POIDS RÉELS ET THÉORIQUES DES REVÊTEMENTS EN FONTE

DESIGNATION des ouvrage*».

Concorde

Tour de Londres. . . .

Clichy

Kingston

Mersey

Rivière de 1 EsL ....

City and South Londonlty.

Glasgow district subway.

Waterloo and City Hy. . .

Id.

Glasgow (port)

Edimbourg

Hudson

Rivière Saint-Clair. . . .

Blackwall faible

Rlackwall fort

DIAMÈTRE

extérieur a.

0,ÎO

POIDS réel.

OBSERVATIONS

Poids eiccshif.

Touncs

2,8 / Très l*on terrain, poid*

2 8 S faible.

' ,. , Môme observation.

I*oiiis» eiagi'Té. Poids insuffisant.

L'épaisseur du revêtement est la conséquence du poids et ne saurait motiver de nouvelles observations. Il y a lieu seulement de remarquer que jamais l'épaisseur n'est moindre de 20 mm.

Joints. — Les joints sont de deux natures : les joints verticaux entre deux anneaux consécutifs, et les joints horizontaux entre les segments d'un même anneau.

Les joints verticaux ne sont soumis qu'à des efTorts de cisaillement auxquels doivent résister les boulons ; ils doivent être en outre bien étanches et permettre de petites variations de direc-

tion pour le passage dans les courbes de grand rayon ou de légères rectifications d'alignement. Il existe 4 types de joints (fig. 337), qui d'ailleurs sont également usités pour les joints horizontaux.

Dans le joint A, les nervures ont leurs faces rabotées et Tétanchéilé est assurée, par l'introduction de ciment métallique, dans une rainure peu profonde ménagée dans la partie intérieure du joint. Il est excellent mais un peu rigide, et oblige à recourir dans les courbes à des anneaux spéciaux.

Le joint B, également raboté, comporte l'interposition d'une

Jta&atè fir xattbe fir

«Aaôvte. fiuAnur* en ht*

Fip. 337. — Dispositions diverses des joints.

fourrure en bois dont l'épaisseur peut varier, ce qui donne plus de souplesse. Il a le défaut de ne pas être très étanche et de comprendre une partie périssable ; mais, en remplaçant, après la pose, le bois par du ciment sur une petite profondeur, il donne d'excellents résultats.

Dans le joint C, il y a une très faible partie rabotée et une rainure profonde remplie de ciment. Ce type représente aggravés les défauts du joint A, et, quoiqu'il ait été employé, ne convient nullement aux joints verticaux.

Enfin le joint D rappelle le deuxième joint B avec une portée non rabotée dont l'utilité n'est pas démontrée. C'est donc sans contredit le joint B, rabotté avec fourrure en bois et scellement au ciment, qui parait le meilleur.

Pour les joints horizontaux, la question est beaucoup plus com-

plexe. Les anneaux tendent déjà à fléchir sous leur propre poids. Mais la poussée due aux terres est souvent très inégale dans les terrains mous et les causes de déformation sont multiples : en tout cas, les efforts développés sont très variables. Dans ce cas, le joint A est incontestablement le meilleur et après lui le joint B. Les dispositifs C et D, quoique très employés, conviennent mal aux joints horizontaux. Si les portées ne sont pas en contact, la partie la plus solide de la nervure reste inutilisée. Si elles sont amenées au contact au moment de la pose, en serrant fortement le bois ou la garniture du joint, il se développe une pression souvent exagérée sur la partie interne des nervures ; si pour éviter ce défaut le garnissage est aminci, comme il est moins résistant que la fonte, il s'écrase sous la pression et l'anneau se déforme. Il faut alors, comme à Glasgow, mettre des coins, au risque d'exagérer encore la pression dans la partie interne et de briser les nervures.

Pour les joints horizontaux, il faut donc préférer sans hésitation les joints rabotés ; la dépense qu'entraîne cette main-d'œuvre, est d'ailleurs peu élevée avec les moyens dont dispose l'industrie.

Il y a, en tout cas, avantage à briser ces joints pour éviter les déformations.

Qualités et défauts du revêtement en fonte. — Le revêtement en fonte, quand il est bien fait, est très étanche. Il a, en outre, l'avantage d'être, même avec les nervures, peu épais et de n'exiger qu'un très faible supplément de fouille au-delà du diamètre utile. Le rapport de la fouille nécessaire à la fouille utile varie de 1,15 à 1,30 suivant le diamètre.

Il a surtout l'avantage de se monter très vite et à l'abri de la queue du bouclier, sans subir aucune dislocation quand on avance ce dernier.

Son défaut est de pouvoir fléchir et, en se déformant, de perdre beaucoup de sa résistance, surtout quand les joints ne sont pas bien compris. C'est ainsi que les anneaux du revêtement du souterrain de l'Uudson de 5,48 m. de diamètre intérieur, assemblés à l'air libre avec des joints garnis de bois tendre, fléchissaient de 0,05 m. sous leur propre poids. Les anneaux du souterrain de la rivière de l'Est de 3,35 m. de diamètre avec joints rabotés fléchis-

saient encore de 1,3 cm. sous une faible charge de 7 t. La fonte expose donc à des tassements appréciables.

