CHAPITRE XVII

Direction. — Donner avec exactitude et régularité au bouclier la direction qui a été choisie est une des conditions essentielles de son emploi. Cette constante préoccupation de la direction existait déjà avec les autres procédés d'exécution d'un souterrain, mais elle était loin d'atteindre le même degré. On n'avait besoin de précision que pour l'exécution des maçonneries faites à l'arrière à l'abri des boisages avec toutes facilités pour vérifier et rectifier une erreur; les mineurs et les terrassiers se contentaient de points grossièrement donnés pour implanter leur galerie d'attaque. Avec le bouclier il en est tout autrement ; l'implantation définitive du revêtement, monté dans le bouclier même, est commandée sans rectification possible par la position de l'appareil.

Le bouclier doit donc tout à la fois être construit de manière à permettre de rectifier rapidement toute erreur commise en plan et en profil et, en outre, être dirigé avec le plus grand soin.

Pour pouvoir rectifier la direction du bouclier, il faut que les vérins, qui servent à le faire avancer, puissent être manœuvres indépendamment les uns des autres. Mais cette manœuvre doit toujours être faite progressivement et sans brutalité; car, l'arrêt de quelques presses a pour effet de développer dans les autres des efforts anormaux. S'ils n'étaient pas limités, ils pourraient rapidement devenir dangereux pour le bouclier qu'ils disloqueraient et pour le revêtement qui pourrait céder ou se briser. Pour éviter des accidents de cette nature, il y a tout avantage à multiplier les vérins et à les faire plus faibles; ce qui permet de réduire la puissance à demander à chacun d'eux et d'obtenir une précision beaucoup plus grande.

Celle manœuvre doit surtout être confiée à un chef soigneux et habile, sous peine de s'exposer, au détriment de l'outil et de l'ouvrage, à voir le bouclier osciller perpétuellement autour de sa direction. On peut affirmer, par l'expérience acquise dans de nombreux travaux, que le bouclier peut être dirigé avec précision, quelle que soit la nature du terrain; les craintes exprimées à cet égard par M. Chesborough et les ingénieurs américains ne peuvent être attribuées qu'au défaut d'attention apportée au débuta ce côté important de la question.

Il ne suffit pas de demander une bonne direction du bouclier, il faut donner à ceux qui en sont chargés des indications et des bases précises. Pour cela il est nécessaire de répéter les opérations de précision servant à fixer l'alignement et le nivellement, d'autant plus fréquemment que l'avancement est plus rapide. Dans divers chapitres, on a intentionnellement insisté sur la manière dont ces opérations avaient été conduites. Dans tous les grands travaux, il y avait un ingénieur spécialement chargé de ce soin et dont c'était l'unique occupation. C'est dire qu'il aparu indispensable de ne reculer devant aucune dépense pour assurer la bonne exécution du travail. On ne saurait, en effet, y attacher trop d'importance et ce serait se préparer de graves déboires que de vouloir marcher trop vite sans faire les vérifications nécessaires, et d'abandonner la direction du bouclier entre les mains du premier venu.

Évacuation des déblais. — L'avancement du bouclier ne prend que fort peu de temps et l'exécution du revêtement en arrière peut être menée aussi vite qu'il est nécessaire; on peut donc dire que c'est la fouille qui règle la rapidité de l'avancement.

Le chantier doit donc être organisé, de manière à ce que rien ne vienne entraver ou retarder cette fouille. L'emploi d'une fouille blindée en avant du bouclier a déjà été condamné pour des motifs de sécurité; il serait aussi regrettable au point de vue de la célérité. L'un des grands avantages du bouclier n'est-il pas, en effet, de permettre aux ouvriers de consacrer tout leur temps à la fouille, au lieu d'en perdre une grande partie à poser un boisage souvent compliqué?

