CHAPITRE II

Différents types. — A première vue, les engins que nous avoni?^ décrits paraissent différer beaucoup les uns des autres ; en réalité, abstraction faite des nuances de détail, on peut tous les rattacher à deux types principaux; si Ton prend en effet pour base de la classification le nombre des divisions, on partagera les armatures en deux groupes : celles qui sont pourvues d'une cloison verticale et celles qui ne le sont pas; si, au contraire, on tient compte de la fraction de souterrain qu'elles servent à construire, on distinguera celles qui permettent de fouiller toute la section, et celles avec lesquelles on ne creuse que la partie correspondant à la calotte.

Terrains ébouleux ou fluents. — Dans les terrains très éboiileux ou humides et fluents, tels que des vases molles, il y a li<^u de craindre des irruptions soudaines, aussi dangereuses pour l'ouvrage lui-même que pour les hommes ; en général, on exécuh* alors l'ensemble du revêtement d'un seul coup; l'engin est paitagéen deux chambres par une cloison verticale percée d'ouveitures qu'on peut fermer par des portes; on le pousse en avant, la vase flue par les portes, on l'enlève dans le corps même h l'abri de l'enveloppe et du diaphragme ; c'est ainsi que fonctionnèrent à Melbourne plusieurs des boucliers dont nous avons parlé.

Si le terrain est plus consistant, ce qui se produit quand on a recours à l'air comprimé, on éloigne la cloison de la trousse coupante, la chambre de travail est plus longue ; on la fractionne «mi

mi LE BOUCLIER

( Limpartiments pour localiser et diviser les attaques, les mineurs pxivnent dans chacun d'eux successivement : à ce type appartienni^ïil quelques-uns des boucliers de Melbourne, ceux de Ripley (Niw*-York), et celui du siphon de TOise.

Dans Tun et l'autre cas on peut ou non compléter l'engin par nnù visière ; elle n'est pas indispensable ; il semble pourtant q 11 \*1 le accroisse la sécurité et qu'elle facilite la pénétration mal- ^vr qu'elle augmente la surface frottante.

Terrains peu ébouleux ou durs. — Dans les terrains peu ébou- ItMix, dans les terrains qui se tiennent sous un angle raide, comme I ïirgile sèche, les dispositions en usage sont autres; généralement, (111 ïrexcave pas toute la section à la fois; ceci permet de s'écarter <lt* la forme circulaire ou elliptique qu'entraîne l'adoption d'un bouclier à pleine section, et de revenir au profil transversal ordinuire : radier concave, piédroits rectilignes, voûte supérieure; v*ci^i celle-ci seulement qu'on construit à l'abri de Tengin. Comme II' (langer d'éboulements est peu grand, on supprime la cloison anlerieure et la division en compartiments du front d'attaque; de^ planchers volants suspendus à l'enveloppe permettent d'exéniler la fouille : on perd moins d'espace, l'extraction et l'évacualion des déblais sont plus faciles.

Un taille le front sous un talus aussi raide que possible ; une viiiidre est indispensable cette fois pour protéger les mineurs ; sa longueur, et par suite celle de la chambre de travail, dépendront naLiirellement de la tenue des terres et de la hauteur de la sec-

l i OTl .

On achève plus tard le revêtement par des procédés appropriés : rrtio reprise en sous-œuvre s'effectue de la môme façon qu'avec 1rs méthodes connues de boisage, il n'y a pas lieu d'y insister.

En France, à part le bouclier du collecteur de Clichy intra mttrùSy les engins mis en service dans de pareils terrains ne servaii^nt qu'à exécuter la calotte; tous étaient pourvus de visière et rniistruits sans diaphragme vertical. Le bouclier du tunnel de Boston appartient également à ce type ; il était même plus dégagé qiii^ les autres puisqu'il se composait simplement d'un arc, sans plancher horizontal inférieur d'entretoisement.

Forme de Tannature. — L'armalure épouse la forme d'extrados de la section qu'il s'agit de construire, soit totalement, soit partiellement.

Dans le premier cas la forme circulaire ou elliptique est générale ; nous ne pouvons citer que deux exceptions à cette règle : le souterrain exécuté à Anvers par M. Hersent en 1879 et le tunnel de la ligne Baltimore-Belt (1892).

S'il s'agit d'un égout comme le collecteur de Clichy, le siphon de rOise ou le réseau de Melbourne, la section circulaire est la meilleure puisque à égalité de périmètre elle donne le maximum de surface ; il est naturel de Texécuter en une seule fois avec un engin cylindrique dont les conditions de résistance sont excellentes en raison de la symétrie des elTorts ; cela évite les reprises en sous-œuvre, et les inconvénients et les sujétions qui en sont la conséquence ; il est vrai qu'on est ainsi conduit à employer un bouclier pesant et coûteux en raison de ses grandes dimensions ; la plus grande difficulté est peut-être la tendance continuelle à la rotation qu'offre un pareil outil. Dans les travaux de Clichy intra muros il fallait prendre de grandes précautions pour éviter ce mouvement, on n'y arrivait qu'en réglant constamment la surcharge symétrique du poids des pompes et des dynamos.

