CHAPITRE XVI

La méthode du bouclier permet l'exécution du revêtement définitif à l'abri même de l'appareil. Les dispositions du bouclier doivent donc être appropriées à la forme et à la nature du revêtement.

Forme. — Depuis le brevet Barlow, en 1868, jusqu'à la construction toute récente du collecteur de Clichy, en Angleterre et en Amérique, la forme circulaire a été invariablement adoptée. Cependant Barlow n'y avait été conduit par aucune idée théorique, mais tout simplement parce qu'il voulait étendre aux souterrains l'emploi de l'air comprimé déjà appliqué aux fondations de ponts qui affectaient à cette époque exclusivement la forme tubulaire.

Cette forme tubulaire pour les fondations dérivait elle-même des anciens puits ronds, qui de tout temps ont servi pour supporter les ouvrages établis sur un mauvais sol. Les constructeurs ont depuis longtemps renoncé pour les ponts à cette tradition et fait des caissons de fondation de toutes les formes. Comment se fait-il que pour les souterrains ils n'aient pas réalisé le même progrès? La forme circulaire, qui a l'avantage de présenter la plus grande surface avec le moindre périmètre, s'expliquerait à la rigueur pour des souterrains-aqueducs, comme les siphons de Clichy et de la Concorde ; mais elle est très désavantageuse pour tout autre usage et surtout pour les chemins de fer et les roules, qui ont besoin d'une partie horizontale en haut et en bas, et pour lesquels on adopte, partout ailleurs, une forme aplatie.

Il est au moins étrange de voir, à la rivière de l'Hudson, les

constructeurs, après avoir descendu à l'air comprimé sur chaque rive des caissons rectangulaires, après avoir construit par les procédés Haskin et du pilote de grandes longueurs de souterrain avec la forme elliptique (fig. 77) adopter la forme circulaire, dès qu'ib ont eu recours au bouclier et au revêtement métallique. Il en a été de même plus récemment à la rivière de l'Est. Y a-t-il donc des motifs graves pour accepter une semblable sujétion ?

On pourrait le croire en voyant les Anglais, qui avaient construit au City and South London Ry par les procédés ordinaires des stations de forme aplatie, revenir à la forme circulaire dans la station analogue du Waterloo and City Ry, exécutée avec un bouclier, et, ce qui est plus caractéristique encore, prendre, pour le souterrain de Blackwall, cette même forme ronde. Son emploi leur a fait faire au-dessous de la chaussée une fouille bien inutile ; elle leur a donné au-dessus un grand excès de hauteur sans objet et, surtout en rapprochant l'extrados du fond du lit de la Tamise, il a accru les difficultés et la dépense dans des proportions énormes.

Voici les motifs que donnait Grealhead de ce choix :

« La forme circulaire est celle qui convient le mieux avec le revêtement métallique. Dans un fluide parfait, en supposant le poids du souterrain égal à celui du fluide déplacé, le revêtement circulaire ne subirait aucun eflbrt de flexion et serait le meilleur en théorie comme en pratique. Dans un sol insuffisamment fluide pour couler autour du souterrain, la forme circulaire serait encore la meilleure ; car le terrain offrirait un point d'appui suffisant pour éviter les déformations et il ne se développerait aucun effort de flexion ; tel est le cas de l'argile de Londres et de toutes les argiles et les sables. Dans les terrains mous comme la vase et les glaises très tendres, la forme circulaire serait le siège d'efforts de flexion: mais plus la matière serait fluide, plus ces efforts seraient faibles.»

Ainsi Grealhead reconnaît que dans le cas des terrains mous la forme circulaire n'évite pas les efforts dans le revêlement. A la rivière Iludson, en effet, des efforts fléchissants considérables se sont produits et ont obligé à consolider le revêtement par des tirants horizontaux; l'ingénieur M. Moir a émis l'avis que la forme elliptique plus haute que large (c'est-à-dire précisément celle que l'on appliquait avant le bouclier), eût été plus rationnelle.

Dans un terrain ferme, la forme circulaire n'échapperait aux efforts que grâce à la butée des terres. Mais on peut en dire autant de toute forme aplatie, du moment que le revêtement peut prendre appui sur le terrain ; si tous les vides laissés par la fouille ont été soigneusement remplis, ce dernier ne peut se déformer et devenir le siège d'efforts dangereux.