Mais ce n'est pas tout que de fouiller; il faut, en outre, éva-

cuer rapidement les déblais. Dans les méthodes ordinaires, le souterrain ne s'attaque jamais sur toute sa hauteur ni toute sa largeur; divers ateliers, placés les uns derrière les autres, effectuent la fouille par portions successives : cet échelonnement rend très difficile et très lente l'évacuation des déblais déjà gênée par l'embarras des étais. Avec le bouclier, l'attaque se fait simultanément sur toute la surface et, quand elle est divisée en divers étages, les ateliers sont superposés les uns aux autres, etévacuent leurs déblais, à l'arrière du bouclier, dans un même plan sans se gêner; ces déblais viennent tomber dans des wagons qui les évacuent immédiatement.

Néanmoins le stationnement de ces wagons, leur chargement et leur passage peuvent gêner le montage du revêtement dans la queue du bouclier. Cette cause de retard était peu sensible avec l'emploi du revêtement métallique qui se faisait plus vite que la fouille. Mais, avec un revêtement en maçonnerie, qui se monte plus lentement et dont l'exécution occupe presque tout le temps qui s'écoule entre deux avancements, il y aurait eu là une sérieuse cause de retard et une gêne considérable. C'est pour y remédier que les deux boucliers du collecteur de Clichy ont été complétés par des transporteurs de déblai. La description de ces deux ouvrages a montré l'avantage énorme qui en résultait et notamment pour la partie intra muros comment les deux chantiers de terrassement et de maçonnerie, quoique accolés l'un à l'autre, conservaient leur pleine indépendance.

Le transport des déblais dans le souterrain peut se faire rapidement, puisque le revêtement immédiatement terminé permet de disposer de la galerie, sans qu'aucun étai ni aucune entrave, de quelque sorte que ce soit, arrêtent les convois de déblais. Dans le travail à l'air comprimé il faut à ce point de vue donner aux sas à air une capacité suffisante, pour permettre le passage rapide des wagons qui arrivent de l'avancement.

Exécution des terrassements. — Quand le terrain dans lequel on opère est assez mauvais pour que, même avec l'emploi de l'air comprimé, les ouvriers ne puissent pénétrer au delà de la cloison du bouclier, l'exécution des terrassements est livrée au hasard de

l'écoulement des terres par les ouvertures ménagées soit dans la cloison, soit dans le blindage du front d'attaque. Il est bien certain que le déblai s'étend au delà du vide du souterrain et, dans ces circonstances, son exécution provoque toujours des tassements importants et des mouvements du terrain. Il faut se borner, et c'est précisément le but du bouclier, à limiter ces mouvements et à faire en sorte qu'ils ne puissent devenir une source de danger.

Quand, au contraire, les ouvriers peuvent pénétrer jusqu'au front de taille, avec un travail bien dirigé ils peuvent conduire la fouille sans provoquer de mouvements dans les terres. On devra distinguer cependant les terrains fermes qui se tiennent par eux-mêmes comme l'argile, et les terrains ébouleux comme les sables.

Dans les terrains fermes, les entrepreneurs sont souvent portés à travailler en avant du couteau et à préparer la place du bouclier sur la longueur d'une course. Il faut cependant se garder d'abuser de la sécurité trompeuse qu'offre un terrain de celte nature. II vaut mieux fractionner la course que de s'aventurer trop loin et, en tous cas, il est toujours indispensable de donner beaucoup de gras à la fouille et de laisser au couteau le soin de la dresser. Ce travail demande à être fait par des mineurs assez expérimentés pour ne pas se laisser surprendre par un changement brusque de terrain ou par des éboulements dus à des plans de glissement ou à toute autre cause.

Avec les terrains ébouleux le désir d'aller vite conduit parfois à des pratiques dangereuses; afin de pouvoir procéder par abatage, le front de taille est souvent raidi outre mesure, au risque de provoquer des éboulements, qui peuvent causer des accidents et surtout amener des tassements à la surface. Dans un terrrain de cette nature, le couteau devrait être toujours engagé dans le sol vierge et les terres découpées suivant un talus assez doux pour éviter toute surprise. Dans le travail à l'air comprimé, il est impossible de donner au front de taille un développement aussi grand, sans s'exposer à perdre des quantités d'air considérables; il faut alors le protéger par un blindage et, comme on l'a vu, le type de souterrain de Blackwall parait présenter à cet égard toutes les qualités de simplicité et de sécurité que Ton peut souhaiter.

