FR3081909A1

FR3081909A1 - Tunnelier, ainsi que methode pour creuser un second tunnel depuis un premier tunnel en utilisant un tel tunnelier

Info

Publication number: FR3081909A1
Application number: FR1854578A
Authority: FR
Inventors: Steve Mollard
Original assignee: NFM Technologies SAS
Current assignee: Tunneling Equipment Sas Fr
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-12-06

Abstract

Le tunnelier (1) comporte une tête de coupe (10) et un bouclier (20). La tête de coupe comprend un plateau (11), qui est rotatif autour d'un axe (X-X) et qui inclut un corps principal et une partie déployable (16) montée de manière déplaçable entre une position escamotée, dans laquelle le plateau présente un premier diamètre, et une position déployée dans laquelle la partie déployable s'étend en saillie radiale du corps principal en donnant au plateau un second diamètre (D11) qui est supérieur au premier diamètre. La tête de coupe comprend également des premiers outils d'abattage axial qui sont portés par le corps principal et qui sont adaptés pour abattre le terrain selon l'axe de manière à excaver une région du terrain située en regard axial du corps principal lorsque le plateau est entraîné en rotation. Afin que ce tunnelier puisse creuser un second tunnel (T2) depuis un premier tunnel (T1) de manière sûre, rapide et économique, la tête de coupe comprend aussi des outils d'abattage radial (18), qui sont portés par la partie déployable et qui sont adaptés pour abattre le terrain radialement à l'axe de manière à excaver une région du terrain située tout autour de la partie déployable lorsque, concomitamment, le plateau est entraîné en rotation et la partie déployable est entraînée en déplacement de la position escamotée à la position déployée.

Description

Tunneller, ainsi que méthode pour creuser un second tunnel depuis un premier tunnel en utilisant un tel tunnelier

La présente invention concerne un tunnelier, autrement appelé machine de creusement de tunnel. L’invention concerne également une méthode pour creuser un second tunnel depuis un premier tunnel, en utilisant un tel tunnelier.

L’invention s’intéresse aux tunneliers qui, en partie frontale, comportent une tête de coupe et qui, en arrière de cette tête de coupe, comportent un bouclier. Lorsque le tunnelier est en phase d’exploitation normale, la tête de coupe abat le terrain dans lequel le tunnelier avance pour creuser un tunnel : pour ce faire, cette tête de coupe est rotative sur elle-même autour de son axe central et porte des outils d’abattage axial, tels que des mollettes, des dents, etc., qui excavent le terrain au niveau du front de taille contre lequel la tête de coupe est appliquée selon l’axe pendant qu’elle est entraînée en rotation. Le bouclier assure quant à lui la stabilité des parois de l’excavation : ce bouclier est généralement constitué d’une virole soit monolithique, soit réalisée en plusieurs tronçons qui, le cas échéant, peuvent être articulés entre eux. En pratique, diverses formes de réalisation sont connues pour la tête de coupe. Dans tous les cas, la tête de coupe inclut un plateau rotatif dans lequel des ouvertures sont pratiquées pour permettre le passage vers l’arrière des matériaux abattus par les outils d’abattage axial portés par le plateau. Ces outils d’abattage sont répartis sur tout le plateau, depuis sa région centrale jusqu’à sa région périphérique extérieure, de sorte que la périphérie extérieure du plateau correspond sensiblement au diamètre du front qu’abat la tête de coupe, ce diamètre étant couramment qualifié de diamètre de coupe.

Récemment, FR 3 050 758 a proposé un tunnelier ayant comme spécificités que sa tête et son bouclier puissent se contracter/déployer radialement. En particulier, le plateau de la tête de coupe inclut, en plus d’un corps principal central, des bras qui portent des outils d’abattage axial et qui sont montés de manière déplaçable radialement sur le corps principal de manière à pouvoir passer entre une position escamotée et une position déployée dans laquelle l’agencement des bras en saillie radiale du corps principal donne au plateau un diamètre de coupe qui est supérieur à celui qu’il a lorsque les bras sont en position escamotée. Ce tunnelier peut ainsi ajuster son diamètre de coupe de manière efficace, rapide et substantielle. Comme expliqué dans FR 3 050 758, cet avantage est mis à profit pour faire face à la problématique des terrains fortement convergents ou aussi pour faciliter l’évacuation de la tête de coupe une fois que le creusement du tunnel est fini, notamment par recul du tunnelier à l’intérieur de ce tunnel.

Ceci étant rappelé, la présente invention s’intéresse à une autre problématique du domaine, à savoir creuser, depuis un premier tunnel, un second tunnel, et ce notamment perpendiculairement au premier tunnel. Cette problématique se rencontre par exemple lorsqu’un tunnel de liaison doit être creusé entre deux tunnels parallèles, pour relier ces derniers l’un à l’autre et créer ainsi des accès de secours. Cette problématique se rencontre également lorsqu’on souhaite créer un réseau de stockage souterrain. Pour creuser un tel second tunnel depuis et, le cas échéant, perpendiculairement à un premier tunnel, on a généralement recours à des méthodes d’excavation traditionnelles, c’est-àdire sans tunnelier à bouclier, ce qui pose des problèmes de sécurité, de délai, de coût, d’aléas géologiques et de déstabilisation du terrain. Le recours à un tunnelier à bouclier se heurte à un manque de place dans le premier tunnel : si le second tunnel doit présenter un diamètre bien plus petit que le diamètre du premier tunnel, ce qui est souvent le cas pour les tunnels de liaison précités, on peut utiliser un microtunnelier ; en revanche, si le second tunnel présente un diamètre plus grand, notamment égal ou supérieur au diamètre du premier tunnel, la mise en place d’un tunnelier à bouclier sera particulièrement fastidieuse car elle nécessitera d’abord de créer un pré-tunnel avec des méthodes d’excavation traditionnelles mentionnées plus haut, avec tous les inconvénients précités, puis elle demandera à ce que le tunnelier soit assemblé dans ce pré-tunnel, avec là encore des problèmes de sécurité, de délai et de coût.

Le but de la présente invention est d’améliorer les tunneliers à bouclier existants, pour permettre de creuser un second tunnel depuis un premier tunnel de manière sûre, rapide et économique.

A cet effet, l’invention a pour objet un tunnelier, comportant une tête de coupe et un bouclier qui se succèdent le long d’un axe selon lequel le tunnelier est destiné à avancer pour creuser un tunnel, la tête de coupe étant agencée à l’avant du bouclier, laquelle tête de coupe comprend :

- un plateau, qui est rotatif autour de l’axe par rapport au bouclier et qui inclut à la fois un corps principal, par lequel l’axe passe, et une partie déployable qui est montée sur le corps principal de manière déplaçable entre une position escamotée, dans laquelle le plateau présente un premier diamètre de plateau, et une position déployée, dans laquelle la partie déployable s’étend en saillie radiale du corps principal en donnant au plateau un second diamètre de plateau qui est supérieur au premier diamètre de plateau, et

- des premiers outils d’abattage axial, qui sont portés par le corps principal et qui sont adaptés pour abattre le terrain selon l’axe de manière à excaver une région du terrain située en regard axial du corps principal lorsque le plateau est entraîné en rotation autour de l’axe, caractérisé en ce que la tête de coupe comprend également des outils d’abattage radial, qui sont portés par la partie déployable et qui sont adaptés pour abattre le terrain radialement à l’axe de manière à excaver une région du terrain située tout autour de la partie déployable lorsque, concomitamment, le plateau est entraîné en rotation autour de l’axe et la partie déployable est entraînée en déplacement de la position escamotée à la position déployée.

L’invention a également pour objet une méthode pour creuser un second tunnel depuis un premier tunnel, laquelle méthode comprend successivement :

- une phase d’installation, au cours de laquelle un tunnelier, qui est tel que défini ci-dessus et dont la partie déployable de la tête de coupe est en position escamotée, est installé dans le premier tunnel ;

- une phase de démarrage, qui comprend successivement :

- une étape de creusement radial, au cours de laquelle le plateau de la tête de coupe du tunnelier résultant de la phase d’installation est entraîné en rotation autour de l’axe et, pendant que le plateau est ainsi entraîné en rotation, la partie déployable du plateau est passée de la position escamotée à la position déployée de manière que les outils d’abattage radial creusent une amorce du second tunnel dans la paroi du premier tunnel,

- une première étape de creusement axial, au cours de laquelle le plateau est entraîné en rotation et le tunnelier est avancé selon l’axe, de manière que les premiers outils d’abattage axial, ainsi que des seconds outils d’abattage axial portés par la partie déployable creusent une première partie longitudinale du second tunnel depuis l’amorce, et

- une étape de mise en place du bouclier, au cours de laquelle, dans la première partie longitudinale du second tunnel, le bouclier du tunnelier est mis en place, en étant dimensionné pour entourer l’extrados d’anneaux de consolidation du second tunnel et pour présenter un diamètre sensiblement égal au second diamètre de plateau ; et

- une phase d’exploitation normale, au cours de laquelle le tunnelier résultant de la phase de démarrage est opéré pour creuser le reste du second tunnel.

