FR2497268A1

FR2497268A1 - Procede et machine pour le percement de tunnels par utilisation d'un bouclier hydraulique

Info

Publication number: FR2497268A1
Application number: FR8027801A
Authority: FR
Inventors: Toshio Akesaka
Original assignee: Iseki Kaihatsu Koki KK
Current assignee: Iseki Kaihatsu Koki KK
Priority date: 1980-12-30
Filing date: 1980-12-30
Publication date: 1982-07-02
Also published as: FR2497268B1

Abstract

DANS LE PROCEDE DE PERCEMENT DE TUNNEL A L'AIDE D'UN BOUCLIER HYDRAULIQUE, SELON LA PRESENTE INVENTION, ON FAIT AGIR UN LIQUIDE SUR LE SOL A L'ENDROIT DE LA PAROI D'ATTAQUE SOUS UNE PRESSION SENSIBLEMENT EGALE A LA PRESSION DES EAUX SOUTERRAINES A CET ENDROIT PENDANT L'EXCAVATION DU TUNNEL ET ON COMMANDE AU MOINS L'UN DES PARAMETRES COMPRENANT LA VITESSE DE POUSSEE DU CORPS DE BOUCLIER, LA VITESSE DE ROTATION DE LA TETE DE COUPE ET LES OUVERTURES DES FENTES DANS LESQUELLES SE TROUVENT LES COUTEAUX. LA MACHINE DE PERCEMENT DE TUNNEL POUR METTRE EN OEUVRE LE PROCEDE SUSVISE COMPREND UN DISPOSITIF POUR COMMANDER LE FONCTIONNEMENT D'AU MOINS L'UN DES DISPOSITIFS COMPRENANT LE DISPOSITIF DE POUSSEE DE CORPS DE BOUCLIER 12, LE DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT DE TETE DE COUPE 24 ET LE DISPOSITIF SERVANT A REGLER LES OUVERTURES DES FENTES DANS LESQUELLES SE TROUVENT LES COUTEAUX 52, CELA EN FONCTION DE LA DISTANCE DONT LA TETE DE COUPE S'EST DEPLACEE OU DU NIVEAU DE LA PRESSION DE LA TERRE A L'ENDROIT DE LA PAROI D'ATTAQUE.

Description

Procédé et machine pour le percement de tunnels par utilisation d'un bouclier hydraulique.

La présente invention concerne un procédé et une machine pour le percement de tunnels par utilisation d'un bouclier hydraulique et elle a trait, plus particulièrement, d'une part, à un procédé pour excaver un tunnel tout en empêchant la chute de la paroi d'attaque, et d'autre part, à une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Jusqu'à présent, le procédé de percement de tunnel par bouclier, du type à pression de boue,a prédominé. Le procédé de percement de tunnel par bouclier du type à pression de boue consiste : à excaver un tunnel tout en stabilisant le sol par la pression d'une boue; à introduire dans une chambre à boue la boue résultant de l'excavation et traversant des fentes dans lesquelles se trouvent des couteaux; et à transporter la boue de la chambre à boue jusqu' à un point situé à l'extérieur du tunnel à l'aide d'une canalisation d'acheminement de boue.La vitesse de la machine de percement de tunnel est commandée en fonction de la quantité de boue déchargée à l'extérieur du tunnel.

On détermine la quantité de boue déchargée en mesurant la densité du sol, le poids spécifique de la boue s'écoulant à travers la canalisation d'acheminement de boue jusqu'à un endroit situé à l'extérieur du tunnel et le débit de la boue transporté par la canalisation d'acheminement de boue, et en introduisant les mesures relevées dans un calculateur en vue d'un calcul. Selon la quantité de boue déchargée ainsi calculée, la vitesse de la machine de percement de tunnel est commandée automatiquement ou réglée manuellement. Toutefois, le calcul de la densité du sol est effectuée par application à une équation, d'une valeur présumée basée sur les recherches effectuées préalablement sur la nature du sol, de sorte qu'une erreur se trouve impliquée en conséquence.A l'erreur relative à la densité du sol s'ajoute une erreur du débit de la boue ainsi que du poids spécifique de cette dernière, ce qui se traduit finalement par une erreur importante dans la quantité de boue déchargée. Cette erreur notable influence directement la vites se de la machine de percement de tunnel. Si l'équilibre entre la quantité de sol et de sable excavés et la vitesse de percement du tunnel était rompu, la stabilité du sol s'en trouverait affectée,ce qui conduirait à un affaissement ou à un amoncellement de sol.