Tassements. — Quelque soin qu'il soit apporté à l'exécution des terrassements, il existe toujours des vides autour du bouclier ; dans les terrains fermes, ce sont des arrachements ; dans les terrains ébouleux, de petites excavations produites par le couteau lui-même en dressant la fouille. En outre le bouclier, par sa masse, tend à refouler la terre devant lui en provoquant des vides à l'arrière.

A ces vides, dus au travail même de la fouille, viennent s'ajouter le vide laissé par le dégagement de la queue du bouclier et le tassement provenant de la flexion du revêtement. En général il s'agit, en tout cas, d'un vide total de quelques centimètres qui n'aurait aucune importance si le souterrain s'exécutait à une grande profondeur ou en rase campagne. Ce vide, en effet, ne provoquerait guère de tassements plus appréciables que ceux causés par les bourrages à pierres sèches ou les bois abandonnés, dans les méthodes anciennes. Mais si le travail est fait dans une ville, à proximité des immeubles et à faible profondeur, il est impossible de tolérer les désordres qui seraient la conséquence de tassements même aussi faibles.

L'injection de mortier doit alors intervenir, non plus seulement pour assurer l'étanchéilé, mais aussi pour obtenir un bourrage immédiat et parfait. Au mortier de ciment on peut avec avantage substituer, dans ce cas, le mortier de chaux. Quant à la proportion de sable, elle se règle suivant le travail. Au début de l'opération, quand les vides sont encore larges et que l'injection pénètre plus aisément, le dosage en sable peut être forcé. A la fin, au contraire, pour pénétrer dans les derniers interstices, il faut un mortier très liquide et riche en chaux. Les ouvriers en sont immédiatement avertis par les obstructions qui se produisent dans le tube qui va de l'appareil à la lance. Il n'y a pas lieu d'ailleurs de forcer la pression. Avec 3 kilogrammes par centimètre carré l'injection pénètre fort loin dans les moindres cavités, étant bien entendu que ces 3 kilogrammes sont comptés en sus de la charge hydrostatique qui pourrait exister dans le souterrain.

Il ne faut pas exécuter l'injection quelques jours après l'exécution du revêtement, comme l'entrepreneur est souvent tenté de le faire pour simplifier la main d'oeuvre en injectant de grandes longueurs

à la fois. Elle doit suivre pas à pas l'avancement du bouclier, en prenant des dispositions analogues à celles indiquées aux travaux de la station de la Cité du Waterloo and City Ry.

En opérant ainsi, dans les terrains qui se tiennent, toutes les cavités seront remplies avant qu'elles ne se propagent par éboulements. Dans les terrains coulants comme le sable, l'injection pénétrera dans les pores du terrain, tout autour de l'ouvrage, et lui rendra une densité suffisante pour qu'il ne puisse plus tasser sous la charge des terrains supérieurs ou de la circulation à la surface.

L'injection s'applique d'ailleurs, comme on l'a vu, aussi bien avec la maçonnerie qu'avec le revêtement métallique.

Profondeur de l'ouvrage. — Bien des éléments interviennent dans la détermination de la profondeur à laquelle peut être exécuté un souterrain.

Le mérite de la méthode du bouclier est d'avoir amélioré une condition qui était souvent une grave cause de gène.

Quand il s'agissait de passer sous une rivière, la crainte des invasions d'eau conduisait à s'enfoncer profondément, si profondément qu'il fallait employer l'air comprimé à des pressions inacceptables. L'exemple du souterrain de Blackwall, exécuté à environ 1,70 m. au-dessous du fond de la rivière, a montré que l'on pouvait aborder des travaux réputés jusque-là impossibles. Cependant c'est là une limite extrême, qui peut être acceptée par nécessité, mais qu'il est sage d'éviter. Une couche de terre de 3 m., entre le dessus de l'ouvrage et l'eau paraît être le minimum que l'on doit chercher à conserver. Il ne faut admettre une épaisseur moindre que lorsque la charge hydrostatique, au bas de la galerie, viendrait à dépasser 2 à 3 kilogs, pression au-dessus de laquelle le travail à l'air comprimé devient dangereux.

