiture, d'autre part de deux poutres supérieures portant un chariot mobile dans le sens longitudinal qui servira au déplacement et à la mise en place de ces éléments,
- les éléments préfabriqués (3 et 4) sont apportés par un véhicule de transport (61) sur la voie en cours de transformation, à l'avant de cet engin de pose,
- et l'on effectue l'enlèvement et la pose de chaque élément (3 et 4) en le suspendant au chariot de cet engin puis en le déplaçant d'avant en arrière entre les montants (54) du-dit engin, pour le déposer juste devant (64) les autres éléments déjà mis en place, après une rotation de 90° (62).
6. Eléments préfabriqués pour la mise en oeuvre du procédé de transformation selon l'une des revendications précédentes, comprenant chacun une dalle supérieure destinée à constituer une voie supplémentaire de roulement, et qui est supportée par des parois latérales ajourées, caractérisés en ce que chacun de ces éléments préfabriqués est constitué d'un caisson en béton armé ou en structure mixte acier-béton armé, comprenant une dalle-radier inférieure (7) en plus de la dalle supérieure (10) et des deux parois latérales ajourées (8 et 9), cette dalle-radier servant à la fois à constituer une voie inférieure de roulement, et à assurer la répartition des charges du caisson en service sur la chaussée existante.
7. Eléments préfabriqués selon la revendication 6, caractérisés en ce que ceux-ci sont équipés, lors de leur préfabrication, de dispositifs de raccordement destinés à permettre ensuite l'assemblage de ces éléments les uns aux autres.
8. Eléments préfabriqués selon la revendication 6, caractérisés en ce que ceux-ci sont éventuellement équipés en usine de pièces de raccordement destinées à adapter l'ouvrage constitué de ces éléments, aux courbures (50) ou aux changements de pente (51) de l'autoroute ou de la route existante.
9. Eléments préfabriqués selon la revendication 6, caractérisés en ce que certains d'entre eux ont leurs dalles inclinées latéralement afin de permettre l'adaptation aux dévers de l'autoroute ou de la route existante.
10. Eléments préfabriqués selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisés en ce que certains de ces éléments sont agencés pour permettre le transfert de la circulation entre la voie obtenue à partir de ces éléments et celle des éléments juxtaposés.
11. Eléments préfabriqués selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisés en ce que certains (62) au moins de ces éléments présentent une largeur plus importante que les autres, et que leur dalle supérieure (10), de même que leur dalle inférieure (7), comportent en plus de la voie de roulement correspondante (64), une partie de trottoir (65) bordant celle-ci et qui est légèrement surélevée, destiné, après jumelage à permettre le stationnement provisoire d'une voiture en panne ou une manoeuvre de dépassement, à vitesse réduite, d'une voiture qui se trouverait en panne sur la voie de roulement.
12. Eléments préfabriqués selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisés en ce qu'ils comportent une largeur telles que leur deux dalles superposées (7 et 10) comportent chacune une voie de roulement (64) et un demi-trottoir intermédiaire de stationnement (66) de telle sorte qu'après assemblage latéral, un trottoir complet de stationnement soit constitué.
13. Variante des éléments préfabriqués selon la revendication 10 caractérisée en ce que chaque caisson est constitué par la superposition de deux coques complémentaires, dont l'une comprend la dalle-radier (43) et l'autre la dalle supérieure (47), ces deux coques comportant par ailleurs les parties complémentaires des parois latérales (44 et 45), coques destinées à être superposées et à assemblées (46) pour reconstituer un caisson monobloc.
14. Engin pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste en un bâti mobile (53) monté sur patins (55) et sur roues (56) comprenant d'une part deux poutres horizontales (58) situées à une hauteur supérieure à celle additionnée des caissons et de la remorque de transport (61), hauteur également inférieure à celle des ponts surplombant l'autoroute et d'autre part des montants latéraux (54) de soutien de ces poutres, lesquels présentent un écartement supérieur à la largeur d'une voiture, cependant que les deux poutres (58) servent de rail à un chariot (59) qui se déplace dans le sens longitudinal pour soulever, transporter puis poser l'élément préfabriqué à son emplacement définitif.
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