C'est pourquoi un objet de la présente invention est de procurer un procédé et une machine de percement de tunnel par utilisation d'un bouclier hydra1alique, procédé et machine dans lesquels l'excavation d'un tunnel et autre galerie analogue est effectuée sans qu'un affaissement ou un amoncellement du sol ait lieu pendant l'opération de percement à l'endroit de la paroi d'attaque.

Une caractéristique du procédé de percement de tunnel à l'aide d'un bouclier hydraulique conformément à la présente invention réside dans le fait que : un liquide est amené à agir sur le sol, à l'endroit de la paroi d'attaque,-sous une pression sensiblement égale à la pression des eaux souterraines, à l'endroit de cette paroi, pendant le percement du tunnel; et au moins un des paramètres comprenant la vitesse de poussée du corps de bouclier, la vitesse de rotation de la tête de coupe et les ouvertures des fentes dans lesquelles se trouvent les couteaux est commandé de manière que la tête de coupe soit pressée contre le sol, à l'endroit de la paroi d'attaque, avec une pression supérieure à la pression active de la terre mais inferieure à la pression passive de la terre, de manière à empêcher ainsi la chute de la paroi d'attaque.

La machine de percement de tunnel du type à bouclier hydraulique selon la présente invention est caractérisée par un corps de bouclier, une cloison disposée à l'intérieur du corps de bouclier, une tète de coupe supportée de façon tournante par la cloison et comportant une multiplicité de fentes, un dispositif pour envoyer dans une partie située à l'avant de la cloison un liquide sous une pression sensiblement égale à la pression des eaux souterraines à l'endroit de la paroi d'attaque, un dispositif pour pousser le corps de bouclier, un dispositif d'entraînement de tête de coupe, un dispositif pour régler les ouvertures des fentes dans lesquelles se trouvent les couteaux, un dispositif pour détecter si la pression de la terre à l'endroit de la paroi d'attaque est supérieure ou inférieure à une valeur prédéterminée, et un dispositif pour commander le fonctionnement d'au moins un des dispositifs comprenant le dispositif de poussée de corps de bouclier, le dispositif d'entraînement de tête de coupe et le dispositif de réglage d'ouverture de fenteszcela en fonction du niveau de la pression ainsi détectée de la terre.

La machine de percement de tunnel du type à bouclier hydraulique sous la forme modifiée est caractérisée par un corps de bouclier, une cloison disposée à l'intérieur du corps de bouclier, une tête de coupe supportée par la cloison en vue d'une rotation et d'un mouvement linéaire, un dispositif pour envoyer dans une partie située à l'avant de la cloison un liquide sous une pression sensiblement égale à la pression des eaux souterraines à l'endroit de la paroi d'attaque, un dispositif de poussée de corps de bouclier, un dispositif d'entraînement de tête de coupe, un dispositif pour régler les ouvertures des fentes dans lesquelles se trouvent des couteaux, un dispositif pour détecter la distance du déplacement de coulissement de la tête de coupe, et un dispositif pour actionner au moins un des dispositifs comprenant le dispositif de poussée de corps de boulier, le dispositif d'entraînement de tête de coupe et le dispositif réglant les ouvertures des fente dans lesquelles se trouvent les couteaux, cela en fonction de la distance, ainsi détectée, du déplacement de coulissement de la tête de coupe.

Les caractéristiques du procédé de la machine de percement de tunnel à l'aide d'un bouclier hydraulique conformément à la présente invention, apparaîtront dans la description donnée ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels
la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une machine de percement de tunnel à bouclier hydraulique selon un premier mode de réalisation de l'invention;
la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une tête de coupe;
la figure 3 est une vue en coupe transversale par
III-III de la figure 2;
la figure 4 est une vue en coupe schématique d'une machine de percement de tunnel à bouclier hydraulique selon un second mode de réalisation de la présente invention;
la figure 5 est une vue en coupe longitudinale schématique de la machine de percement de tunnel selon un troisième mode de réalisation; et
la figure 6 est une vue en coupe schématique de la machine de percement de tunnel selon un quatrième mode de réalisation.

En se référant tout d'abord à la figure 1, on voit qu'une machine de percement de tunnel du type à bouclier hydraulique est désignée d'une façon générale par la référence 10. La machine 10 de percement de tunnel comprend un corps 12 de bouclier et une cloison 14 disposée à l'intérieur du corps du bouclier et transversalement à ce corps dans la partie avant de celui-ci. Le corps 12 de bouclier est divisé par la cloison 14 en une chambre 16 de pression de liquide et en une chambre 18 de pression atmosphérique La paroi 14 comprend une entrée et une sortie pour un fluide sous pression, des canalisations 20 et 22 de fluide sous pression étant raccordées à cette entrée et à cette sortie pour, d'une part, introduire le fluide sous pression, comme par exemple de l'eau fraîche ou de la boue, dans la chambre 16 pour liquide sous pression et, d'autre part, décharger ce fluide de ladite chambre.