Reste le cas d'un fluide parfail. On pourrait passer outre, car il est bien théorique ; mais, en admettant l'hypothèse irréalisable d'un souterrain de poids égal au fluide déplacé, il y aurait, contrairement à l'affirmation de Greathead, des efforts d'autant plus grands que la section serait plus considérable ; car on ne peut négliger la différence de pression développée par la pesanteur dans le fluide à différentes profondeurs.

Il est donc impossible d'éliminer les efforts de flexion. Il faut d'autant moins y compter que les efforts auxquels est soumise l'enveloppe, sont très difficiles à déterminer et toujours basés sur des hypothèses, relativement au caractère et à la poussée des terres.

Greathead a donné un autre motif qui a plus de valeur, mais uniquement en ce qui concerne les revêtements métalliques. Avec la forme circulaire, toutes les pièces sont interchangeables, et la construction plus aisée et plus rapide. Il aurait pu ajouter que cette forme seule permet de briser les joints horizontaux, et que, si Ton voulait appliquer ce mode de construction, excellent au point de vue de la résistance avec tout autre type, il faudrait encore multiplier le nombre des pièces de modèles différents.

En réalité, c'est le seul argument un peu sérieux, étant bien entendu que Ton ne parle que des formes à courbes douces et que l'on évite les coudes brusques, qui seraient soumis à des efforts considérables et obligeraient à donner au métal de fortes épaisseurs. Mais cette unique raison ne s'applique plus au cas du revêtement en maçonnerie.

D'autre part, on peut objecter à la forme circulaire, qu'elle facilite le mouvement de rotation du bouclier, partout constaté, même sur le pilote du souterrain de l'Hudson, sans qu'on ait jamais pu l'enrayer. L'expérience du collecteur de Clichy a montré, au contraire, que cette rotation était naturellement empêchée par la résistance même des terres, dès que la section circulaire était aban-

donnée, ou que, si elle avait une tendance à se manifester, la moindre charge suffisait à l'arrêter.

On est donc en droit de conclure qu avec le revêtement en maçonnerie la forme circulaire doit plutôt être évitée, et qu'avec le revêtement métallique, avant de l'adopter, il faut étudier si les désavantages de cette forme, les déblais inutiles qu'elle entraîne et l'excès de hauteur et de largeur, qui en sont la conséquence, compensent la légère sujétion d'emploi de pièces spéciales, ne pouvant se remplacer réciproquement, et l'accroissement du poids du métal sur certains points. L'exemple du souterrain d'Anvers montre qu'une forme différente est réalisable.

Composition du revêtement métallique en fonte. — Les

anneaux du revêtement métallique se composent d'un certain nombre de segments semblables entre eux et d'une clef. Le tableau ci-après donne un grand nombre de renseignements relatifs à ce revêtement. Sauf au souterrain de Blackwall, où le grand poids des segments obligeait en tout cas à se servir pour leur maniement d'engins mécaniques, la longueur des anneaux a été partout fixée environ à 0,50 m. Pour la même raison, le nombre des segments, qui était déterminé pour en réduire le poids, a été relativement plus faible au souterrain de Blackwall. Quant à la clef, une largeur d'environ 0,23 m. a été à peu près uniformément adoptée.

Chaque segment est entouré, sur ses quatre côtés, de nervures qui servent à le renforcer et à l'assembler avec les segments voisins ou la clef. La hauteur de ces nervures parait avoir été en moyenne fixée, en centimètres, à quatre fois le diamètre en mètres, avec un minimum de 9 à 10 centimètres nécessaire pour pouvoir placer les boulons. Ces derniers ont un diamètre de 20 à 25 mm., sauf deux exceptions dont une, au souterrain de Blackwall, s'explique par les grandes dimensions et le poids considérable des segments.

Le poids du revêlement croît très rapidement avec le diamètre. Il résulte du tableau ci-après que suivant que le terrain peut exercer des pressions plus ou moins fortes, ce poids a été fixé en tonnes au 1/3 ou au 1/4 du carré de diamètre extérieur. Dans l'argile de Londres, les revêtements avaient même un poids inférieur à celui

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que donnerait la formule. Le tableau fait, en outre, ressortir trois anomalies : à l'IIudson, où la poussée de la vase était très forte, le poids du revêtement est à peine supérieur à celui qui aurait convenu à un bon terrain, et il a été reconnu trop faible en pratique; à Edimbourg, des circonstances locales ont fait chercher un excès de solidité ; à la Mersey, le poids de fonte a été certainement exagéré. Malgré ces quelques exceptions, la formule indiquée parait donner très approximativement le poids à prévoir.