Dans le cas oii le revêtement est métallique la forme circulaire offre deux autres avantages : elle permet d'employer des segments interchangeables dont la pose est facile et rapide, et de placer en découpe les joints horizontaux, ce qui augmente la résistance.

Mais si le souterrain est destiné au passage d'une voie ferrée, la forme circulaire est illogique, puisqu'il faut pour respecter le gabarit un excès de hauteur et de largeur, d'où des déblais inutiles. Elle a pourtant été employée très longtemps et continue encore à l'être à l'étranger. Les tunnels du Central-London- Railway sont circulaires.

En France, ce n'est qu'après la tentative de M. Chagnaud, en 1895, qu'on songea à utiliser le bouclier pour la construction des souterrains de chemins de fer ; mais très judicieusement on n'abandonna point la section classique ; on se borna à limiter le rôle de l'armature à l'exécution de la calotte et à faire un usage exclusif du revêtement maçonné. Les égoûts eux-mêmes furent

alors creusés d'après ces principes ; les trois boucliers du collecteur de Bièvre n'étaient que demi-circulaires, suivant Texemple du bouclier du collecteur de Clichy extra muros, La stabilité de IVngin est plus grande, il n'y a plus de tendances à la rotation. Les entrepreneurs, visant à l'originalité, se sont efforcés de varier les dispositions qu'ils adoptaient ; à la vérité, ils ont plutôt modifié les formes des poutres maîtresses supportant l'enveloppe que multiplié les types d'armatures ; que les piédroits aient été construits à l'avance, ou qu'ils fussent repris plus tard en sousœuvre, que la section ouverte ait été réduite au minimum ou au contraire exagérée, tous les boucliers du Métropolitain, de la Compagnie de rOuest, de la Compagnie d'Orléans, du collecteur de Bièvre, et même de Boston, dérivaient du bouclier du collecteur de Clichy extra mur os.

Enveloppe. Épaisseur. — Il n'est pas facile de fixer Tépaisseur qu'il convient de donner à l'enveloppe.

D'une part les efforts auxquels on doit résister sont extrêmement variables suivant la nature des terrains qu'on traverse, d'autre part en réduisant au minimum l'épaisseur de l'enveloppe on diminue le vide à combler par bourrage, ce qui n'est pas sans importance.

Le tableau ci-contre donne les épaisseurs des enveloppes des principaux boucliers que nous avons décrits.

Aucune conclusion ne s'en dégage ; les petits boucliers du collecteur de. Bièvre avaient une enveloppe aussi épaisse que les boucliers Champigneul du Métropolitain parisien, cependant beaucoup plus longs et plus larges ; c'est que l'épaisseur par ellemême ne signifie rien, tout dépend des éléments de la résistance, à savoir : des poutres maîtresses, de leur forme, de leur dislance, et des entretoises longitudinales, de leur nombre, de leur nature.

Tout ce qu'on peut dire, c'est que l'épaisseur variera de 12 à 30 mm. suivant le mode de construction; il y aura lieu de tenir compte d'ailleurs des poussées que peuvent développer les terrains rencontrés ; il est bien évident qu'au tunnel de Viroflay les pressions exercées par l'argile en mouvement furent autrement

considérables que celles auxquelles étaient soumis les boucliers du Métropolitain fonctionnant sous 40 cm. de terre.

ENGINS

Clich)' extra muros . .

Glichy intra muros. .

Siphon de TOise . . .

Compagnie d'Orléans , bouclier Sully ....

Compagnie d'Orléans , bouclier Inslitut. . .

Collecteur de Bièvre , bouclier elliptique . .

Collecteur de Bièvre , bouclier circulaire Champigneul ....

Collecteur de Bièvre, bouclier circulaire Dioudonnât

Métropolitain , bouclier Champigneul ....

Métropolitain , boucliei Dioudonnat .....

Métropolitain , bouclier Weber

Métropolitain, bouclier Lamarre

Compagnie de l'Ouest, bouclier de Viroflay

Bouclier de Boston. . .

NOMBRE DE TÔLES et obserTatioos

mm.

18 mm. dans Tavant-bec.

2 tôles de 1 2.

2 tôles de 20 dans la queue. 2 tôles de 1 5 dans la queue.

2 tôles de 15 dans la queue.

2 tôles de 14 dans la queue.

2 tôles de 18 dans la queue.

2 tôles de 12.

2 tôles de 14.

2 tôles de 15.