Ainsi, l’invention prévoit que la tête de coupe du tunnelier mette à profit le fait que son plateau inclut une partie déployable permettant d’ajuster le diamètre de coupe de ce plateau, pour que cette tête de coupe puisse réaliser un creusement radial tout autour d’elle grâce à des outils d’abattage radial portés par cette partie déployable du plateau : lorsque la tête de coupe est entraînée en rotation, alors que le tunnelier est fixe le long de l’axe, le déploiement de la partie déployable par rapport au corps principal du plateau permet à ces outils d’abattage radial de creuser le terrain radialement à l’axe, en excavant la région du terrain située tout autour de la partie déployable. Le creusement d’un second tunnel depuis et perpendiculairement à un premier tunnel s’en trouve amélioré : l’installation du tunnelier dans le premier tunnel est facilité par le fait que sa tête de coupe peut alors avoir sa partie déployable en position escamotée, puis le second tunnel peut être amorcé par le creusement radial précité, opéré par la tête de coupe du tunnelier dont les outils d’abattage radial sont prévus, lors du déploiement de la partie déployable de cette tête de coupe, pour traverser les portions haute et basse de la paroi du premier tunnel, typiquement les portions haute et basse d’anneaux de ce premier tunnel. Ce déploiement de la tête de coupe peut, le cas échéant, amener le diamètre de coupe de son plateau à une valeur sensiblement égale au diamètre du premier tunnel, permettant ainsi d’amorcer un second tunnel qui aura alors le même diamètre que le premier tunnel. Une fois le creusement radial opéré et ainsi l’amorce du second tunnel réalisée, le second tunnel peut continuer d’être creusé par le tunnelier, dont les outils d’abattage axial de la tête de coupe sont alors utilisés pour excaver le terrain selon l’axe du tunnelier. Dès lors qu’une longueur suffisante du second tunnel est creusée depuis l’amorce précitée, le bouclier du tunnelier peut être mis en service à l’arrière de la tête de coupe en le dimensionnant au diamètre de coupe du plateau de cette dernière, le bouclier étant ainsi mis en place soit par assemblage in situ, soit par déploiement moyennant des aménagements dédiés du bouclier, détaillés par la suite. Dans tous les cas, le tunnelier conforme à l’invention peut rapidement atteindre une configuration d’exploitation normale, lui permettant alors de creuser efficacement tout le reste du second tunnel. Ainsi, même si les diamètres des premier et second tunnels sont sensiblement identiques, l’invention permet de mettre en place et démarrer un tunnelier à bouclier de manière simple, rapide, sûre et économique, en particulier sans nécessiter la réalisation d’un pré-tunnel.

Suivant des caractéristiques additionnelles avantageuses du tunnelier et de la méthode conformes à l’invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

- La partie déployable du plateau présente un chant d’extrémité, qui est tourné à l’opposé de l’axe et qui inclut à la fois une partie courante, s’étendant selon l’axe de manière à séparer l’une de l’autre des faces avant et arrière du plateau, et des bords avant et arrière qui relient la partie courante à, respectivement, la face avant et la face arrière du plateau, les outils d’abattage radial étant agencés sur la partie courante et les bords avant et arrière du chant d’extrémité de la partie déployable.

- La partie déployable du plateau inclut au moins un bras, qui s’étend en longueur et est déplaçable par rapport au corps principal de manière radiale à l’axe et qui présente une extrémité longitudinale, opposée à l’axe et portant les outils d’abattage radial.

- La tête de coupe comprend en outre des seconds outils d’abattage axial, qui sont portés par la partie déployable du plateau au moins lorsque la partie déployable est dans la position déployée et qui sont adaptés pour abattre le terrain selon l’axe de manière à excaver une région du terrain située en regard axial de la partie déployable en position déployée lorsque le plateau est entraîné en rotation autour de l’axe.

- Le bouclier définit une enveloppe à l’intérieur de laquelle le bouclier embarque à la fois un dispositif de pose pour poser des voussoirs de manière que ces derniers forment un anneau de consolidation du tunnel, agencé dans le prolongement axial vers l’avant d’un anneau préalablement posé, et un dispositif d’avancement pour faire avancer le tunnelier par appui sur une tranche avant de l’anneau dernièrement posé ; de plus, le bouclier comporte un châssis central, ainsi qu’une partie périphérique qui s’étend tout autour du châssis et qui définit l’enveloppe du bouclier en étant montée sur le châssis de manière déplaçable pour passer le bouclier entre une configuration rétractée, dans laquelle l’enveloppe du bouclier est dimensionnée pour présenter un premier diamètre d’enveloppe, et une configuration étendue, dans laquelle l’enveloppe du bouclier est dimensionnée pour entourer l’extrados des anneaux, en présentant un second diamètre d’enveloppe, qui est supérieur au premier diamètre d’enveloppe et qui est sensiblement égal au second diamètre de plateau.

- Le bouclier comporte en outre une portion de jupe qui est adaptée pour successivement :

- être maintenue en place, par le dispositif de pose, vis-à-vis du reste du bouclier de manière axialement juxtaposée à l’arrière d’une portion haute de la partie périphérique du bouclier, sans être solidarisée à cette dernière, et

- être rapportée solidairement à la partie haute de la partie périphérique du bouclier lorsque le bouclier est dans la configuration étendue, de manière à prolonger axialement vers l’arrière cette portion haute de la partie périphérique au niveau de l’enveloppe.

- Le premier tunnel et le second tunnel ont sensiblement le même diamètre.

- Lors de la phase d’installation, le tunnelier est installé dans le premier tunnel de sorte que l’axe du tunnelier s’étend de manière sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du premier tunnel.

- lors de la phase d’installation, lors de l’étape de creusement radial et lors de la première étape de creusement axial, le bouclier du tunnelier est dans la configuration rétractée ; de plus, lors de l’étape de mise en service du bouclier, le bouclier passe de la configuration rétractée à la configuration étendue.

- Lors de la première étape de creusement axial, ladite portion de jupe du bouclier est maintenue par le dispositif de pose dans une position axialement juxtaposée à l’arrière d’une portion haute de la partie périphérique du bouclier ; de plus, la phase de démarrage comprend en outre :

- une seconde étape de creusement axial, qui est mise en oeuvre après l’étape de mise en place du bouclier et au cours de laquelle, à la fois, ladite portion de jupe du bouclier est maintenue par le dispositif de pose dans une position axialement juxtaposée à l’arrière d’une portion haute de la partie périphérique du bouclier et le plateau est entraîné en rotation pendant que le tunnelier est avancé selon l’axe de manière que les premier et second outils d’abattage axial creusent une seconde partie longitudinale du second tunnel, prolongeant axialement vers l’avant la première partie longitudinale du second tunnel, et

- une étape de prolongement du bouclier vers l’arrière, au cours de laquelle ladite portion de jupe et d’autres portions de jupe sont à la fois solidarisées entre elles et rapportées solidairement à la partie périphérique du bouclier de manière que ladite portion de jupe et ces autres portions de jupe forment conjointement une jupe prolongeant axialement vers l’arrière la partie périphérique du bouclier au niveau de l’enveloppe du bouclier.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels :

- la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d’un tunnelier conforme à l’invention, montré dans une configuration de service et utilisé dans une phase d’exploitation normale pour creuser un second tunnel depuis et perpendiculairement à un premier tunnel ;

- la figure 2 est une vue en élévation du tunnelier de la figure 1, selon la flèche II de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail encadré III à la figure 1 ;

- la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1 ;

- la figure 5 est une vue similaire à la figure 1, illustrant une phase d’installation du tunnelier de la figure 1 dans le premier tunnel en vue de creuser le second tunnel ;

- la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5 ;

- les figures 7 et 8 sont des vues respectivement similaires aux figures 5 et 6, illustrant le début d’une étape de creusement radial, mise en oeuvre par le tunnelier ;

- les figures 9 et 10 sont des vues respectivement similaires aux figures 5 et 6, illustrant la fin de l’étape de creusement radial ;

- la figure 11 est une vue similaire à la figure 5, illustrant le début d’une première étape de creusement axial, mise en œuvre par le tunnelier ;

- la figure 12 est une vue similaire à la figure 5, illustrant la suite de la première étape de creusement axial ;

- la figure 13 est une coupe selon la ligne XIII-XIII de la figure 12 ;

- la figure 14 est une vue similaire à la figure 5, illustrant une étape de mise en place d’un bouclier du tunnelier ;

- la figure 15 est une coupe selon la ligne XV-XV de la figure 14 ;

- la figure 16 est une vue similaire à la figure 5, illustrant une seconde étape de creusement axial, mise en œuvre par le tunnelier ;

- la figure 17 est une section selon la ligne XVII-XVII de la figure 16 ;

-la figure 18 est une vue similaire à la figure 5, illustrant une étape de prolongement du bouclier vers l’arrière ;

- la figure 19 est une section selon la ligne XIX-XIX de la figure 18 ; et

- les figures 20 et 21 sont des vues similaires à la figure 5, illustrant respectivement deux autres étapes mises en œuvre par le tunnelier à la fin de sa phase de démarrage.

