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84« — Indépendamment du fonçage des puits, on peut citer, comme application de l'air comprimé aux travaux souterrains, le percement des tunnels (*). On Ta employé pour le tunnel sousmarin de New-York à Jersey- City ('). Un sas était placé à l'entrée. L'air comprimé, en tension variable d'une atmosphère effective à une atmosphère et demie, tenait les eaux en respect pendant le percement, et la pose rapide de panneaux métalliques de O^jOOôS d'épaisseur sur un profil de 6", 10 de largeur et 6~,70 de hauteur. On construisait ensuite à loisir un revêtement de briques de 0",60 d'épaisseur. La largeur totale de THudson est de 1700 mètres. Le transit doit se faire à l'aide de deux tunnels semblables.

(') On sait en outre quels sei^vices a rendus l'emploi de Tair comprimé, pour l'exécution des fondations des grands travaux publics. Mais ce sujet sortirait de notre cadre.

Il n'en est pas de même d'un dernier mode d'application : le scaphandre, dont l'emploi se rattache directement aux ti^avaux de mines, car il a été utilisé pour les réparations de puits sous l'eau. Je me bornerai en ce moment à cette mention, car nous aurons occasion d'y revenir dans le chapitre XLVIII.

(*) Bulletin de VAttociatwn tcientifique de France, 20 juin 1880, 188.

VOIES DE COMHUNlCATfnN

MËTBODE fiVIBAL

343 — Le procédé Guibal (') se rattache directement aux précédents , car il fait intervenir comme eux une trousse coupante (Gg. 258, 259); seuLemenl l'ouvrier ne se trouve plus jamais, de sa personne, en contact avec le terrain. Il n'agit pour l'affouil- Icr, qu'à partir de la surface, à l'aide des pracédtis du sondage.

On introduit par un tube cential des outils élargisseurs qui s'épanouissent au-dessous d'un bouclier , de manière à y corroder le terrain par leur mouvement de rotation. Des cloches à souppcs pénètrent également à travers ce tube, pour extraire les matières.

Cependant ce moyen ne figuit^ qu'à titre de secours, car on agit aussi par refoulement.

Le principe du procédé peut être défini d'un seul mot, en disant que c'est celui de Brunel (n° 508), appliqué dans le sens vertical.

Le sabot tranchant dont il vient d'être parlé , est muni d'un fourreau métallique , qui fait corps avec un bouclier annulaire. Au

(') Ponson, fl«v. uin'r.tf. m. ffu., !",>'. 3T.

milieu de ce dernier s'élève le tube central, qui monte jusqu'au* dessus du niveau que les eaux prennent librement à son intérieur. Ce tube s'accroît par la partie supérieure, à l'aide de viroles successives, que l'on y assemble au fur et à mesure de l'enfoncement. Le fourreau extérieur s'appuie, d'autre part, sur l'extrados de la partie déjà exécutée du cuvelage. Il en est séparé par un joint en caoutchouc. On obtient ainsi un isolement hermétique de la capacité annulaire, comprise entre le cuvelage et le tube central. Elle forme dès lors un chantier, qui a pour plancher de travail le bouclier. L'emploi du caoutchouc est convenablement indiqué pour cette circonstance, puisqu'il ne s'échauffe pas, et qu'il n'est soumis qu'à un glissement très limité, égal en longueur à la traversée des terrains aquifères.

— La chambre de travail renferme seize presses hydrauliques, arc-boutées d'une part contre le bouclier octogonal, et de l'autre sous le cuvelage. Quand le terrain est convenablement aiîouillé au-dessous, et que l'on veut déterminer l'enfoncement, les hommes remontent au jour, et l'on admet l'eau dans l'espace annulaire, afin d'équilibrer la pression hydrostatique extérieure, de manière que le bouclier, cessant de la supporter par dessous, n'ait plus à lutter que contre la résistance propre du terrain. On actionne les presses à partir de la surface, à l'aide de tuyaux de renvoi. On continue, pendant ce temps, les dragages à travers le tube.