Une tête de coupe 24 est disposée dans la chambre 16 pour liquide sous pression, et un arbre d'entraînement 26 est fixé à cette tête 24. L'arbre d'entraînement 26 est supporté par un palier 27 qui, lui-même, est fixé à la cloison 14 et s'étend jusque dans une boîte de vitesses28 fixée au côté arrière de la cloison 14. Dans la boite de vitesse,28, un pignon principal 30 est en prise avec un pignon 34 monté sur un arbre 33 qui s'étend jusque dans la boîte de vitesses partir d'un moteur 32 entraîné hydrauliquement et fixé à la paroi extérieure de la boîte deltesses la force d'entraînement du moteur hydraulique 32 étant ainsi transmise à l'arbre d'entraînement 26 pour le faire tourner.

L'arbre d'entraînement 26 s'étend, en outre, à travers un autre palier 35 fixé à la boîte de vitesses28 et se termine dans un carter 36 fixé à la paroi arrière de la boîte de vitesses28. Dans le carter 36, un détecteur de charge 38, destiné à détecter la pression de la terre à l'endroit de la paroi d'attaque, est supporté par une tige 40 qui porte contre l'extrémité arrière de l'arbre d'entraînement 26. Le détecteur de charge 38 est constitué par des cellules de détection de charge.Un dispositif & piston-cylindre ou vérin à double effet 42 est fixé à la paroi arrière du carter 36, la tige 44 du piston de ce dispositif s'étendant à travers une partie creuse centrale longitudinale 60 s'étendant à travers la tige 40, le détecteur de charge 38 et l'arbre d'entraînement 26 et faisant saillie de l'extrémité avant de l'arbre d'entraînement 26, comme on peut mieux le voir sur la figure 2.

En se référant à la figure 2,on voit que la tête de coupe 24 comprend une paroi frontale 46 fixée à l'extrémi'é avant de l'arbre d'entraînement 26. La paroi frontale 46 comporte des fentes 48 destinées à loger les couteaux (fentes que l'on appellera plus simplement par la suite fentes de couteaux) et espacées diamétralement l'une de l'autre. La tête de couteaux 24 comprend aussi un disque 50 portecouteaux monté de façon coulissante sur l'arbre d'entraînement 26 à l'arrière de la paroi frontale 46. De nombreux couteaux ou taillants 52 sont fixés au disque 50 en coincidence avec les fentes 48 de la paroi centrale 46, de sorte que ces taillants 52 avancent ou reculent dans les fentes 48 quand le disque 50 est déplacé de façon coulissante sur l'arbre d'entraînement 26.

Deux ou plus de deux tiges 54 sont fixées sur le disque 50 porte-couteaux, comme on peut le voir sur la figure 2. Ces tiges s'étendent à partir du disque 50 à travers des passages ou parties creuses longitudinales 56 de manière à faire saillir de l'extrémité avant de 11 arbre d'entraînement 26 et sont fixées à leur extrémité correspondante à un élément d'accouplement 58. En d'autres termes, une des extrémités de chaque tige 54 est vissée dans le disque porte-couteaux et l'autre extrémité de chaque vis est accouplée à l'élément d'accouplement 58.

L'autre extrémité de la tige 54 de piston qui s'étend en avant de l'arbre d'entraînement à travers le passage central creux 60 que comporte l'arbre d'entraînement26 est fixée à l'élément d'accouplement 58. Le disque 50 porte-couteaux coulisse donc sur l'arbre d'entraînement 26 sous l'action de la force qui est transmise à ce dernier par le vérin 42 à double effet servant de source de force motrice, cela par l'intermédiaire de la tige 44 de piston, de l'élément d'accouplement 58 et des tiges 54.

Un rebord 62 fait saillie de la paroi intérieure du corps 12 de bouclier diamétralement vers l'intérieur de ce dernier. Des vérins 66 de poussée de corps de bouclier sont disposés entre le rebord et des segments 64 assemblés le long de la paroi intérieure du corps 12 de bouclier dans la partie arrière du corps de bouclier.Les vérins 66 de poussée de corps de bouclier poussent le corps 12 de bouclier en avant de la machine de percement de tunnel (vers la gauche par rapport à la figure 1 ) par la force de réaction prenant naissance sur les faces d'extrémité des segments 64.