Sur les figures 1 à 21 est représenté un tunnelier 1 qui permet de creuser un tunnel T2 depuis et perpendiculairement à un tunnel T1, ce tunnel T1 ayant été réalisé préalablement au tunnel T2 sans que cet aspect ne soit limitatif de l’invention. Dans l’exemple de réalisation considéré ici, le tunnel T1 est consolidé par un tube constitué d’anneaux 2 juxtaposés. En pratique, le tunnel T1 peut avoir été réalisé par un tunnelier approprié.

Sur les figures 1 à 4, le tunnelier 1 est dans une configuration de service, qui sera détaillée par la suite et qui permet de mettre en œuvre une phase d’exploitation normale dans laquelle le tunnelier 1 est opéré pour réaliser le tunnel T2 au travers d’une formation géologique ou, plus généralement, d’un terrain dans lequel le tunnelier est destiné à avancer.

Sur les figures 5 et 6, le tunnelier 1 est dans une configuration compacte, qui sera détaillée par la suite et qui permet de mettre en œuvre une phase d’installation dans laquelle le tunnelier 1 est installé dans le tunnel T1 en vue de réaliser le tunnel T2.

Sur les figures 7 à 21, le tunnelier est dans différentes configurations intermédiaires successives depuis la configuration compacte à la configuration d’exploitation normale, ces différentes configurations intermédiaires étant détaillées par la suite. La mise en œuvre de ces configurations intermédiaires correspond à une phase de démarrage dans laquelle le tunnelier est opéré, depuis la phase d’installation jusqu’à la phase d’exploitation normale, pour initier le creusement du tunnel T2 depuis le tunnel T1.

Avant d’exposer les spécificités et l’enchaînement des phases d’installation, de démarrage et d’exploitation normale, on décrit ci-après le tunnelier 1 en regard des figures

I à 6.

Comme bien visible sur la figure 1, le tunnelier 1 s’étend le long d’un axe X-X et comporte, successivement le long de cet axe X-X, une tête de coupe 10, située en partie frontale du tunnelier, et un bouclier 20 situé en arrière de la tête de coupe 10. Par le biais d’aménagements détaillés par la suite, la tête de coupe 10 permet, lorsque le tunnelier est dans la configuration de service, d’abattre le terrain dans lequel le tunnelier 1 avance pour creuser le tunnel T2, en venant en contact avec un front de taille F à l’extrémité avant du tunnelier 1, tandis que le bouclier 20 assure la stabilité des parois du tunnel T2 au fur et à mesure de l’excavation du front de taille F.

Comme bien visible sur les figures 1 et 2, la tête de coupe 10 comporte un plateau

II qui est centré sur l’axe X-X : ce plateau 11 est rotatif sur lui-même autour de l’axe X-X par rapport au bouclier 20. Le plateau 11 porte, sur sa face avant, des outils d’abattage axial 12, tels que des mollettes, des dents, des pointes, etc. Ces outils d’abattage axial 12 sont connus dans la technique et leur forme de réalisation n’est pas limitative du moment que ces outils d’abattage axial 12 permettent à la face avant du plateau 11 d’abattre, selon l’axe X-X, le terrain contre lequel cette face avant est axialement mise en contact et ainsi de faire avancer le front de taille F dans le terrain à traverser, lorsque le plateau 11 est entraîné en rotation autour de l’axe X-X.

Comme montré sur les figures 1, 2, 5 et 6, le plateau 11 de la tête de coupe 10 comporte un corps principal 13, qui occupe la région centrale du plateau 11 en étant traversé par l’axe X-X. Parmi les outils d’abattage axial 12, des outils d’abattage axial 12.1 sont portés par ce corps principal 13 et permettent d’excaver une région du terrain située en regard axial du corps principal 13 lorsque le plateau 11 est entraîné en rotation autour de l’axe X-X. Dans l’exemple de réalisation considéré ici, le corps principal 13 présente globalement une forme d’étoile à branches radiales : ainsi, le corps principal 13 inclut un moyeu central 14, centré sur l’axe X-X, et huit branches 15, qui s’étendent chacune depuis le moyeu central 14 suivant une direction radiale à l’axe X-X, les extrémités respectives de ces branches 15, opposées à l’axe X-X, définissant conjointement une périphérie extérieure du corps principal 13. Les branches 15 sont réparties autour de l’axe X-X et délimitent entre elles des espaces libres, formant des ouvertures traversantes au sein du corps principal 13 pour permettre le passage des matériaux abattus depuis le front de taille F par les outils d’abattage axial 12, notamment par les outils d’abattage axial

12.1 portés par ces branches.

Cette forme en étoile du corps principal 13 est appropriée au creusement de terrains cohérents, mais, en pratique, le corps principal 13 du plateau 11 peut présenter d’autres formes de réalisation, telles que, par exemple, une plaque ou un assemblage de plaques, des ouvertures étant pratiquées dans cette plaque ou cet assemblage de plaques pour permettre le passage, au travers du corps principal 13, des matériaux séparés du front de taille par les outils d’abattage axial 12, notamment par les outils d’abattage axial 12.1.

De plus, comme bien visible sur les figures 1 à 3, le plateau 11 de la tête de coupe 10 inclut également des bras 16, qui sont montés sur le corps principal 13 et qui s’étendent chacun en longueur radialement à l’axe X-X. L’extrémité longitudinale de chaque bras 16, opposée à l’axe X-X, est référencée 16A. Dans l’exemple de réalisation considéré ici, les bras 16 sont prévus en huit exemplaires, en étant répartis de manière sensiblement régulière autour de l’axe X-X. De plus, chacun de ces huit bras 16 est monté sur l’une des branches 15 du corps principal 13, en s’étendant dans le prolongement rectiligne de cette branche.

Quelle que soit la forme de réalisation du corps principal 13, chaque bras 16 est monté sur ce corps principal 13 de manière déplaçable radialement à l’axe X-X de façon à pouvoir s’étendre, au moins pour la partie du bras opposée à l’axe X-X, en saillie radiale du corps principal 13, autrement dit en saillie, radialement à l’axe X-X, de la périphérie extérieure de ce corps principal 13. Il y a lieu de comprendre que la capacité de déplacement des bras 16 vis-à-vis du corps principal 13 du plateau 11 n’est pas libre, mais est commandée afin de passer chaque bras 16 entre deux positions différentes, à savoir une position déployée, montrée sur les figures 1 à 3, et une position escamotée, montrée sur les figures 5 et 6. Pour ce faire, chacun des bras 16 est commandé en déplacement, c’est-à-dire entraîné puis verrouillé de manière réversible par rapport au corps principal 13, et ce par un organe moteur 17 ad hoc, intégré au plateau 11, tel qu’un vérin qui est intercalé entre le corps principal 13 et le bras 16 et dont l’actionneur est verrouillable en position.

Dans la position déployée, chacun des bras 16 s’étend davantage en saillie radiale du corps principal 13 que dans la position escamotée, étant remarqué que, dans l’exemple considéré sur les figures, l’étendue saillante des bras 16 par rapport au corps 13 est sensiblement nulle lorsque les bras sont dans la position escamotée, seule l’extrémité longitudinale 16A de chaque bras 16 en position escamotée se retrouvant en affleurement de la périphérie extérieure du corps principal 13 comme bien visible sur la figure 6. Dans tous les cas, on comprend que les bras 16 en position déployée donnent au plateau 11 une dimension transversale maximale, autrement dit un diamètre, noté D11 sur la figure 2, qui est supérieur au diamètre, noté d11 sur les figures 5 et 6, que donnent les bras 16 au plateau 11 lorsque ces bras sont dans la position escamotée.

De plus, comme bien visible sur les figures 2 et 3, chacun des bras 16 porte des outils d’abattage qui, comme détaillé ci-après se répartissent entre, d’une part, des outils d’abattage axial 12.2, qui correspondent aux outils d’abattage axial 12 autres que les outils 12.1 portés par le corps principal 13, et, d’autre part, des outils d’abattage radial 18.