Lorsque l'enfoncement est jugé suffisant, on épuise l'eau de l'espace annulaire. Les ouvriers y redescendent, et posent un nouveau cadre pièce par pièce, en remplaçant successivement chaque presse par un voussoir, sous lequel ils l'arc-boutent de nouveau après y avoir fait rentrer son piston (*).

On remarquera que nous trouvons pour la première fois ici.

(*) Ce procédé n'est cité ici que pour mémoire, car il n'a été appliqué qu'une fois (au puits Bonne-Espérance, Péronne, centre belge), et pour aboutir à un insuccès. Mais ce résultat ne saurait suffire pour faire condamner en principe cette ingénieuse méthode, et il convient de suspendre le jugement. La traversée du mauvais terrain s'est en effet bien effectuée, et l'échec a été dû seulement à la rencontre d'un banc dur très incliné, qui eût nécessité, pour l'assiette du cuvelage, des dépenses supplémentaires, devant IcitquelleR la Compagnie a reculé.

dans toute sa rigueur, la réalisation du niveau plein, au moins pour la région centrale. 11 nous reste à décrire un dernier procédé, avec lequel le niveau reste libre dans tonte l'étendue de la section, pendant le forage.

PBOC£0fi CHJLVDBOllî

345 — Tube d'équilibre. — Combes avait, dès 1844, mis en avant l'idée de foncer les puits par le sondage (^). En 1847, Kindà Styring (Moselle), et Mulot à Hénin-Liétard (Pas-de-Calais), commencèrent à la mettre en pratique (•). Leurs forages réussirent, mais l'opération n'en resta pas moins stérile, car il fut impossible d'établir un eu vêlage étanche, et, par conséquent, d'épuiser la capacité du puits. C'est en 1853 que M. Chaudron, ingénieur du Corps des mines belge, apporta à cette méthode son complément décisif, par un procédé aussi élégant que pratique pour l'établissement du cuvelage. L'ensemble de la méthode est connu sous le nom de procédé Kind-Chaudron (').

On y doit distinguer deux parties essentielles : 1*" le sondage, que nous avons déjà décrit avec des développements sur lesquels nous n'avons plus à revenir (chap, V), et, 2* l'établissement du cuvelage, qu'il nous reste à envisager ici (fig. 260, 261).

Le cuvelage s'accroît à son sommet par l'adjonction de viroles successives. Il est soutenu par six tringles de suspension, filetées en vis à leur partie supérieure, et passant dans des écrous supportés par une charpente. En tournant ces derniers, on fait descendre les tringles d'une longueur égale à la hauteur d'une virole. Seulement

(*) Combes, Traité et exploitation det minets I, 280.

(*), BulL min., 1", VIL

(5) Annalet, 5«, XVIH, 435; 6V XI, i et 47; XVI, 37i. — BiiW. m««., 2-, VI, 479, Léry; XI, 767, Chavatte. - Hev. univ, d. m. et u., 1», XX, 116 ; XXXHI, 55. — Annale* des tra- \aux publics de Belgique, XII, 527, Notice sur le procédé Kind, par Chaudron; XYIII. 169; XXV, 45; XXVI, 155,XXVU, 155;XXX, 77. -^Uêyêlime Kind-Chaudron, Bnnéies, 1878, par J. Chaudron. — Notice mr le système Chaudron, Liège, 1875, par AUwin. -^ La houille, ^'arington Smith, note M par Maurice.

FO.iÇlfiE DES PUITS A KIVEAU PLEIN. 56b

il est bien clair que, sans l'emjdoi de moyens détournés, il n'y aurait ni tringles ni charpentes qui fussent capables de supporter des cuvelages métalliques , tels que ceux dont on verra plus loin les dimensions (n*555). C'est ici que s'introduit l'une des deux créations essentielles de M. Chaudron : le tube d'équilibre.

B46 — Supposons que le cuveloge soit complètement fermé par une cuvette à la partie inférieure.

Flf. 161. FoQfaKC ChaudrOD (|ilan bariiupUlj.

Ce sera alors, sauf la forme, un Ttavire, qui finira par flotter librement sur l'eau, quand il s'y sera enfoncé de la quantité que l'on appelle le déplacement , et qui se mesure par un nombre de mètres cubes, égal au nombre de tonnes de son poids. Arrivé à ce point, le cuvclage refusera d'enfoncer, mais il n'exercera plus aucune tension sur les tringles.