Le moteur hydraulique 32 servant à faire tourner l'arbre d'entraînement 26, le dispositif à piston-cylindre 42 servant à déplacer le disque 50 de façon coulissante pour régler le dégré dont chaque taillant fait saillie de chaque fente 48, c'ost- -dire pour régler l'ouverture des fentes respectives 48 de couteaux, et les vérins 66 sont raccordés respectivement aux pompes 68, 70 et 72 dans lesquelles la quantité d'huile sous pression fournie peut être modifiée (pompesque l'on appellera par la suite pompesvariabl. Ces pompes variables sont actionnées par un dispositif 74 fournissant de l'huile sous pression.Ces pompes variables 68,70 et 72 comportent respectivement des leviersde de commande 76,78 et 80 servant à commander la quantité d'huile sous pression fournie.

Une des extrémités des leviers de commande 76, 78 et 80 est articulée à une tige de piston correspondant de dispositif à piston-cylindre ou vérin 82, 84 et 86 à double effet, de sorte que les courses de ces tiges de piston font pivoter ces leviers de commande de manière à commander ainsi la quantité d'huile sous pression fournie par les pompes variables respectives.

Les dispositifs 82, 84 et 86 à piston-cylindre sont mis en communication respectivement avec une pompe 94 par l'intermediaire de servo-valves 88, 90 et 92 du type à rétro-action d'énergie. Ces servo-valves 88, 90 et 92 sont d'un type connu et. par conséquent, aucune description n'en sera donnée. Les parties de transformation de tension différentielle. des servo-valves respectivcs 88, 90 et 92 sont reliées par l'intermédiaires de lignes électriques à un dispositif 96 de commands électrique, de sorte que les servo-valves respectivessont commande par des signaux électriques Le dispositif 96 de commande électrique est relié par l'intermédiaire d'une ligne électrique au détecteur de charge 38 de manière à recevoir der signaux électriques à partir de ce détecteur de charge.

Pendant l'excavation d'un tunnel par la machine de percement de tunnel, la boue est transportée à travers la canalisation 20 d'acheminement de fluide sous pression jusque dans la chambre 16 de pression de liquide et est déchargée de cette chambre 16 à travers la canalisation 22 d'acheminement de fluide sous pression jusqu'à une place située à l'extérieun du tunnel. La pression nécessaire pour transporter la boue à travers la canalisation 20 d'acheminement de fluide sous pression jusque dans la chambre 16 de pression liquide est déterminée de manière que la pression de la boue dans la chambre 16 soit sensiblement égale à la pression des eaux souterraines à l'endroit de la paroi d'attaque ou front de taille 100. La tête de coupe 24 est entraînée en rotation par une force d'entraînement arrivant du moteur hydraulique 32 par l'intermédiaire du pignon 34, du pignon réducteur 30 engrènant avec le pignon 34 et de l'arbre d'entraînement 26.

Le corps 12 de bouclier est ensuite poussé vers l'avant par les vérins 66 tandis que la tête de coupe 24 est pressée contre le sol, à l'endroit de la paroi d'attaque, sous une pression qui est supérieure à la pression active de la terre, mais inférieure à la pression passive de la terre. La machine 10 de percement de tunnel avance pendant que la chute du sol est empêchée, d'une part, par le liquide sous pression agissa à l'encontre de la pression des eaux souterraines à l'endroit de la paroi d'attaque et, d'autre part, par la pression de a tête de coupe 24 agissant contre le sol à l'endroit de la paroi d'attaque.

Pendant le percement du tunnel à l'endroit de la paroi d'attaque, la pression exercée contre le sol à l'endroit de cette paroi par la tête de coupe 24 agit sur cette tête de coupe comme une force de réaction prenant naissance sur le sol à l'endroit de ladite paroi d'attaque. La pression- de la terre,qui est la force de faction exercée sur la tête de coupe, est détectée par l'intermédiaire de l'arbre d'entraîne- ment 26 à l'aide du détecteur de charge 38 sous la forme d'une force de poussée horizontale.En d'autres termes, que la tête de coupe soit ou ne soit pas pressée contre le sol à l'endroit de la paroi d'attaque sous une pression supérieure à la pression active de la terre mais inférieure à la pression passive de la terre, la pression exercée sur la tête de coupe est détectée par le détecteur de charge 38. Ptr exemple, quand la pression de la tête de coupe devient inférieure à la pression active de la terre, le dispositif 96 de commande électrique détecte l'état mentionné ci-dessus par les signaux provenant du détecteur de charge 38 de manière à transmettre ainsi des signaux à une des servo-valves 88, 90 et 92.Si, par exemple, les signaux sont transmis à la servo-valve 88, le dispositif 82 à piston-cylindre est actionné de manière à faire pivoter le levier de commande 76 pour commander la force d'central nement du moteur hydraulique 32 de telle sorte que la rotation de la tête de coupe 24 diminue. Par conséquent, une quantité de sol plus faible est excavée. Du fait que la vitesse avec laquelle est poussé le corps 12 de bouclier est constante, la pression de la tête de coupe est confrontée à une pression de terre élevée à l'endroit de la paroi d'attaque.