Les outils d’abattage axial 12.2 sont portés sur la face avant des bras 16, en étant agencés dans la partie longitudinale terminale de ces bras, opposée à l’axe X-X, de manière que, lorsque les bras 16 sont dans la position déployée, ces outils d’abattage axial 12.2 se retrouvent situés au-delà de la périphérie du corps principal 13, c’est-à-dire se retrouvent plus éloignés de l’axe X-X que la périphérie extérieure du corps principal 13. Ainsi, lorsque les bras 16 sont dans la position déployée comme sur les figures 1 à 3 et que le plateau 11 est entraîné en rotation autour de l’axe X-X, les outils d’abattage axial

12.2 permettent d’abattre le terrain selon l’axe X-X de manière à excaver une région du terrain située en regard axial des bras 16. Grâce aux outils d’abattage axial 12.2, le diamètre de coupe de la tête de coupe 10, avec lequel le front de taille F est avancé par le tunnelier 1, correspond alors au diamètre D11 du plateau 11.

Les outils d’abattage radial 18 sont eux-aussi portés par les bras 16, sans toutefois être situés sur la face avant de ces derniers, mais en étant portés par l’extrémité longitudinale 16A de ces bras 16, comme bien visible sur la figure 3. Ces outils d’abattage radial 18 sont, par exemple, des dents, des pointes, etc., la forme de réalisation de ces outils d’abattage radial 18 n’étant pas limitative du moment que ces outils d’abattage radial permettent d’abattre le terrain radialement à l’axe X-X de manière à excaver une région du terrain située tout autour des bras 16 lorsque, dans le même temps, le plateau 11 est entraîné en rotation autour de l’axe X-X et les bras 16 sont entraînés en déplacement de la position rétractée à la position déployée.

Suivant une forme de réalisation pratique et efficace, qui est mise en œuvre dans l’exemple de réalisation ici et qui est bien visible sur la figure 3, les outils d’abattage radial 18 sont agencés sur toute l’étendue axiale d’un chant d’extrémité 16.1 des bras 16, opposé à l’axe X-X : plus précisément, comme bien visible sur la figure 3, à l’extrémité longitudinale 16A de chaque bras 16, le chant d’extrémité 16.1 du bras inclut à la fois une partie courante 16.1.1, s’étendant selon l’axe X-X de manière à séparer l’une de l’autre les faces avant et arrière du plateau 11, ainsi qu’un bord avant 16.1.2 et un bord arrière 16.1.3 qui relient la partie courante 16.1.1 à, respectivement, la face avant et la face arrière du plateau 11, les outils d’abattage radial 18 étant agencés sur, à la fois, la partie courante 16.1.1 et les bords avant 16.1.2 et arrière 16.1.3 du chant d’extrémité 16.1 des bras 16. Lorsque le plateau 11 est entraîné en rotation autour de l’axe X-X et que les bras 16 sont entraînés en déplacement de la position rétractée à la position déployée, l’excavation radiale, réalisée tout autour des bras 16 par les outils d’abattage radial 18, est générée efficacement sur toute l’étendue axiale des chants d’extrémité 16.1 des bras 16, autrement dit sur toute l’épaisseur, selon l’axe X-X, des bras 16. Bien entendu, au niveau du bord avant 16.1.2 du chant d’extrémité 16.1 des bras 16, la présence d’une partie des outils d’abattage radial 18 n’empêche pas d’y prévoir une partie des outils d’abattage axial 12.2, comme bien visible sur les figures 2 et 3 dans l’exemple considéré ici. En revanche, à la différence des outils d’abattage radial 18, les outils d’abattage axial

12.2 ne sont pas implantés sur la portion courante 16.1.1 des chants d’extrémité 16.1 des bras 16, une telle implantation pour des outils d’abattage ne permettant d’abattre le terrain que radialement à l’axe X-X, et non d’abattre le terrain selon cet axe X-X.

Par ailleurs, le positionnement, autour de l’axe X-X, des outils d’abattage radial 18 sur les bras 16 n’est pas limitatif de l’invention : dans l’exemple de réalisation considéré ici, les outils d’abattage radial 18 sont situés sur l’un des flancs latéraux des bras 16, en l’occurrence le flanc tourné dans le sens de rotation du plateau 11 autour de l’axe X-X, étant entendu que, à titre de variantes non représentées, les outils d’abattage radial 18 pourraient être répartis sur les deux flancs latéraux des bras 16, notamment dans le cas où le plateau 11 serait rotatif dans les deux sens, ou bien pourraient être situés entre les deux flancs latéraux des bras 16.

En pratique, tout ou partie des outils d’abattage axial 12.2 et/ou tout ou partie des outils d’abattage radial 18 peuvent être portés de manière amovible sur les bras 16. En particulier, une telle amovibilité peut être prévue pour faciliter l’escamotage des bras 16 par rapport au corps principal 13, en évitant qu’au moins certains des outils d’abattage axial 12.2 et/ou au moins certains des outils d’abattage radial 18 n’interfèrent avec le corps principal 13 lorsque les bras 16 sont en position escamotée, ce qui pourrait contrarier l’entraînement en déplacement de ces bras depuis leur position déployée vers la position escamotée. Dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, dans lequel l’extrémité longitudinale 16A des bras 16 reste en affleurement de la périphérie du corps principal 13 lorsque les bras 16 sont en position escamotée, les outils d’abattage radial 18, ainsi que la partie des outils d’abattage axial 12.2 agencée sur le bord avant

16.1.2 des chants d’extrémité 16.1 des bras 16 peuvent être montés à demeure sur les bras 16, tandis que le reste des outils d’abattage axial 12.2 est avantageusement monté de manière amovible sur les bras 16.

On notera que la forme de réalisation des bras 16 qui vient d’être détaillée n’est pas limitative de l’invention, dans le sens où, plus généralement, on comprend que l’ensemble de ces bras 16 constitue une partie déployable du plateau 11, qui est conçue pour porter les outils d’abattage axial 12.2 sur sa face avant et les outils d’abattage radial 18 sur son chant d’extrémité tourné à l’opposé de l’axe X-X, et qui est montée sur le corps principal 13 de manière déplaçable entre une position escamotée et une position déployée dans laquelle cette partie déployable s’étend en saillie radiale du corps principal 13 en donnant au plateau 11 un diamètre qui est supérieur à celui qui est donné au plateau par cette partie déployable en position escamotée. De même, les bras 16 ou, plus généralement, la partie déployable précitée du plateau 11 peuvent présenter des aménagements optionnels, non détaillés ici car connus en soi et tels que des pales permettant de collecter les déblais du terrain abattu, des plaques de fermeture permettant de faire varier le taux de passage des matériaux abattus à travers la tête de coupe, etc.

Comme bien visible sur les figures 1, 4 et 5, le bouclier 20 comporte, quant à lui, un châssis 21, qui, vis-à-vis du reste du bouclier 20, est situé dans une région centrale de ce bouclier et qui est sensiblement centré sur l’axe X-X. Dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, le châssis 21 présente une forme globalement tubulaire, centrée sur l’axe X-X.

La partie avant de ce châssis 21 supporte la tête de coupe 10, en recevant intérieurement l’arrière de la région centrale du corps principal 13 du plateau 11, avec interposition de paliers ou d’organes similaires, permettant la rotation relative du plateau 11 par rapport au châssis 21 autour de l’axe X-X. Le châssis 21 embarque intérieurement une motorisation 30 permettant d’entraîner la tête de coupe 10 en rotation autour de l’axe X-X. Cette motorisation 30 est connue en soi et ne sera pas détaillée ici plus avant.

La partie arrière du châssis 21 supporte un dispositif de pose 40 permettant, à l’intérieur du bouclier 20, de poser des voussoirs 3 dont la forme de réalisation n’est pas limitative. Comme montré sur la figure 1, les voussoirs 3 sont, quelle que soit leur forme de réalisation, conçus pour être assemblés les uns aux autres de manière à former conjointement un anneau 4, qui est destiné à consolider la paroi interne du tunnel T2 creusé par le tunnelier 1 et qui, par juxtaposition à l’avant d’un anneau similaire, préalablement posé, prolonge vers l’avant un tube 5 constitué de la succession des anneaux 4 le long du tunnel T2. Les voussoirs 3 sont acheminés jusqu’à l’intérieur du bouclier 20 depuis la surface du terrain et via le tunnel T1 puis le tunnel T2, par exemple à l’aide d’un transporteur ou d’un train de service. Les voussoirs 3 ainsi transportés jusque dans le bouclier sont manipulés à l’aide du dispositif de pose 40, en les assemblant progressivement les uns aux autres, jusqu’à réaliser l’anneau 4 dans le prolongement vers l’avant d’un anneau 3 préalablement posé, comme cela est représenté en coupe transversale sur la figure 1. A titre d’exemple non limitatif, le dispositif de pose 40 est un érecteur, un tel dispositif étant bien connu en soi dans la technique.