Pour le faire filer plus bas. il

3ft6 VOIES DE COMMUNICATION.

faudra le charger de lest. Celui-ci consistera naturellement en une certaine quantité d*eau, que Ton versera successiTement dans l'intérieur, de manière à déterminer cet enfoncement progressif. Disons de suite qu'au lieu de laisser un corps d'une forme aussi instable flotter purement et simplement, en risquant de se déyerser sur le côté, Ton a soin d'ajouter au lest une certaine quantité constante, d'une vingtaine ou une trentaine de tonnes, qui sera supportée par les tiges , de manière à assurer la verticalité du système.

Telle est la conception théorique que M. Chaudron a réalisée au moyen de son tube d'équilibre. La cuvette dont nous venons de parler existe, en effet, mais réduite à une couronne annulaire. Elle est é vidée en son centre, sur lequel s'élève un tube, analogue à celui de l'appareil Guibal (n° 343). Ce tuyau s'allonge par le haut, comme le cuvelage lui-même. L eau y prend encore son niveau naturel. Il suffit donc, pour l'admettre en quantité voulue dans l'espace annulaire, en vue d'accroître progressivement le lest, d'ouvrir des robinets ménagés à travers les viroles successives de ce tube. On a soin de refermer chacun de ces robinets, au moment où il va être submergé par l'eau qui monte dans la couronne. On préfère, du reste, dans la crainte que quelqu'un d'enire eux ne vienne à se rouvrir accidentellement, ce qui déterminerait dans le navire une pure et simple voie d'eau qui le ferait couler k pic, remplacer les robinets par des vis d'obturation. On emploie également le siphon, pour déverser l'eau de l'intéiîeur à l'extérieur du tube d'équilibre, sans y pratiquer Aucune ouverture.

347 — Lorsque les écrous ont été tournés, de manière à déterminer un enfoncement du cuvelage égal à la hauteur d'une virole, il devient nécessaire d*ajouter une couronne de plus à son sommet. Mais les tiges de suspension s'y opposent. On commence donc par soutenir le cuvelage sur une clef de retenue. On démonte les tringles, on amène la virole, que l'on assemble à la dernière, et l*on y rattache les liges qui ont été remontées dans leurs écrous. 11 ne reste plus alors qu'à enlever légèretn.cnl tout

Tensemble, pour dégager la clef, que l*on retire, après quoi l'on reprend la descente.

Le système arrive ainsi au fond. Mais rien n'assure encore, dans ce qui précède, rétanchcité du joint avec la roche. C'est ici que se place la seconde conception essentielle de M. Chaudron, celle de la boîte à mousse.

848 — Boîte à mousse. — On a commencé, avant la descente, par disposer à la base du cuvelage une virole spéciale, appelée numéro zéro, et faisant partie du système qui porte le tube d'équilibre. A un niveau inférieur à celui de la cuvette, se trouve une cornière annulaire, à travers laquelle sont passés des boulons suspendus par leurs tètes, mais susceptibles de remonter, quand ils y seront sollicités par-dessous. Pour le moment, ils soutiennent la boite à mousse, c'est-à-dire un cylindre d'un diamètre un peu moindre que celui du cuvelage, et capable d'y glisser en remontant, s'il s'y trouve provoqué. Entre son collet inférieur et celui du numéro zéro, on a accumulé une quantité suffisante de mousse comprimée et retenue sur le pourtour par un filet, pour empêcher qu'elle ne se disperse pendant la descente.

Quand le cuvelage arrive au fond, c'est la boite à mousse qui porte la première. La colonne, que rien n'arrête encore, continue son mouvement en comprimant la mousse. Ce n'est que lorsque cette dernière aura acquis un degré de tension élastique, capable d'équilibrer ce poids gigantesque, que celui-ci s'arrêtera. On comprend d*après cela que la mousse pénètre dans les moindres interstices, de manière à établir une ceinture absolument étanclie, semblable à celle des trousses picotées.