Dans une ville, sous les rues, les conditions sont tout autres et le bouclier permet d'exécuter les souterrains les plus larges à fleur de sol. Le collecteur de Clichy hors Paris a été construit à 0,43 m. de profondeur, en réservant tout juste le pavage et sa fondation, sans accident, presque sans incident, malgré une circulation lourde et intense. Les petits mouvements qui se sont produits dans le pavage auraient été totalement évités, si on avait procédé à l'in-

les ouvrages: ils ont environ 1,50 m. de largeur sur 1,80 m. de hauteur. A côté de la tuyauterie nécessaire à la manœuvre du sas, sont insérés dans la cloison étanche des tuyaux en assez grand nombre ; les principaux sont : le tuyau d'air comprimé pour l'avancement, le tuyau dair comprimé à haute pression pour l'injection, le tuyau muni de robinets pour évacuation de l'eau de la chambre de travail, le tuyau d'alimentation d'eau pour l'injection, le tuyau d'eau sous pression pour les vérins, le tuyau contenant les fils d'éclairage et téléphoniques, un gros tuyau formant écluse pour le passage des rails et autres objets trop longs pour passer par le sas à air, un tuyau muni de robinets et de verres pour les visées, etc. Cette tuyauterie est, comme on le voit, fort compliquée et fort encombrante.

Avec les faibles sections le sas peut être construit dans l'épaisseur d'un massif en maçonnerie, qu'il faut rendre bien étanche en employant au besoin des injections de ciment dans des rainures ménagées à l'avance. Avec les grandes sections, le massif de maçonnerie deviendrait trop onéreux et il est plus économique de se contenter d'une simple cloison en maçonnerie, réduite à l'épaisseur nécessaire pour résister à la pression et d'y insérer un sas métallique. Dans certains cas, la cloison elle-même a été faite en métal ; mais, avec les nombreux trous qu'il faut y ménager pour le passage des tuyaux, il est très difficile d'obtenir une étanchéité complète ; en outre, ces cloisons comportent généralement des pièces de grandes dimensions, et, quand il est nécessaire, par suite de rallongement du souterrain de reconstruire l'écluse plus près du front de taille, il y a de grosses difficultés à leur faire traverser le sas à air, tandis que rien n'est plus facile que de faire passer les petits matériaux nécessaires pour la construction d'un sas ménagé dans une cloison en briques.

Avec une grande hauteur, un dernier sas peut être installé, tout en haut de la cloison, pour offrir une issue aux ouvriers, dans le cas où l'inondation serait tellement rapide qu'ils ne puissent arriver aux sas du bas avant qu'ils soient noyés. C'est ce qui a été fait au souterrain de Blackwall.

11 faut, bien entendu, dans les terrains dangereux éviter d'exécuter le souterrain en montant ; car dans ce cas une faible hau-

teur d'eau, à l'avancement, suffirait à bloquer les sas, et les ouvriers n'auraient plus la possibilité de se sauver. Si le profil ne permet pas d'avoir une pente unique, la prudence commande donc d'avoir deux attaques partant de chaque rive et se réunissant au point bas.