On forme lenveloppe soit de deux tôles en acier martelé d'égale épaisseur à joints recoupés, soit d'une seule tôle avec couvrejoint; ce deuxième système est évidemment le meilleur, son emploi est à recommander toutes les fois qu'on le peut; le premier exige un assemblage très précis ; l'expérience a d'ailleurs prouvé que malgré ces précautions les deux tôles ne travaillent pas ensemble : on a vu l'une se briser sans que l'autre soit seulement faussée ; en outre quand l'engin dans sa marche rencontre un obstacle, la rivure cède, les deux tôles s'ouvrent en éventail, désormais il se produit pendant les courses un travail d'arrachement du front qui absorbe une force relativement considérable et

■im LE BOUCLIER

rexcavuHon, ouverte sur une section trop grande, entraîne des rlKJuIrnicnts. Dans la queue, le doublage des tôles n'offre pas les inOriivs inconvénients, et comme dans cette partie il est très important iU* renforcer l'enveloppe en raison de son porte-à-faux, il vniU iiTieux employer deux tôles que changer Téchantillon de Vtmvv.

Il vïi sans dire que la surface extérieure doit ôtre absolument ^^^e jHitir diminuer les frottements; tous les rivets seront donc h tiHo fraisée sur Textrados ; les couvre-joints dans le cas d'une IlMc ijnîifue seront placés à l'intérieur : on aura soin de les répartir de r:i{;on que leur saillie ne soit pas une gêne pour la pose des eiilreloises et dos consoles.

Eléments de la résistance. . — L'enveloppe est raidie par des [unilns maîtresses généralement au nombre de deux; Timportiuici* tir ces poutres dépend évidemment des dimensions de Ten- ^HiL mais le calcul en est encore plus délicat que celui de Tenvelui^pt' : si on leur donne trop de hauteur on encombre la section. nii mnl hi circulation des agents et des déblais difficile, ce qui iliruiniiu le rendement, on accroît le poids total, ce qui exagère la ([('[M'iise de premier établissement et TclTort à développer pour Im propulsion ; si on les fait trop faibles, on risque de voir se pro- "'iiii'c (Ira affaissements comme cela arriva au bouclier de Viroflay < I h celui du collecteur de Clichy intra-muros qu'on dut eiihi'InUcr par des pièces de charpente verticales.

Il h rsl pas aisé de prévoir les efforts qu'on aura à supporter ; nn'ijj** si Tépaisseur de terre est minime (c'est le cas des boucliers {uuit^ii'ns qui fonctionnèrent directement sous la chaussée), on ne cutiTiaît qu'approximativemcnt la charge totale; on ne saurait on cIlVl limiter la masse des terres pesant sur Tarmature aux plan-; \rrlicaux qui l'enferment; le poids à soutenir dépend de Tau^li' (le glissement des terres sur elles-mômes et de l'ébranlenii'iil r|ii'on leur communique, a fortiori est-il plus difficile encore ili* SI' Inirc une idée des efforts quand on traverse une montagne ^h* \\\\ Mil 100 m. d'élévation : assurément toute cette hauteur de h ir^' ni' portera pas sur l'engin, mais quelle limite se fixer? Qiiami il s'agit du revêtement d'un souterrain, on part d une pre-

mière épaisseur consacrée par la pratique ; au cours du travail, suivant les résultats obtenus on l'augmente ou on la diminue; c'est ce qu'on a fait par exemple au tunnel de Viroflay. La môme méthode n'est guère applicable à un bouclier : le renforcement des poutres n'est possible que dans des limites extrêmement faibles : aussi le bouclier de Viroflay a-t-il beaucoup souffert.

11 faut enfin tenir compte qu'il y aura à résister non pas seulement à des efforts verticaux mais encore à des poussées. latérales souvent très fortes.

A Boston, les poutres en forme d'arc avaient été calculées pour une charge de 300 t., correspondant à une hauteur de terre de 4,10 m., on n'a pas signalé qu'elles aient été trop faibles.

Quelquefois la poutre avant et la poutre arrière ne sont pas identiques ; on donne à celle-ci moins de hauteur qu'à celle-là pour ne pas la faire traverser par les vérins qu'on préfère suspendre à la semelle inférieure; c'est une disposition judicieuse : les ouvertures percées dans l'âme de la poutre réduisant sa résistance, il vaut mieux les éviter et diminuer d'autant la hauteur ; on gagne ainsi en espace libre, les vérins étant moins encombrants. Dans le bouclier de Fontainebleau, toutefois, on était allé un peu loin dans cette voie en remplaçant la poutre arrière par un simple anneau d'acier fondu de 21 cm. de longueur et de 65 mm. d'épaisseur; il est problable que si elle avait fonctionné Tarmature se serait déformée notablement.

Le tableau ci-après donne les hauteurs des poutres principales des divers boucliers étudiés.

Les hauteurs des poutres ont varié de 1, 30 m. à 0,30 m. ; ces dernières dimensions eu égard aux conditions d'emploi étaient excessives et préjudiciaient à un bon fonctionnement; on peut comparer entre eux les boucliers Champigneul et Dioudonnat du Métropolitain parisien, qui travaillèrent sensiblement dans les mêmes conditions : or les premiers ont effectué des parcours de 464,23 m., 710,12 m. et 399 m. sans se déformer aucunement; on en conclut que la hauteur de 0,30 m. eût été suffisante pour les poutres des boucliers Dioudonnat, d'autant plus qu'ils étaient moins longs et supportaient par suite un moindre effort.

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