849 — On a eu soin, pendant le sondage, de pratiquer avec un ll-êpan plus petit, et sur la hauteur exactement convenable, la place de la boite à mousse. 11 importe, en effet, que celle-ci présente un diamètre un pdu moindre que Celui des collets, afin que la mousse ne frotte pas Contte la roChe pendant la descente, Ce qui tendrait à Téparpiller. Mais il est en outjre nécessaire, qu'une fols arrivée à destination, elle pénètre 1res exactement dans son logement, afin de

568 VOIES MS COUMUNICATION.

se trouver de suite au contact de la paroi, sans avoir à la rejoindre par un parcours horizontal, qui retarderait d'autant sa mise en tension. On a soin également, au moment où la boite va atteindre le fond, de descendre préalablement, par le tube d'équilibre, un cureur-élargisseur qui, en s'épanouissant au-dessous d'elle, balaye très nettement l'emplacement sur lequel elle va se poser, afin d'éviter des porte-à-faux. On améliore encore les conditions de ce contact, en doublant son fond métallique avec un cadre en bois de chêne.

350 — Bétonnage. — Cet état de choses ne saurait encore être considéré que comme provisoire. Il est nécessaire d'unir le cuvelage à la roche, dont il se trouve séparé par un jeu, nécessaire pour éviter les frottements à la descente. On y parvient à l'aide du bétonnage.

Le béton doit être composé d'une manière attentive. Si sa prise était trop rapide, la masse se durcirait pendant sa descente, et l'on n'obtiendrait qu'un blocage dont les diverses parties ne présenteraient aucune liaison. Si le phénomène était trop lent, on aurait au fond une masse liquide, incessamment délayée par les instruments et l'arrivée de nouvelles quantités de béton. La prise serait donc encore impossible, ou très imparfaite. On emploie le ciment anglais avec une proportion double de chacun des trois éléments suivants : strass d'Ândernach, chaux hydraulique et sable.

Le mélange ne saurait être versé du haut en bas, car il se délayerait complètement pendant le trajet. On le descend dans des cylindres appelés cuillers. Au fond, se trouve un piston, par-dessus lequel on tasse du béton, en le serrant assez pour qu'il ne s'échappe pas de luimême, quand on tient la cuiller renversée : c'est dans cette situation qu'on la descend au fond. Lorsqu'elle y est parvenue, on sonne plusieurs fois, de manière à chasser le contenu au dehors, tant par sa propre masse que par celle du piston.

351 — On laisse écouler un temps sufQsant pour assurer complètement la prise de la. masse dans toute la hauteur, en continuant à maintenir le cuvelage à l'aide de son système de suspension. On démonte ensuite ce dernier, puis successivement les diverses viroles

PONÇAGE DJËS PUITS Â NIVEAU PLEIN. 56U

du tube d'équilibre, en épuisant avec des tonneaux la quantité d'eau qui remplit le puits, et qui est dorénavant isolée des niveaux. On parvient ainsi au fond, et Ton démonte enfin la cuvette, de manière à rendre le puits entièrement libre.

Comme tout l'avenir de Texploitation resterait dès lors âuspendu à la conservation de la mousse, on établit à loisir, au-dessous du cuvelage, des trousses picotées, avec le même soin, et plus de facilités,, que dans les conditions ordinaires, puisque Ton n'est pas gêné par les eaux. On relie ces trousses au revêtement métallique, à l'aide de panneaux assemblés avec un brandissage soigné, ou en mettant du plomb dans tous les joints.

L'opération est alors complètement terminée.

352 — Variantes. — On a rencontré, au puits n* 4 de Sarre-cl- Moselle, une circonstance spéciale qui pourrait se reproduire dans d'autres fonçages, et mérite d'être mentionnée ici.

Une faille aquifère, amenant les eaux des morts-terrains jusque dans le terrain houiller, coupait le plan de base du fonçage dans l'intérieur de la section du puits. Dès lors, la ceinture latérale étancbe devenait insuffisante, puisque l'eau continuait à sourdre du fond. On se trouva averti de cette complication par cette circonstance, que l'épuisement ne faisait pas baisser le niveau des eaux. On ne pouvait d'ailleurs en accuser l'insuffisance de la boite à mousse, ou une rupture de la colonne, puisque l'examen attentif du liquide n'y décelait, ni mousse en suspension, ni chaux en dissolution, provenant du béton.