Si la servo-valve 90 est commandée, le levier de commande 78 pivote de manière à commander une poussée des vérins 66 dans une direction telle que la vitesse de poussée du corps de bouclier se trouve accélérée, ce qui a pour effet d'augmenter la pression de la tête de coupe 24 contre le sol à l'endroit de la paroi d'attaque.

Si la servo-valve 92 est commandée, le dispositif 42 à piston-cylindre est commandé de telle sorte que sa tige 44 de piston se déplace vers la droite par rapport à la figure 1 ce qui a pour effet de déplacer le disque de coupe 50 vers la droite (par rapport à la figure 2) de la matière représentée sur la figure 3. I1 en résulte que les taillants 52 fixés au disque 50 se déplacent dans les fentes 48 de la paroi frontale 46 de manière à prendre la position rappelée représentée en traits mixtes sur la figure 3. Le degré dont font saillie les taillants respectifs est donc commandé et, de ce fait, l'ouverture des fentes respectives diminue ou est complètemen fermée.

Quand la pression de la tête de coupe 24 contre le so à l'endroit de la paroi d'attaque augmente au point de dépass la pression passive de la terre,ct état est détecté par l'int médiaire du détecteur de charge 38 et, par conséquent, par le dispositif 96 de commande électrique et une des servo-valves est commandée de manière à régler la rotation de la tête de coupe, la poussée appliquée au corps de bouclier et les ouvertures des fentes de couteaux d'une façon inverse à celle décrite ci-dessus.

En commandant soit la rotation de la tête de coupe, soit la poussée du corps de bouclier, soit les ouvertures des fentes de couteaux d'une façon voulue, on peut augmenter ou diminuer la quantité de terre excavée, la tête de coupe étant pressée contre le sol à l'endroit de la paroi d'attaque habituellement sous une pression supérieure à la pression active de la terre mais inférieure à la pression passive de la terre, grâce à quoi on exécute le percement d'un tunneltou en empêchant la chute de la paroi d'attaque.

La figure 4 montre une machine de percement de tunnel selon un second mode de réalisation de la présente invention.

Les éléments constitutifs équivalents à ceux du premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes références. L'arbr d'entraînement 26 s'étend à travers un cylindre 112 fixé à la paroi arrière de la boîte de vitesses68. L'arbre d'entraînement 26 comporte un collet 114 servant de piston dans la part située dans le cylindre. Le collet, à savoir la partie format piston 114, de l'arbre d'entraînement, délimite une chambre 116 de cylindre dans la partie arrière du cylindre, cette chambre de cylindre étant mise en communication par une
canalisation 118 d'acheminement de liquide sous pression avec
un dispositif hydraulique asservi 120. La tête de coupe 24
est pressée contre la paroi d'attaque 100 par le fait qu'un
liquide sous pression est introduit dans la chambre 116 du
cylindre 112.

L'extrémité arrière de l'arbre d'entraînement 26
s'étend à travers la chambre 112 de cylindre en arrière du corps de bouclier. Le dispositif 42 à piston-cylindre
similaire à celui du premier mode de réalisation représenté sur la figure 1 est fixé à la partie d'extrémité arrière de
l'arbre d'entraînement 26, la tige 44 de piston s'étendant
à travers le passage longitudinal central de l'arbre d'en
traînement 26 de manière à se terminer à l'endroit de la
tête de coupe 24. La tête de coupe 24 et la tige 44 de
piston associée à cette tête de coupe ont la même construc
tion que celle représentée sur la figure 2.