Comme montré sur les figures 1, 4 et 5, le bouclier 20 comporte également des pétales 22, qui sont répartis de manière sensiblement régulière tout autour de l’axe X-X, sur la périphérie extérieure du châssis 21, et qui, dans l’exemple de réalisation considéré ici, sont au nombre de douze. Les pétales 22 délimitent, à l’opposé de l’axe X-X, des surfaces périphériques extérieures respectives 22A qui, conjointement, définissent une enveloppe E20 du bouclier 20 : cette enveloppe correspond à la surface latérale extérieure du volume géométrique occupé par le bouclier 20, prolongé géométriquement vers l’avant et vers l’arrière selon l’axe X-X. En pratique, cette enveloppe E20 est ici cylindrique, à base circulaire et centrée sur l’axe X-X, les pétales 22 correspondant, en quelque sorte, à des portions respectives d’une couronne tubulaire, centrée sur l’axe X-X.

Quelle que soit la forme de réalisation des pétales 22, ces pétales sont montés sur le châssis 21 de manière déplaçable, chaque pétale étant ainsi mobile par rapport au châssis de manière radiale à l’axe X-X. Il y a lieu de bien comprendre que la capacité de déplacement des pétales 22 n’est pas libre, mais est commandée afin de passer le bouclier 20 entre deux configurations différentes, à savoir une configuration étendue, montrée sur les figures 1 et 4, et une configuration rétractée, montrée sur la figure 5. A cet effet, chacun des pétales 22 est commandé en déplacement, c’est-à-dire entraîné puis verrouillé de manière réversible par rapport au châssis 21 dans l’une des deux configurations précitées, et ce par un système moteur ad hoc : avantageusement, le déplacement et le verrouillage en position des pétales 22 par rapport au châssis 21 sont commandés par des vérins d’entraînement 23, chacun de ces vérins d’entraînement 23 étant intercalé entre le châssis 21 et l’un des pétales 22, étant entendu que chacun des pétales 22 est associé à un ou plusieurs vérins d’entraînement 23.

Lorsque le bouclier 20 est dans la configuration étendue des figures 1 et 4, les pétales 22 occupent une position écartée, dans laquelle les surfaces périphériques 22A des pétales 22 sont suffisamment éloignées radialement de l’axe X-X pour que, d’une part, l’enveloppe E20 du bouclier 20 présente une dimension transversale maximale, autrement dit un diamètre, qui est sensiblement égal au diamètre D11 que présente le plateau 11 dans la position déployée des bras 16 et, d’autre part, pour que cette enveloppe E20 du bouclier 20 entoure l’extrados 4A des anneaux 4 du tube 5. En pratique, le diamètre de l’enveloppe E20 est alors prévu comme étant sensiblement égal au diamètre D11 dans le sens où ce diamètre de l’enveloppe peut être rigoureusement égal au diamètre D11 ou bien être légèrement inférieur au diamètre D11 pour éviter le coincement du bouclier dans le terrain, comme bien connu dans le domaine. Ainsi, dans la configuration étendue du bouclier 20, les pétales 22 de ce dernier sont maintenus suffisamment écartés de l’axe X-X pour que l’enveloppe E20 du bouclier 20 soit dimensionnée pour permettre, d’une part, à l’extérieur de cette enveloppe, de consolider le tunnel T2 creusé avec un diamètre de coupe correspondant au diamètre D11, c’est-àdire alors que les bras 16 de la tête de coupe 10 sont en position déployée, et, d’autre part, à l’intérieur de cette enveloppe, de poser un nouvel anneau 4 à l’aide du dispositif de pose 40. On notera que les pétales 22 en configuration étendue du bouclier 20 sont écartés les uns des autres autour de l’axe Z-Z, en ménageant des espaces libres respectifs e22 entre deux pétales 22 se succédant autour du châssis 21.

Lorsque le bouclier 20 est dans la configuration rétractée, comme sur la figure 5, les pétales 22 occupent une position rapprochée, dans laquelle les surfaces périphériques 22A des pétales 22 sont plus proches de l’axe X-X suivant une direction radiale à cet axe que lorsque ces pétales sont dans la position écartée de la configuration étendue du bouclier : l’enveloppe E20 du bouclier 20, définie conjointement par les surfaces périphériques 22A des pétales 22, est alors réduite en ce qui concerne sa dimension radiale, comparativement à lorsque les pétales 22 sont en position déployée. L’enveloppe E20 définie par les pétales 22 en position rapprochée présente ainsi une dimension transversale maximale, autrement dit un diamètre, qui est plus petit que le diamètre de l’enveloppe E20 en configuration étendue du bouclier 20. De plus, dans l’exemple considéré ici, le diamètre de l’enveloppe E20 en configuration rétractée du bouclier est sensiblement égal ou inférieur au diamètre d11 que présente le plateau 11 dans la position escamotée des bras 16, comme bien visible sur la figure 5 : dans la configuration rétractée du bouclier 20, les pétales 22 sont ainsi maintenus suffisamment rapprochés de l’axe X-X pour que l’enveloppe E20 du bouclier 20 présente un dimensionnement transversal qui ne soit pas plus grand que celui de la tête de coupe 10 en position escamotée des bras 16. De plus, les pétales 22 en position rapprochée sont avantageusement prévus jointifs les uns avec les autres tout autour de l’axe X-X, en ceinturant le châssis 21, moyennant la disparition des espaces libres précités e22. Ainsi, on comprend que les espaces libres e22 ménagés entre deux pétales successifs 22 lorsque les pétales sont en position écartée permettent d’accommoder le déplacement radial des pétales vers l’axe X-X pour passer les pétales en position rapprochée.

Par ailleurs, comme bien visible sur la figure 1, les pétales 22 embarquent un dispositif d’avancement 50 destiné à faire avancer le tunnelier par appui sur la tranche des anneaux 4. Ce dispositif d’avancement 50 est connu en tant que tel et, dans l’exemple de réalisation considéré ici, ce dispositif consiste en une pluralité de vérins 51 :

la partie fixe de chaque vérin 51 est solidarisée à l’un des pétales 22 tandis que sa partie mobile est conçue pour venir s’appuyer, de manière sensiblement parallèle à l’axe X-X, contre la tranche avant des voussoirs 3 de l’anneau 4 dernièrement assemblé à l’intérieur du bouclier 20, de façon à exercer sur le bouclier 20 et, par là, sur la tête de coupe 10, une poussée vers l’avant nécessaire à l’abattage axial du terrain à traverser.

On notera que le dispositif de pose 40 et le dispositif d’avancement 50 demeurent à l’intérieur de l’enveloppe E20 du bouclier 20 que ce dernier soit en configuration rétractée ou en configuration étendue.

Les pétales 22 peuvent présenter d’autres spécificités que celles décrites jusqu’ici, du moment que ces pétales 22 constituent conjointement une partie périphérique du bouclier 20, qui s’étend tout autour du châssis 21, qui définit l’enveloppe E20 du bouclier 20 et qui est montée sur le châssis 21 de manière déplaçable, en particulier radialement à l’axe X-X, pour modifier le dimensionnement de cette enveloppe E20, en passant ce dimensionnement entre celui associé à la configuration étendue du bouclier, dans laquelle l’enveloppe E20 présente un diamètre sensiblement égal au diamètre D11 du plateau 11 lorsque les bras 16 de ce dernier sont en position déployée et dans laquelle l’enveloppe E20 entoure l’extrados 4A des anneaux 4, et le dimensionnement associé à la configuration rétractée du bouclier, dans laquelle l’enveloppe E20 présente un diamètre sensiblement égal ou inférieur au diamètre d11 du plateau 11 lorsque les bras 16 de ce dernier sont en position escamotée.

Suivant une disposition optionnelle, qui est mise en oeuvre dans le mode de réalisation considéré ici, le bouclier 20 comporte, dans sa configuration étendue, une virole 24, qui est centrée sur l’axe X-X et qui est solidarisée aux pétales 22 en position écartée de manière à prolonger axialement vers l’arrière ces pétales 22 au niveau de l’enveloppe E20, autrement dit de manière à constituer un tronçon de cette enveloppe E20 juxtaposé à l’arrière des pétales 22 en position écartée. Cette virole 24, qui est bien visible sur la figure 1, augmente l’étendue axiale de la protection conférée par le bouclier 20. Pour des raisons qui apparaîtront plus loin, cette virole 24 est constituée d’une jupe ou de plusieurs jupe, juxtaposées suivant l’axe X-X et solidarisées les unes aux autres, cette jupe ou chacune de ces jupes étant elle(s)-même(s) constituée(s) de plusieurs portions de jupes, qui sont réparties autour de l’axe X-X et qui incluent, entre autres, une portion de jupe haute solidarisée au ou aux pétales 22 situées verticalement les plus haut lorsque le bouclier est dans la configuration étendue. Dans l’exemple de réalisation considéré ici, la virole 24 comporte, comme bien visible sur la figure 1, deux jupes juxtaposées 24.1 et 24.2, la portion de jupe haute de la jupe 24.1 étant référencée 24.1.1.