M. Lévy fit alors reprendre le sondage sur un diamètre moindre, en le prolongeant jusqu'à un niveau assez bas, pour pouvoir espérer que l'inclinaison du plan de la faille aurait rejeté hors du cercle sa trace sur ce nouveau plan horizontal. On redescendit un second cuvelage, à l'intérieur de l'ancien, sur cette hauteur. La boîte à mousse fonctionna, et le succès couronna l'opération.

353 — Une autre circonstance extrêmement critique s'est présentée à Maries (*).

(■) CRM, janvier 1877, 7, Delcommunc.

1 A ii

370 VOIES DE GOMMUNlGilTIOiN,

Un défaut d'étanchéité s'était déclaré dans le jpint de la colonne, et admettait Teau dans le cuvelage avec une vitesse toujours croissante. Le niveau montait de O^'ySO à l'heure. Les tirants de suspension se trouvèrent surchargés, et Tun d'eux se rompit. Il restait encore douze viroles à poser, ce qui, avec le mode ordinaire, représentait le travail de trois jours. En présence d'une catastrophe inévitable, les ingénieurs prirent un parti héroïque. On jugea que l'on pouvait, en supprimant la complication des tirants, et se bornant au seul travail d*assemblage, monter la colonne assez vite, pour maintenir à peu près constante la distance entre l'eau et le bord supérieur du cuvelage flottant. On détela donc tous les tirants, en abandonnant le système à lui-même. Les douze anneaux furent posés en deux jours, et le succès fut complet.

354 — MM. Somzée, Tillier et Passelecq ont imaginé une modification radicale de la méthode (').

Dans ce nouveau procédé, les anneaux deviennent indépendants, et descendent l'un après l'autre, suspendus à des chaînes, à l'aide de crochets qui se retirent d'eux-mêmes, au moment où la pièce arrive au fond. Des biseaux de caoutchouc, adaptés sous les collets inférieurs, se compriment sous le poids, de manière à assurer Tétanchéité. Trois œillets sont pratiqués dans des oreilles intérieures. Ils servent à guider avec précision les anneaux, le long d'autant de tiges verticales, pour assurer leur coïncidence.

Les inventeurs attendent de cette manière de procéder plus de vitesse, et, par suite, moins d'éboulements dans les parois; la facî« lité de pouvoir passer des cureurs à tout moment de la descente ; et une certaine flexibilité de l'ensemble. La pratique seule pourrait décider ce qu'il y a de fondé dans ces espérances.

— Données économiques» — L*admirable méthode de M. Chaudron a fait un chemin rapide, elle est devenue aujourd'hui tout à fait classique. Elle diminue souvent, dans une proportion importante» les frais de fonçage auxquels on se trouverait conduit,

(*) lievi utih. d* m. et i/i, â*, 1, 447, Luguessci

aretr larméthode ordinaire des avaleresses: Elle' permer dïf passer, là où cette dernière resterait en échec. Elle place le sondage dans des conditions plus avantageuses que la méthode Guibal, en opé- 'rant, non plus à travers un tube, mais sur toute la section; non plus avec des élargisseurs de grattage, mais avec le trépan, qui est rinstrument de sondage par excellence. Elle affranchit des limites de profondeurs imposées au système Triger.

On fait couramment, aujourd'hui, des cuvelages de cent mètres de hauteur, au-dessous du premier niveau aquifère rencontré. Un certain nombre ont dépassé cette limite ; celui de Maurage (Belgique) a 190 mètres. Les puits de Ghlin nécessiteront des colonnes de 500 mètres et de 1800 tonnes.

Quant au diamètre, il reste compris en général entré 3 et 4 mètres, bien qu on ait atteint une fois 5 mètres, dans le bassin de Newcastle (*).

Le tableau suivant, rapproché de ceux que nous avons déjà donnés (n" 520 et 341), fournira des cléments de comparaison pour le prix de revient et la vitesse d'avancement.

(')Cfîlf,jajivicr, 1877, II.

Tableau.

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