Un autre dispositif 122 à piston-cylindre est fixé au
corps 12 de bouclier à l'arrière du dispositif 42 à piston
cylindre, une des extrémités de la tige 124 de piston de ce
dispositif étant fixée à la partie formant cylindre du dispo
sitif 42 à piston de cylindre en vue d'être utilisée pour régler l'ouverture des fentes de couteaux respectives. Le
dispositif 122 à piston-cylindre a pour fonction de détecter
le degre de déplacement, à savoir la distance de coulissement,
de la tête de coupe 24 par rapport au corps 12 de bouclier,
car la tête de coupe 24 est disposée de manière à être déplacée
dans la direction axiale indépendamment de la direction dans
laquelle est poussé le corps de bouclier. Le dispositif 122
à piston-cylindre est donc un moyen servant à détecter la
distance sur laquelle a coulissé la tete de coupe. La chambre
de cylindre du détecteur 122 servant à détecter l'importance
du coulissement est communiquée par l'intermédiaire d'une
canalisation 126 d'acheminement de liquide sous pression à un
dispositif hydraulique asservi 120 de même qu'au dispositif
42 à piston-cylindre.

Le moteur hydraulique 32 et le dispositif 42 à piston
cylindre et les vérins 66 de poussée de corps de bouclier de
la machine de percement de tunnel sont raccordés respectivement par l'intermédiaire de conduits 134, 136 et 138 et de valves.

128, 130 et 132, à des pompes variables 140, 142 et 144. Ces pompes variables sont raccordées au dispositif hydraulique asservi 120 de sorte que la quantité de pression hydraulique fournie est commandée par des signaux hydrauliques provenant du dispositif hydraulique asservi. Du fait que,dans la machine hydraulique 110 de percement de tunnel, la tête de coupe 24 est séparée du corps 12de bouclier, une pression s'opposant à la pression de la terre peut être engendrée à l'endroit de la tête de coupe 24, indépendamment de l'avance du corps de bouclier.Par conséquent, une force d'une valeur prédéterminéc à laquelle la tête de coupe 24 peut exercer sur la paroi d'attaque 100 une pression supérieure à la pression active de la terre, mais inférieure à la pression passive de la terre, est habituellement appliquée à la chambre 116 de cylindre du dispositif 112 à piston-cylindre. Pour appliquer une telle force à la chambre 116 de cylindre, il faut commander la vitesse d'avance du corps 12 de bouclier et/ou la vitesse d'excavation de la tete de coupe 24 de manière que les deux vitesses puissent être synchronisées l'une avec l'autre. On obtient la commande de la vitesse ou des vitesses à l'aide du procédé mentionné à propos de la machine de percement de la figure 1.Pour plus de détails, on commande soit la rotation de la tête de coupe, soit l'ouverture des fentes respectives de couteaux, soit la vitesse d'avance du corps de bouclier, de manière que la tête de coupe 24 puisse être maintenue habituellement dans une position prédéterminée par rapport au corps de bouclier, c' est-à-dire que la tête de coupe peut prendre une position telle par rapport au corps de bouclier qu'elle exerce sur le solea l'endroit de la paroi d'attaque, la pression mentionnée ci-dessus.

Dans le cas où le sol à l'endroit de la paroi d'attaque ou front de taille 100 contient des pierres concassées ou des gravillons, il faut déterminer préalablement les ouvertures des fentes de couteaux. En outre, il faut détermine préalablement la vitesse d'excavation de la machine de percement de tunnel car la vitesse d'avance de cette machine tend à être irrégulière lors du démarrage ou de l'arrêt de la machine. Dans ce cas, on augmente ou diminue la quantité de sol excavé en commandant la rotation de la tête de coupe seule.

La machine 110 de percement dé tunnel selon le second mode de réalisation est du type à commande indirecte basé sur la distance dont coulisse la tête de coupe par rapport au corps de bouclier contrairement à la machine de percement de tunnel de la figure 1 qui commande directement la pression de la tête de coupe s'opposant à la pression de la terre. La machine de percement de tunnel selon le second mode de réalisation permet à la tête de coupe d'exercer contre la paroi d'attaque une pression habituellement constante et stable.

Selon une autre possibilité, on peut commander directement la distance dont coulisse la tête de coupe par rapport au corps de bouclier en évaluant la différence entre la vitesse de poussée du corps de bouclier et la vitesse d'excavation de la tête de coupe. La machine de percement de tunnel représentée sur la figure 5 convient pour mettre en oeuvre ce procédé.

La machine hydraulique 150 de percement de tunnel selon la figure 5 comprend un support 152 fixé à l'extrémité arrière de la roue d'entraînement de manière à faire- tournerl'arbre d'entraînement 26, cet arbre d'entraînement s'étendant à travers le dispositif 112 à piston-cylindre utilisé pour pousser la tête de coupe. Le moteur hydraulique 32 destiné à appliquer une force d'entraînement à l'arbre d'entraînement 26 comprend un levier 154 de changement de vitesse destiné à commander la vitesse du moteur. L'extrémité supériure du levier 154 et le support 152 sont reliés l'un à l'autre par une tige 156 parallèle à l'arbre d'entraînement 26.