Joint du bouclier et du revêtement. — Le jeu laissé entre la queue du bouclier elle revêtement est une cause de perle d'air et de danger. A la rivière Saint-Clair, les Américains ont essayé d'y obvier à l'aide d'une rondelle en caoutchouc ; mais elle s'échappait toujours de la rainure où elle était maintenue par des vis, et il a fallu lui substituer une rondelle en acier flexible, dont on ne connaît pas très bien les résultats. A la rivière de l'Est, ils avaient attaché à la queue du bouclier une lame de caoutchouc ; mais si l'on comprend que la pression de la terre et de l'eau pouvaient l'appliquer contre le revêtement et empêcher l'invasion par la boue, il est évident que cette lame ne pouvait s'opposer à l'échappement de l'air comprimé, qui tendait à la soulever. D'ailleurs, dans ce travail le bouclier n'a eu à effectuer que de très courts trajets. Il ne semble donc pas qu'il y ait jusqu'à présent grand'chose à espérer des dispositifs insérés entre la queue du bouclier et le revêtement ; ils sont évidemment exposés à trop de causes de destruction.

Au souterrain de Blackwall où la question avait une grande importance, il y avait toujours quelques hommes constamment occupés à garnir ce joint avec de l'argile, procédé simple, mais un peu primitif, certainement coûteux et peut-être insuffisant.

L'idée indiquée sur le dessin du bouclier construit pour la station de la Cité, du Waterloo and City Ry, paraît fort juste : elle consiste à placer la rondelle formant joint, non plus entre les deux surfaces frottantes, mais en dehors en face du vide correspondant au jeu et à profiter de l'appui des vérins pour l'appliquer énergiquement. Il faut, il est vrai, l'enlever pour prolonger le revêtement, mais elle peut être fractionnée en autant de sections qu'il y a de vérins ; en outre, cet enlèvement se fait au moment où le bouclier est au repos, après l'exécution de l'injection, c'est-à-dire dans des conditions d'autant moins dangereuses que les ouvriers qui procèdent à cet enlèvement el au montage de l'enveloppe sont

à même d'étancher avec de la glaise la moindre fuite qui viendrait à se déclarer.

Parcours des boucliers. — Le tableau ci-après donne le parcours fait par les boucliers dans la plupart des ouvrages cités :

Siphon de la Concorde . 240 m.

Souterrain de la Tour de

Londres . 410 —

Siphon de Clichy .... 470 —

Souterrain de Kingston . 165 — Souterrain sous la Mer-

sey 245 —

Souterrain sous la rivière

de l'Est 50 —

City and South London

Ry (moyenne) .... 400 — Glasgow District Subway

(moyenne) 250 —

Waterloo and City Ry .

(moyenne) ... 800 m.

Souterrain de Blackton. 130 — Souterrain du port de

Glasgow 215 —

Souterrain d'Edimbourg 230 — Souterrain sous l'Hud-

son 550 —

Souterrain sous la rivière

Saint-Clair (moyenne). 915 — Souterrain de Blackwall. 940 — Collecteur Clichy extra

muros 1250 —

Il montre qu'en général dans les travaux de diamètre moyen les plus grands parcours varient de 500 à 800 m. Exceptionnellement, au souterrain de la rivière Sainte-Claire et au souterrain de Blakwall, on a dépassé 900 m.

En multipliant les boucliers et les attaques, comme cela a été fait aux chemins de fer électriques du City and South London Ry et du Waterloo and City Ry, on augmente la vitesse d'exécution; mais la dépense par mètre courant s'accroît puisqu'il faut amortir les frais de construction de chaque bouclier sur une bien moins grande longueur. Avec des boucliers pesant 6 t. en moyenne, il n'y a pas grand inconvénient ; mais les grands boucliers pèsent 60 à 100 t. et coûtent, à 1 000 fr. la tonne, 60 à 100 000 fr. : le prix de revient varie donc considérablement avec le parcours. Sur 1 000 m. la part d'amortissement du bouclier est de 60 à 100 fr. par mètre courant; si, au contraire, un bouclier peut parcourir, comme on espère le faire au collecteur de Clichy, une longueur de 2 500 m., les frais par mètre courant relatifs au bouclier ne sont plus que de 12 à 25 fr., ce qui constitue une différence considérable.

Vitesse d'avancement. — On a pu recueillir les vitesses maxima

et moyennes d'un certain nombre des travaux qui viennent d'être décrits. Elles sont résumées dans le tableau ci-après :