D’autres caractéristiques du tunnelier 1 ressortiront de la description qui va suivre, relative à une méthode pour creuse le tunnel T2 depuis le tunnel T1, moyennant le passage du tunnelier 1 depuis sa configuration compacte des figures 5 et 6 à sa configuration de service des figures 1 à 4, via des configurations intermédiaires montrées sur les autres figures.

Une première phase de la méthode pour creuser le tunnel T2 consiste en la phase d’installation indiquée plus haut, mise en oeuvre alors que le tunnelier 1 est en configuration compacte : comme montré sur les figures 5 et 6, dans cette configuration compacte, les bras 16 sont en position escamotée et le bouclier 20 est en configuration rétractée, tout en étant dépourvu de la virole 24. Au cours de la phase d’installation, le tunnelier 1 maintenu en configuration compacte est installé dans le tunnel T1 de sorte que l’axe X-X du tunnelier s’étend de manière sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du tunnel T1, c’est-à-dire à 90°, à qjelques degrés près tant horizontalement que verticalement, d’un axe selon lequel s’étend en longueur le tunnel T1.

Suivant une disposition pratique particulièrement avantageuse, le tunnelier 1 en configuration compacte est mis en place dans le tunnel T1 en y étant supporté par une structure 100, qui permet de transporter le tunnelier le long du tunnel T1 jusqu’au niveau où le tunnel T2 doit être creusé et qui permet également, pour des raisons exposées plus loin, de réaliser, d’une part, un soutènement du tunnel T1 et, d’autre part, un appui de poussée pour le tunnelier 1.

Une deuxième phase de la méthode pour creuser le tunnel T2 consiste en la phase de démarrage mentionnée plus haut, mise en oeuvre alors que le tunnelier 1 passe de la configuration compacte à sa configuration de service. Cette phase de démarrage inclut plusieurs étapes successives, détaillées ci-après.

La phase de démarrage commence par une étape de creusement radial, illustrée par les figures 7 à 10. Au cours de cette étape de creusement radial, le plateau 11 de la tête de coupe 10 est entraîné en rotation autour de l’axe X-X, comme indiqué par la flèche R1 sur la figure 8, et, dans le même temps, les bras 16 de la tête de coupe sont passés de leur position escamotée à leur position déployée, comme indiqué par les flèches Z1 sur les figures 7 et 8. On notera que les figures 7 et 8 illustrent les bras 16 dans une position intermédiaire entre leur position escamotée, montrée sur les figures 5 et 6, et leur position déployée, qui est montrée sur les figures 9 et 10, ces figures 9 et 10 illustrant ainsi la fin de l’étape de creusement radial. L’entraînement des outils d’abattage radial 18 à la fois en rotation autour de l’axe X-X, du fait de la rotation du plateau 11, et en translation radialement à l’axe du fait de l’entraînement en déploiement des bras 16 par les organes moteurs 17, permet à ces outils d’abattre le terrain radialement à l’axe X-X et d’excaver ainsi la région du terrain située tout autour des bras 16, en creusant ainsi dans la paroi du tunnel T1 une amorce T2.1 du tunnel T2, comme bien visible sur les figures 7 et 9. Le diamètre du tunnel T2 peut ainsi être prévu aussi grand que celui du tunnel T1, comme sur les figures. Bien entendu, en variante non représentée, le diamètre du tunnel T2 peut être plus petit ou bien plus grand que le diamètre du tunnel T1.

Dans l’exemple de réalisation considéré aux figures, les outils d’abattage radial 18 creusent l’amorce T2.1 du tunnel T2 en traversant les anneaux 2 du tunnel T1. Les anneaux 2 ainsi traversés par les bras 16 de la tête de coupe 10 peuvent s’en trouver fragilisés, mais sont avantageusement maintenus par la structure 100.

Par ailleurs, lors de cette étape de creusement radial, des panneaux latéraux de protection 101 sont avantageusement rapportés sur la structure 100, en étant prévus de part et d’autre, suivant la direction longitudinale du tunnel T1, de la tête de coupe 10, comme montré sur les figures 7 à 10. A l’issue de l’étape de creusement radial, ces panneaux latéraux de protection 101 peuvent être retirés.

La phase de démarrage se poursuit, le cas échéant, par une étape d’installation d’outils de coupe axiale supplémentaires, illustrée par les figures 9 et 10. Au cours de cette étape, au moins certains des outils de coupe axiale 12.2, qui ne pouvaient pas être présents sur les bras 16 en position escamotée, sont rapportés sur les bras 16 en position déployée. A l’issue de cette étape, les bras 16 se retrouvent équipés de tous leurs outils de coupe axiale 12.2, comme illustré par les figures 9 et 10.

La phase de démarrage se poursuit par une première étape de creusement axial, illustrée par la figure 11. Au cours de cette étape, les bras 16 sont maintenus en position déployée tandis que le bouclier 20 est maintenu en configuration rétractée : par entraînement du plateau 11 en rotation autour de l’axe X-X, alors que le tunnelier 1 est avancé selon l’axe X-X comme indiqué par la flèche X1, les outils d’abattage axial 12.1 et 12.2 abattent le terrain selon l’axe X-X et excavent ainsi le front de taille F, en creusant dans ce dernier une première partie longitudinale T2.2 du tunnel T2 depuis l’amorce T2.1. En pratique, pour avancer le tunnelier 1 axialement vers l’avant, le dispositif d’avancement 50 s’appuie sur la structure 100.

Comme illustré par les figures 12 et 13, cette première étape de creusement axial se poursuit jusqu’à ce que la partie longitudinale T2.2 du tunnel T2 ainsi creusée présente une dimension axiale sensiblement égale ou légèrement supérieure à celle des pétales 22. Pour ce faire, selon la nature du dispositif d’avancement 50, une ou plusieurs entretoises temporaires peuvent être rapportées axialement entre la structure 100 et le dispositif d’avancement 50 : ainsi, dans l’exemple considéré sur les figures, une entretoise temporaire, sous forme d’un anneau 102 visible sur la figure 12, peut être rapportée entre la structure 100 et les vérins 51 du dispositif d’avancement 50 pour former un appui de poussée à ces derniers.

Suivant une disposition optionnelle particulièrement avantageuse de la méthode pour creuser le tunnel T2, la portion de jupe haute 24.1.1 de la jupe 24.1 est utilisée lors de cette première étape de creusement axial, afin d’assurer une protection des opérateurs et du tunnelier 1. Pour ce faire, comme illustré par les figures 12 et 13, cette portion de jupe 24.1.1, qui n’est pas encore solidarisée au reste du bouclier 20, est maintenue par le dispositif de pose 40 dans une position axialement juxtaposée à l’arrière du ou des pétales 22 les plus hauts du bouclier 22, pendant que le tunnelier 1 creuse la partie longitudinale T2.2 du tunnel T2. En variante non représentée, la portion de jupe 24.1.1 peut être mise en place par un autre système de manutention, embarqué dans le bouclier 20.

La phase de démarrage se poursuit par une étape de mise en place du bouclier 20, illustrée par les figures 14 et 15. Au cours de cette étape, les pétales 22 du bouclier 20 sont entraînés en déplacement de manière à passer le bouclier de la configuration rétractée à la configuration étendue. Sur les figures 14 et 15, l’entraînement en translation, radialement à l’axe X-X, des pétales 22 est indiqué par les flèches Z2. De plus, sur ces figures 14 et 15, les six pétales 22 les plus bas ont été représentés en position écartée tandis que les six pétales 22 les plus hauts ont été représentés en position rapprochée : cette représentation ne vise qu’à illustrer l’entraînement des pétales 22, étant entendu que, dans la pratique, l’ordre ou le séquencement avec lequel les pétales 22 sont déplacés ne sont pas limitatifs de l’invention. Dans tous les cas, à l’issue de cette étape de mise en place du bouclier, tous les pétales 22 sont dans leur position écartée et le bouclier 20 atteint la configuration étendue décrite précédemment, notamment en regard de la figure 4 : le bouclier 20 présente alors un diamètre sensiblement égal au diamètre D11 du plateau 11 en position déployée des bras 16 de ce dernier.