En supposant que la quantité de sol excavé augmente et que la tête de coupe 24 avance à une vitesse supérieure à -la vitesse de poussée du corps de bouclier de sorte qu'elle se déplace sur une distance a par rapport à ce bouclier, alors l'arbre d'entraînement 26 se déplace vers la gauche par rapport à la figure 5, tandis que la tige 156 fait pivoter le levier 154 de changement de vitesse, ce qui a pour effet de diminuer la vitesse de rotation du moteur hydraulique 32.

Toutefois, le corps 12 de bouclier est habituellement poussé à une vitesse constante et de ce fait, la tête de coupe 24, qui a été déplacée sur une distance a est ramenée à sa position initiale et la rotation du moteur hydraulique 32 est augmentée.

La machine 160 à bouclier pour percement de tunnel selon un quatrième mode de réalisation représenté sur la figure 6 est conçue de manière à commander automatiquement les ouvertures des fentes de couteaux en fonction de la distance dont la tête de coupe 24 se déplace par rapport au corps 12 de bouclier. Un support 162 s'étendant vers le bas est fixé à l'extrémité arrière de l'arbre d'entraînement 26 de manière à permettre la rotation de l'arbre d'entraînement, lequel s'étend à travers le dispositif 112 a piston-cylindre utilisé pour pousser la tête de coupe. Une bielle 164 est fixée, à l'une de ses extrémités, au corps 12 de bouclier et est articulée à son autre extrémité à l'une des extrémités de la tige 166 qui est articulée à son autre extrémité au support 162 parallèlement à l'arbre d'entraînement 26.L'autre extrémité de la tige 44 qui sert à régler les ouvertures des fentes de couteaux et qui s'étend à travers le passage central longitudinal de l'arbre d'entraînement 26 est articulé à la biellette 164.

Quand une pression d'un niveau prédéterminé est appliquée au dispositif 122 à piston-cylindre pendant le percement du tunnel, cela pour pousser la tête de coupe 24 contre la paroi d'attaque 100 sous une pression supérieure à la pression active de la terre, mais inférieure à la pression passive de la terre, la quantité de sol excavé à l'endroit de la paroi d'attaque 100 augmente et la tête de coupe avance à une vitesse supérieure à celle du corps de bouclier de sorte qu'elle se déplace par rapport à ce corps 12 de bouclier et l'arbre d'entraînement 26 est alors déplacé vers la gauche par rapport à la figure 6, ce qui fait pivoter la biellette 164. I1 en résulte que la tige 44 est entraînée dans le passage intérieur sur une distance proportionnelle au degré de déplacement de l'arbre d'entraînement 26, c'est-à-dire sur la distance a de coulissement de ce dernier. Toutefois, la tige
44 fait saillie de l'extrémité arrière de l'arbre d'entraînement
26 en raison du déplacement relatif de l'arbre d'entraînememt.

I1 en résulte que les taillants ou couteaux 52 sont refoulés
dans les fentes respectives 48 de la paroi frontale 46, ce qui
diminue Couverture des fentes de couteaux respectives. La
quantité de sol excavé par la tête de coupe diminue alors, ce
qui réduit la vitesse d'excavation de sorte que la tête de
coupe revient à une position prédétermi née par rapport au corps
de bouclier.

Grâce à la machine de percement de tunnel bouclier hydraulique selon la présente invention, on effectue l'excaaiLi on
d'un tunnel tout en empechant la chute de la paroi attaque
en pressant la tête de coupe contre le sol à l'endroit de la
paroi d'attaque, avec une pression supérieure à la pression
active de la terremaisinférieure à la pression passive de la
terre et en envoyant dans la chambre de pression de liquide
un liquide sous une pression sensiblement égale à la pression
des eaux souterraines à l'endroit de la paroi d'attaque,
contralrement au procédé classique dans lequel on détermine 1
vitesse d'excavation en mesurant la densité ou le poids
spécifique du sol contenu dans la boue s'écoulant à travers
la canalisation d'acheminement de boue.La pression exercez
par la tête de coupe sur la paroi d'attaque est cammsmdee
automatiquement par le réglage soit de la rotation de la
tête de coupe, soit de la vitesse de poussée du corps de bouclier,
soit des ouvertures des fentes de couteaux respectives, par la
machine de percement de tunnel de la présente invention.