Mais le plus grand défaut dece revêtement est le poids énorme de métal qu'il exige, dès qu'il est appliqué à des diamètres un peu élevés. Le poids, et par suite la dépense, croîtcommele carré du diamètre.

Aussi a-t-on essayé de faire l'enveloppe métallique beaucoup plus mince et de demander à un revêtement intérieur en maçonnerie la résistance nécessaire. Malheureusement ces deux natures de revêtement ne travaillent pas dans les mêmes conditions et il est impossible de répondre que, sur certains points, tout l'effort ne se portera pas sur l'un d'eux ; cette incertitude oblige à compter pour la résistance sur la fonte ou la maçonnerie seule ; Tune des enveloppes devient superflue et les dépenses se trouvent augmentées sans profit.

Revêtement en fer. — Le revêtement en fer a été employé avec un remplissage en maçonnerie, comme revêtement provisoire, à l'Hudson et à la rivière de l'Est ; mais il est trop faible et se déforme sous la poussée des terres, avant même que le revêtement en maçonnerie ait pu être construit. Aussi paraît-il abandonné.

A Berlin, sous la Sprée, un revêtement métallique en fer capable de résister par lui-même a été essayé ; il paraît avoir été assez fort, mais la différence de résistance à la pression du fer et de la fonte est faible, et il est douteux que la diminution de poids suffise à compenser la différence de prix. En outre, la diminution de poids et l'emploi du fer conduisent à un revêtement qui doit certainement prendre une flèche beaucoup plus forte qu'avec la fonte : c'est dire que, sans grands avantages, cette solution exagère un des défauts du revêtement métallique. C'est sans doute une des nombreuses raisons qui ont déterminé les tassements observés à Berlin.

Dans les puits, l'emploi de deux enveloppes, avec remplissage en béton, a bien permis d'obtenir, avec économie, l'étanchéité, la rapidité et le poids ; mais le fer n'y joue qu'un rôle de chemise de protection temporaire pour le béton, et, en réalité, c'est la maçonnerie, et non le fer qui, dans ce cas, constitue le revêtement.

Le revêtement en fer ne paraît donc pas devoir être substitué, avec avantage, au revêtement en fonte.

Montage du revêtement métallique. — Pour des diamètres peu considérables, les segments métalliques ne sont ni de dimensions ni de poids exagéré, et une équipe d'ouvriers peut facilement les manier sans autre secours que de légers échafaudages et d'instruments simples, tels que moufles, palans, etc. Mais, dès que le diamètre s'accroît, il faut recourir à des engins mécaniques permettant de mettre en place les segments rapidement et sans encombrer le souterrain. Déjà Greathead avait projeté un appareil de cette nature, dont malheureusement les dessins sont égarés. La grue de levage de la rivière Saint-Clair, mue à la main, a été décrite au chapitre V. A l'Hudson apparut, pour la première fois, l'idée d'actionner cette grue à l'aide de la force hydraulique déjà employée pour les vérins. Au souterrain de Blackwall, fonctionnaient deux engins analogues pour lever des segments encore plus lourds. Enfin le dernier type a été appliqué au bouclier de station du Waterloo and City Ry. Ces trois appareils sont conçus dans le môme esprit et ne diffèrent que par des détails de construction. Il devait forcément en être ainsi; car, aujourd'hui, les engins mécaniques de cette nature s'exécutent couramment dans d'excellentes conditions et, du moment que le problème était posé, il devait être résolu du premier coup sans tâtonnements.

Mode d'appui des vérins. — Dans tous les ouvrages anglais les tiges des vérins se terminent par de larges patins destinés à répartir la pression sur la grande surface possible. Mais la tète de la ti^e se trouve forcément en dedans de l'enveloppe, en face des nervures, et il est toujours à craindre que, sous l'effet d'une forte pression, ces nervures viennent à casser; aussi les vérins sont-ils toujours placés en face des joints horizontaux qui offrent une plus grande résistance.

Les Américains, qui ont avec raison reconnu l'avantage de croiser les joints, se trouvaient, par le fait môme de ce mode de construction, privés de ce point d'appui dont la position variait à chaque anneau, tandis que les vérins restaient fixes. Ils ont alors supprimé les patins et recourbé la tôle du vérin, de manière à prendre point d'appui contre l'enveloppe elle-môme sans toucher aux nervures. Ce dispositif se trouve à la rivière Saint-Clair et à

la rivière de l'Est, qui sont les deux ouvrages réellement américains ; car le bouclier de THudson a été construit par une Compagnie anglaise. Cet artifice n'est pas sans soulever d'objections ; il parait, en effet, peu rationnel d'appliquer sur une surface aussi limitée des efforts considérables de 40 à 50 t. En outre, la tige des vérins travaille obliquement et peut être faussée, ce qui serait toujours un accident grave. Aussi, malgré ses défauts, le système des larges patins anglais paraît-il encore préférable.