Suivant une disposition optionnelle avantageuse du bouclier 20, ce dernier comporte des pièces de jonction 25 permettant de relier mécaniquement les pétales 22 en position écartée les uns aux autres : plus précisément, comme montré sur les figures 4 et 15, deux pétales 22 en position écartée, se succédant autour du châssis 21, sont reliés l’un à l’autre par l’une des pièces de jonction 25 qui est solidarisée mécaniquement à ces deux pétales successifs de manière à couvrir l’espace libre e22 ménagé entre ces deux pétales 22. Ainsi, dans la configuration étendue du bouclier 20, les pièces de jonction 25, qui se succèdent suivant la périphérie du bouclier, ferment les espaces libres e22 ménagés entre les pétales 22 en position écartée. Les pièces de jonction 25 apportent donc une résistance d’ensemble au bouclier 20 en configuration étendue, tout en empêchant l’introduction, à l’intérieur de ce bouclier, de matériaux provenant des parois du tunnel T2. En pratique, dans l’exemple de réalisation considéré sur les figures, chaque pièce de jonction 25 est portée de manière basculante par les pétales 22, de façon à pouvoir être basculée d’une position rabattue entre les pétales 22 lorsque ces derniers sont dans leur position rapprochée, comme illustré par la moitié supérieure de la figure 15, à une position de liaison entre les pétales 22 lorsque ces derniers sont dans leur position écartée, comme montré sur la figure 4, ainsi que pour certaines des pièces de jonction 25 sur la figure 15. Ce basculement des pièces de jonction 25 peut être commandé par des organes moteurs ad hoc, tels que des vérins.

La phase de démarrage se poursuit par une seconde étape de creusement axial, illustrée par les figures 16 et 17. Lors de cette étape, le plateau 11 est entraîné en rotation autour de l’axe X-X pendant que le tunnelier 1 est avancé selon l’axe X-X comme indiqué par la flèche X2, de manière que les outils d’abattage axial 12.1 et 12.2 creusent une seconde partie longitudinale T2.3 du tunnel T2, qui prolonge axialement vers l’avant la première partie T2.2 de ce tunnel T2. De manière similaire à la première étape de creusement axial, cette seconde étape de creusement axial est avantageusement opérée en protégeant les opérateurs et le tunnelier 1 par la portion de jupe 24.1.1, en prévoyant que cette dernière est maintenue, avantageusement par le dispositif de pose 40 ou bien par un autre système de manutention embarqué dans el bouclier, dans une position axialement juxtaposée à l’arrière du ou des pétales 22 situés les plus hauts, comme bien visible sur les figures 16 et 17. Le cas échéant, également comme montré sur la figure 16, le dispositif d’avancement 50 peut prendre appui sur la portion réséquée du tube des anneaux 2 du tunnel T1, depuis laquelle s’étendent l’amorce T2.1 et les parties T2.2 et T2.3 du tunnel T2.

La seconde étape de creusement axial se poursuit jusqu’à ce que l’arrière des pétales 22 soit suffisamment écarté, selon l’axe X-X, de l’amorce T2.1 du tunnel T2, pour pouvoir rapporter solidairement la portion de jupe 24.1.1 au ou aux pétales 22 situés le plus haut de manière à prolonger axialement vers l’arrière la surface périphérique 22A de ce ou ces pétales 22, comme illustré par les figures 18 et 19. La phase de démarrage peut alors se poursuivre par une étape de prolongement du bouclier 20 vers l’arrière, au cours de laquelle cette portion de jupe 24.1.1 et les autres portions de jupe de la jupe 24.1 sont à la fois solidarisées entre elles et rapportées solidairement aux pétales 22 de manière que ces différentes portions de jupe forment conjointement la jupe 24.1 prolongeant axialement vers l’arrière les pétales 22 au niveau de l’enveloppe E20 du bouclier 20. A l’issue de cette étape de prolongement du bouclier vers l’arrière, la jupe 24 est telle que montrée sur la figure 20.

La phase de démarrage se poursuit de la façon illustrée sur les figures 20 et 21, à savoir que :

- des voussoirs spéciaux 6, conçus pour assurer la jonction entre la portion réséquée des anneaux 2 du tunnel T1 et le premier anneau à venir du tunnel T2, sont mis en place par le dispositif de pose 40, comme illustré par la moitié inférieure de la figure 20,

- le dispositif d’avancement 50 prend appui contre les voussoirs spéciaux 6 pour que le tunnelier 1 continue de creuser le tunnel T2, en faisant avancer son front de coupe F, comme illustré par la moitié inférieure de la figure 21, et

- les portions de jupe constituant la jupe 24.2 sont rapportées solidairement à l’arrière de la jupe 24.1 de manière à former la jupe 24.2 prolongeant axialement vers l’arrière les pétales 22 du bouclier 20 au niveau de l’enveloppe E20 de ce dernier, comme illustré par la moitié supérieure de la figure 21.

A l’issue de la phase de démarrage détaillée jusqu’ici, la méthode pour creuser le tunnel T2 passe dans une troisième phase, qui consiste en la phase d’exploitation normale, mentionnée plus haut, mise en œuvre alors que le tunnelier 1 est en configuration de service. Au cours de cette phase d’exploitation normale, le tunnelier 1, dont les bras 16 de la tête de coupe sont maintenus en position déployée et le bouclier 20 est maintenu en configuration écartée, est opéré pour creuser le reste du tunnel T2, comme illustré par la figure 1.

Divers aménagements et variantes au tunnelier 1 décrit jusqu’ici, ainsi que la méthode pour creuser le tunnel T2 détaillée plus haut, sont par ailleurs envisageables. A titre d’exemples :

- plutôt que les bras 16 ou, plus généralement, la partie déployable du plateau 11 soit déplaçable, vis-à-vis du corps principal 13 de ce plateau 11, de manière rigoureusement radiale à l’axe X-X, ce déplacement peut être orienté différemment du moment que le montage mobile entre le corps principal et les bras 16 ou, plus généralement, la partie déployable permettent qu’en position déployée, ces bras ou cette partie déployable s’étendent en saillie radiale du corps principal 13 en donnant au plateau 11 un diamètre qui est supérieur au diamètre du plateau dans la position escamotée de ces bras ou de cette partie déployable ;

- de même, les pétales 22 ou, plus généralement, la partie périphérique du bouclier 20 peut être déplaçable autrement que rigoureusement de manière radiale à l’axe Z-Z, du moment que le montage mobile entre le châssis 21 et les pétales 22 ou, plus généralement, la partie périphérique permet de modifier la taille de l’enveloppe E20 du bouclier 20 pour passer ce dernier entre les configurations rétractée et étendue ;

- dans la configuration rétractée du bouclier 20, l’enveloppe E20 de ce dernier peut avantageusement être dimensionnée pour être entourée par l’intrados 4B des anneaux 4 : de cette façon, une fois le tunnel T2 creusé et consolidé par les anneaux 4, le tunnelier 1 peut être reculé à l’intérieur du tube 5 formé des anneaux 4 après que le bouclier 20 ait été passé de la configuration étendue à la configuration rétractée et que les bras 16 ou, plus généralement, la partie déployable du plateau 11 de la tête de coupe 10 ait été passée de la position déployée à la position escamotée ; des précisions relatives aux modalités techniques pour permettre un tel recul du tunnelier 1 sont données dans EP 3 241 985 auquel le lecteur pourra se reporter;

- par ailleurs, également dans la configuration rétractée du bouclier 20, le diamètre de l’enveloppe E20 peut ne pas être sensiblement égal ou inférieur au diamètre d11 du plateau 11, mais peut être supérieur à ce diamètre d11, en mettant à profit la place disponible sous voûte en région centrale du tunnel T1 selon l’orientation du tunnelier 1 dans le tunnel T1 lors de la phase d’installation ;

- plutôt que le bouclier 20 du tunnelier 1 intègre une partie périphérique déplaçable, tels que les pétales 22 détaillées plus haut, il peut être prévu que les éléments constituant la région périphérique du bouclier soient séparés du reste du tunnelier dans la configuration compacte de ces derniers et ne soient rapportés au reste du tunnelier que lors de l’étape de mise en place du bouclier, moyennant des opérations d’assemblage qui sont mises en oeuvre par des opérateurs dans la partie T2.2 du tunnel T2 et qui aboutissent à ce que le bouclier ainsi assemblé présente un diamètre sensiblement égal au diamètre D11 du plateau 11 ; et/ou

- plutôt que le tunnel T2 soit creusé perpendiculairement au tunnel T1, le tunnel T2 peut être creusé transversalement au tunnel T1, avec un angle entre les directions longitudinales respectives des deux tunnels qui est différent de 90° ; le tunnel T2 peut aussi être creusé sensiblement dans l’axe du tunnel T1, mais avec un diamètre plus grand que celui du tunnel T1.