Bien que la pression de la tête de coupe soit habituellement
exercée sur la paroi d'attaque, on commande la position de la
tete de coupe par rapport au corps de bouclier en reglant la
rotation de la tête de coupe ou les ouvertures des fentes dairis
lesquelles se trouvent les couteaux. Grâce à ce procédé, la
commande de la pression de la tête de coupe pour empêcher la
chute de la paroi d'attaque se trouve facilitée. Dans le présent
procédé, le liquide sous pression introduit dans la chambre de
pression de liquide peut être de l'eau douce.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de percement de tunnel à l'aide d'un bouclier hydraulique, caractérisé par le fait qu'il consiste

à amener un liquide à agir sur le sol à l'endroit de la paroi d'attaque sous une pression sensiblement égale à la pression des eaux souterraines à l'endroit de ladite paroi d'attaque pendant le percement du tunnel; et

à presser une tête de coupe contre le sol à l'endroit de la paroi d'attaque sous une pression supérieure à la pression active de la terre, mais inférieure à la pression passive de la terre;en commandant au moins l'un des paramètres comprenant la rotation de ladite tête de coupe, la vitesse de poussée du corps de bouclier, et les ouvertures des fentes dans lesquelles se trouvent les couteaux;

grâce à quoi on évite la chute de la paroi d'attaque pendant le percement du tunnel.

2. Procédé de percement de tunnel à l'aide d'un bouclier hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit liquide est de l'eau douce.

3. Procédé de percement de tunnel à l'aide d'un bouclier hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit liquide est de la boue.

4. Machine de percement de tunnel du type à bouclier hydraulique, caractérisée par le fait qu'elle comprend

un corps de bouclier;

une cloison disposée à l'intérieur dudit corps de bouclier;

une tête de coupe supportée de façon tournante par ladite cloison et comportant plusieurs fentes;

un dispositif pour introduire dans une partie fixée à l'avant de ladite cloison un liquide sous une pression sensiblement égale à la pression des eaux souterraines à l'endroit de la paroi d'attaque;

un dispositif pour pousser le corps de bouclier;

un dispositif d'entraînement de tête de coupe;

un dispositif pour régler les ouvertures des fentes dans lesquelles se trouvent des couteaux;

un dispositif pour détecter si la pression de la terre à l'endroit de la paroi d'attaque est supérieure ou inférieure à une valeur prédéterminée; et

un dispositif pour commander le fonctionnement d'au moins un des dispositifs comprenant le dispositif de poussée de corps de bouclier, le dispositif d'entraînement de tête de coupe et le dispositif réglant les ouvertures des fentes dans lesquelles se trouvent les couteaux, cela en fonction du niveau ainsi détecté de la pression de la terre à l'endroit de la paroi d'attaque.

un dispositif pour commander le fonctionnement d'au moins un des dispositifs comprenant le dispositif précité poussant le corps de bouclier, le dispositif précité entraînant la tête de coupe et le dispositif précité réglant les ouvertures des fentes dans lesquelles se trouvent les couteaux.

un dispositif pour détecter la distance de déplacement coulissant de ladite tête de coupe; et

un dispositif d'entraînement de tête de coupe;;

un dispositif pour pousser ledit corps de bouclier;

un dispositif pour presser ladite tête de coupe contre le sol à l'endroit de la paroi d'attaque sous une pression supérieure à la pression active de la terre mais inférieure à la pression passive de la terre;

un dispositif pour fournir dans une partie située à l'avant de ladite cloison un liquide sous une pression sensiblement égale à la pression des eaux souterraines à l'endroit de la paroi d'attaque;

une tête de coupe supportée en vue d'une rotation et d'un déplacement linéaire par ladite cloison comportant un grand nombre de fentes;

une cloison disposée à l'intérieur dudit corps de bouclier;

un corps de bouclier;

5. Machine de percement de tunnel à l'aide d'un bouclier hydraulique caractérisée par le fait qu'elle comprend:

6. Machine de percement de tunnel du type à bouclier hydraulique suivant les revendications 4 ou 5, caractérisée par le fait que chaque fente de ladite tête de coupe a une ouverture variable.

7. Machine de percement de tunnel du type à bouclier hydraulique suivant les revendications 4 ou 5, caractérisée par le fait que le dispositif de poussée de corps de bouclier a une vitesse variable.

8. Machine de percement de tunnel du type à bouclier hydraulique suivant les revendications 4 ou 5, caractérisée par le fait que le dispositif d'entraînement de tête de coupe a une vitesse variable.