Il faut en tout cas tenir compte dans le tracé des nervures de l'effort qu'elles ont à supporter de la part des vérins pendant l'avancement du bouclier.

Revêtement en maçonnerie. — Le revêtement en maçonnerie de briques avait été appliqué par Brunel; Beach, en Amérique, l'employait avec ses premiers boucliers. Mais la maçonnerie de briques est lente à construire et coûteuse : aussi fut-elle abandonnée, à la première application du revêtement métallique.

La maçonnerie ordinaire ne présente pas les mêmes inconvénients et, en France en particulier, où cette maçonnerie s'exécute à très bon compte, il était naturel d'essayer de remployer avec le bouclier. Aux travaux du collecteur de Clichy, hors Paris, M. Chagnaud le premier a appliqué ce principe ; mais il n'a pas cru devoir aller jusqu'au bout, et il s'est servi simplement du bouclier pour construire un boisage métallique, à l'abri duquel il exécutait ultérieurement la maçonnerie. Ce n'est que dans la partie dans Paris que M. Fougerolle a hardiment construit le revêtement en maçonnerie du premier coup à l'abri du bouclier. Si quelques critiques de détail ont pu être formulées, la solution du problème n'en reste pas moins complète et définitive. Cet entrepreneur a pu obtenir une construction rapide et économique.

Mais il n'existe pas partout, comme à Paris, des matériaux permettant de faire de la maçonnerie ordinaire. Est-il possible de lui substituer le béton? En principe, rien ne paraît devoir s'y opposer, et il semble facile d'exécuter, dans les mêmes conditions, des ouvrages en béton. Il y aurait intérêt à essayer également du béton armé qui nécessite une moindre épaisseur de maçonnerie ; la fouille serait, de ce fait, diminuée, et les vérins, prenant point

*>» EMPLOI L'L BOCCLIEB

•Jappai sur le* cintre*, seraient moins éloignés de l'enveloppe da bouclier et travailleraient dans Je meilleures conditions.

Arec la maçonnerie, on doit en effet faire porter les tètes des vérins sur les cintres, assez éloignés de l'enveloppe ; il fiant prendre de sérieuses précautions pour éviter que ces cintres ne cèdent on ne recalent. Les goussets qui rattachent les vérins à l'enveloppe sont beaucoup plus longs et pour un même effort développé le bras de levier, au bout duquel agit cet effort, étant beaucoup plus considérable, les boulons d'attache- sont plus exposés à être arrachés en déchirant l'enveloppe ou les goussets.

Aussi certains inventeurs ont- ils pensé à prendre un point d'appui sur la maçonnerie même. Ils ont proposé, à cet effet, de l'exécuter avec des blocs de béton comprimé, ou pierres artificielles, réunis avec des joints minces garnis de mortier de ciment et de sable (in. Ils pensaient y trouver à ce point de vue de grands avantages ; mais, pour avoir une bonne liaison des maçonneries, ils seraient obligés de disposer ces blocs en harpes avec des arrachements, et on ne voit pas bien comment les vérins répartiraient la pression sur cette surface irrégulière. N'y a-t-il pas à craindre aussi que les joints ne se serrent inégalement et que le bouclier ne dévie de la ligne droite? Enfin, pour obtenir une surface intérieure bien régulière, malgré les variations du bouclier, ne fussent-elles que de quelques centimètres, il faudra laisser un jeu assez fort entre la maçonnerie et la queue du bouclier, et pendant la marche bourrer ce vide avec du béton. Il y a donc encore bien des points délicats à élucider et, avant démettre une opinion ferme, il convient d'attendre que la pratique se soit prononcée.

L'expérience, au contraire, donne le droit de dire que l'exécution d'un souterrain en maçonnerie ordinaire par la méthode du bouclier est possible ; il sera établi plus tard qu'elle offre de grands avantages sur les procédés en usage pour la rapidité et l'économie.

Le mode d'exécution de la maçonnerie et la manœuvre des vérins ont été longuement expliqués et commentés dans les chapitres xn et xni au sujet des travaux du collecteur de Clichy.

Comparaison entre le revêtement métallique et le revêtement en maçonnerie. Dépenses. — Le revêtement en maçonnerie

LE REVETEMENT

a été longtemps écarté pour bien des motifs et, surtout, parce qu'en raison de son épaisseur il nécessitait une fouille beaucoup plus large que le revêtement en fonte, ce qui augmentait sans profit la dépense. Il faut ici, comme pour la fonte, distinguer les cas des terrains résistants et celui des terrains meubles.

Dans le premier cas la comparaison sera au moins certainement entachée d'erreur en faveur de la fonte en évaluant à 100 fr. le mètre cube de maçonnerie, y compris la fouille nécessaire, et à 200 fr. le prix de la tonne de fonte mise en place. Le tableau ci-après donne, pour différents diamètres, la comparaison des dépenses :