Claims

22 REVENDICATIONS

1Tunnelier (1), comportant une tête de coupe (10) et un bouclier (20) qui se succèdent le long d’un axe (X-X) selon lequel le tunnelier (1) est destiné à avancer pour creuser un tunnel (T2), la tête de coupe étant agencée à l’avant du bouclier, laquelle tête de coupe comprend :

- un plateau (11), qui est rotatif autour de l’axe (X-X) par rapport au bouclier (20) et qui inclut à la fois un corps principal (13), par lequel l’axe (X-X) passe, et une partie déployable (16) qui est montée sur le corps principal de manière déplaçable entre une position escamotée, dans laquelle le plateau présente un premier diamètre de plateau (d11), et une position déployée, dans laquelle la partie déployable s’étend en saillie radiale du corps principal en donnant au plateau un second diamètre de plateau (D11) qui est supérieur au premier diamètre de plateau, et

- des premiers outils d’abattage axial (12.1), qui sont portés par le corps principal (13) et qui sont adaptés pour abattre le terrain selon l’axe (X-X) de manière à excaver une région du terrain située en regard axial du corps principal lorsque le plateau (11) est entraîné en rotation autour de l’axe, caractérisé en ce que la tête de coupe (10) comprend également des outils d’abattage radial (18), qui sont portés par la partie déployable (16) et qui sont adaptés pour abattre le terrain radialement à l’axe (X-X) de manière à excaver une région du terrain située tout autour de la partie déployable lorsque, concomitamment, le plateau (11) est entraîné en rotation autour de l’axe et la partie déployable est entraînée en déplacement de la position escamotée à la position déployée.
2,- Tunnelier suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie déployable (16) du plateau (11) présente un chant d’extrémité (16.1), qui est tourné à l’opposé de l’axe (X-X) et qui inclut à la fois une partie courante (16.1.1), s’étendant selon l’axe de manière à séparer l’une de l’autre des faces avant et arrière du plateau, et des bords avant (16.1.2) et arrière (16.1.3) qui relient la partie courante à, respectivement, la face avant et la face arrière du plateau, et en ce que les outils d’abattage radial (18) sont agencés sur la partie courante (16.1.1) et les bords avant (16.1.2) et arrière (16.1.3) du chant d’extrémité (16.1) de la partie déployable (16).
3. -Tunnelier suivant l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie déployable du plateau (11) inclut au moins un bras (16), qui s’étend en longueur et est déplaçable par rapport au corps principal (13) de manière radiale à l’axe (X-X) et qui présente une extrémité longitudinale (16A), opposée à l’axe et portant les outils d’abattage radial (18).
4. -Tunnelier suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête de coupe (10) comprend en outre des seconds outils d’abattage axial (12.2), qui sont portés par la partie déployable (16) du plateau (11) au moins lorsque la partie déployable est dans la position déployée et qui sont adaptés pour abattre le terrain selon l’axe (X-X) de manière à excaver une région du terrain située en regard axial de la partie déployable en position déployée lorsque le plateau est entraîné en rotation autour de l’axe.
5. -Tunnelier suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouclier (20) définit une enveloppe (E20) à l’intérieur de laquelle le bouclier embarque à la fois :

- un dispositif de pose (40) pour poser des voussoirs (3) de manière que ces derniers forment un anneau (4) de consolidation du tunnel (T2), agencé dans le prolongement axial vers l’avant d’un anneau préalablement posé, et

- un dispositif d’avancement (50) pour faire avancer le tunnelier (1) par appui sur une tranche avant de l’anneau dernièrement posé, et en ce que le bouclier (20) comporte un châssis central (21), ainsi qu’une partie périphérique (22) qui s’étend tout autour du châssis et qui définit l’enveloppe (E20) du bouclier en étant montée sur le châssis de manière déplaçable pour passer le bouclier entre :

- une configuration rétractée, dans laquelle l’enveloppe du bouclier est dimensionnée pour présenter un premier diamètre d’enveloppe, et

- une configuration étendue, dans laquelle l’enveloppe du bouclier est dimensionnée pour entourer l’extrados (4A) des anneaux (4), en présentant un second diamètre d’enveloppe, qui est supérieur au premier diamètre d’enveloppe et qui est sensiblement égal au second diamètre de plateau (D11).
6. -Tunnelier suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le bouclier (20) comporte en outre une portion de jupe (24.1.1) qui est adaptée pour successivement :

- être maintenue en place, par le dispositif de pose (40), vis-à-vis du reste du bouclier de manière axialement juxtaposée à l’arrière d’une portion haute de la partie périphérique (22) du bouclier, sans être solidarisée à cette dernière, et

- être rapportée solidairement à la partie haute de la partie périphérique (22) du bouclier (20) lorsque le bouclier est dans la configuration étendue, de manière à prolonger axialement vers l’arrière cette portion haute de la partie périphérique au niveau de l’enveloppe (E20).
7, - Méthode pour creuser un second tunnel (T2) depuis un premier tunnel (T1), laquelle méthode comprend successivement :

- une phase d’installation, au cours de laquelle un tunnelier (1), qui est conforme à l’une quelconque des revendications précédentes et dont la partie déployable (16) de la tête de coupe (10) est en position escamotée, est installé dans le premier tunnel (T1) ;

- une phase de démarrage, qui comprend successivement :

- une étape de creusement radial, au cours de laquelle le plateau (11) de la tête de coupe (10) du tunnelier (1) résultant de la phase d’installation est entraîné en rotation autour de l’axe (X-X) et, pendant que le plateau est ainsi entraîné en rotation, la partie déployable (16) du plateau est passée de la position escamotée à la position déployée de manière que les outils d’abattage radial (18) creusent une amorce (T2.1) du second tunnel (T2) dans la paroi du premier tunnel (T1),

- une première étape de creusement axial, au cours de laquelle le plateau (11) est entraîné en rotation et le tunnelier (1) est avancé selon l’axe (X-X), de manière que les premiers outils d’abattage axial (12.1), ainsi que des seconds outils d’abattage axial (12.2) portés par la partie déployable (16) creusent une première partie longitudinale (T2.2) du second tunnel (T2) depuis l’amorce (T2.1 ), et

- une étape de mise en place du bouclier, au cours de laquelle, dans la première partie longitudinale (T2.2) du second tunnel (T2), le bouclier (20) du tunnelier (1) est mis en place, en étant dimensionné pour entourer l’extrados (4A) d’anneaux (4) de consolidation du second tunnel (T2) et pour présenter un diamètre sensiblement égal au second diamètre de plateau (D11) ; et

-une phase d’exploitation normale, au cours de laquelle le tunnelier (1) résultant de la phase de démarrage est opéré pour creuser le reste du second tunnel (T2).
8. - Méthode suivant la revendication 7, dans laquelle le premier tunnel (T1) et le second tunnel (T2) ont sensiblement le même diamètre.
9. - Méthode suivant l’une des revendications 7 ou 8, dans laquelle, lors de la phase d’installation, le tunnelier (1) est installé dans le premier tunnel (T1) de sorte que l’axe (X-X) du tunnelier s’étend de manière sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du premier tunnel.
10. - Méthode suivant l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle le tunnelier (1) est conforme à l’une quelconque des revendications 5 ou 6, dans laquelle, lors de la phase d’installation, lors de l’étape de creusement radial et lors de la première étape de creusement axial, le bouclier (20) du tunnelier (1) est dans la configuration rétractée, et dans laquelle, lors de l’étape de mise en service du bouclier, le bouclier (20) passe de la configuration rétractée à la configuration étendue.
11. - Méthode suivant la revendication 10, dans laquelle le tunnelier (1) est conforme à la revendication 6, dans laquelle, lors de la première étape de creusement axial, ladite portion de jupe (24.1.1) du bouclier (20) est maintenue par le dispositif de pose (40) dans une position axialement juxtaposée à l’arrière d’une portion haute de la partie périphérique (22) du bouclier, et dans laquelle la phase de démarrage comprend en outre :

- une seconde étape de creusement axial, qui est mise en oeuvre après l’étape de mise en place du bouclier et au cours de laquelle, à la fois, ladite portion de jupe (24.1.1) du bouclier (20) est maintenue par le dispositif de pose (40) dans une position axialement juxtaposée à l’arrière d’une portion haute de la partie périphérique (22) du bouclier et le plateau (11) est entraîné en rotation pendant que le tunnelier est avancé selon l’axe (X-X) de manière que les premier et second outils d’abattage axial (12.1, 12.2) creusent une seconde partie longitudinale (T2.3) du second tunnel (T2), prolongeant axialement vers l’avant la première partie longitudinale (T2.2) du second tunnel, et

- une étape de prolongement du bouclier vers l’arrière, au cours de laquelle ladite portion de jupe (24.1.1) et d’autres portions de jupe sont à la fois solidarisées entre elles et rapportées solidairement à la partie périphérique (22) du bouclier (20) de manière que ladite portion de jupe et ces autres portions de jupe forment conjointement une jupe (24.1) prolongeant axialement vers l’arrière la partie périphérique du bouclier au niveau de l’enveloppe (E20) du bouclier.