FONDATIONS TUBULAIRES A L'AIR COMPRIMÉ

L'appareil de M. Triger était des plus simples : dans un puits formé d'une série d’anneaux en fonte superposés était logée une écluse cylindrique ou sas d arr À, avec deux portes M et N s'ouvrant & ; de haut en bas. L'air comprimé MR e produit par une machine souf- > | flante arrivait par le tuyau T 3.1 | jusque dans la chambre inférieure B, mais pouvait aussi être introduit dans le sas A à l’aide du robinet R. Le sas portait à sa partie supérieure un manomètre et une soupape de sûreté.

Dans la position représentée par la figure, l'air comprimé remplit le sas A et la chambre de travail B: on peut avec un | MU , seau et un treuil extraire les ‘HAS / déblais et les déposer sur le plancher du sas; l'eau située à la base du puits est refoulée | | à travers le sol s'il est per- Ne méable, et, s’il est imper- CR méable, elle monte par la Fig. 16.

pression dans le tuyau S pour s'épancher à l'extérieur. Lorsqu'il s’agit de faire passer à l'extérieur les déblais accumulés dans le sas, on ferme la porte N, on met par un robinet le sas en communication avec l'air libre, la pression atmosphérique s’y établit, la porte M tombe et l'air circule librement du sas à l'extérieur. L'opération inverse permet de rétablir la pression dans le sas et d'ouvrir à nouveau la porte N pour procéder à une nouvelle extraction.

Tel est, sous sa forme simple, l’appareïl de M. Triger.

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a78 PROCÉDÉS ET MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION

Appareils tubulaires du pont de Rochester (1851). — Chaque pile du pont de Rochester est fondée sur quatorze tubes en fonte, de 2135 de diamètre, remplis de maçonnerie.

Un tube est composé d'anneaux en fonte de 2*745 de hauteur boulonnés les uns au-dessus des autres à l’aide de brides intérieures.

Au moyen d’échafaudages provisoires, établis autour de l’emplacement des piles, on monte sur la verticale voulue une certaine longueur de tube qui s'enfonce par son propre poids jusqu’à ce qu'elle rencontre dans le terrain une résistance assez forte pour l’arrêter. On met assez d'anneaux les uns au-dessus des autres pour que le sommet soit à plusieurs mètres au-dessus de l’eau. On fixe alors sur le dernier anneau, à l'aide de la bride intérieure et d’une série de boulons, l'appareil pneumatique ou écluse à air, dont le fonctionnement est analogue à celui de l'appareil de M. Triger.

Dans les premiers essais, l'eau refoulée par l'air comprimé sortait en passant sous la tranche inférieure du tube. Cette disposition présentait plusieurs inconvénients; quand le terrain était peu perméable, la sortie de l’air avait lieu lentement et le renouvellement s’en faisait avec difficulté; quand, au contraire, le sol était meuble, l'air sortait à la fois par énormes volumes, puis l’eau rentrait brusquement dans le tube et gênait beaucoup les ouvriers. Ces variations de pression produisaient en même temps des éboulements continuels, très nuisibles à la bonne marche du travail. On disposa donc ensuite, pour la sortie de l’eau et de l'air, un tube spécial qui, arrivé au sommet de l'appareil, se retourne en siphon et vient déboucher dans le liquide extérieur. Ce tube plonge à sa partie inférieure dans une crépine destinée à arrêter les corps solides ; lorsque l'eau est descendue au niveau convenable, on règle le robinet du siphon dont on vient de parler de manière à écouler un peu d'air afin d'assurer la ventilation régulière de l’espace où travaillent les ouvriers.

Une échelle en fer et un treuil à manivelle pour l'enlèvement des déblais sont établis dans chaque tube.

Lorsque le tube est rempli d’air comprimé, la sous-pression considérable qu'il éprouve tend à le faire remonter et on doit le charger suftisamment pour que cet effet ne se produise pas. La surcharge était obtenue à Rochester au moyen de deux contre-poids gigantesques suspendus de part et d'autre du tube à une forte poutre armée reposant sur la tête même de ce tube.

Quand on voulait déterminer un enfoncement du tube, on laissait tomber un peu la pression, l’eau rentrait un peu dans le tube, la souspression se trouvait diminuée, et l'excédant du poids de l'appareil avec ses contre-poids déterminait un choc brusque, un coup de mouton gigantesque, d'où résultait un enfoncement plus ou moins grand du tube.

Cette description suffit à montrer les graves inconvénients du système : la pression était irrégulière et donnait lieu à des à-coups et à des déversements; il fallait, toutes les fois qu'il s'agissait d'ajouter un anneau, démonter l'écluse et les contre-poids pour les replacer ensuite. D'où une grande lenteur, une dépense considérable et une source de dangers.

On verra plus loin qu'on est arrivé aujourd'hui à supprimer ou à atténuer tous ces inconvénients.

Des fondations furent établies à Lyon et à Mâcon, sur le modèle de celles de Rochester, en substituant au système des contre-poids la charge directe du tube avec des rails et des gueuses en fonte, ce qui ne paraît pas un grand perfectionnement.

Pont de Szegedin, fondations tubulaires (1857). — Chaque pile est formée de deux tubes qui soutiennent des arcs en tôle (pl, XX VIII).

Les tubes sont composés d’anneaux en fonte de 3 mètres de diamètre, 1845 de haut et 0"035 d’épaisseur; ils pèsent 5,500 kilogrammes. On a choisi la fonte comme étant plus maniable et donnant des pièces d’une exécution plus facile ; elle a l'inconvénient de se briser facilement sous les chocs, et il vaudrait mieux employer des anneaux en tôle à la partie supérieure des tubes que peuvent rencontrer les bateaux ou les glaces.

Le diamètre adopté, 3 mètres, est suffisant pour permettre aux ouvriers de travailler à Jeur aise; on ne pourrait en adopter un moindre.

L’épaisseur des anneaux est beaucoup trop considérable, vu la charge qu’ils ont à porter : nous ferons remarquer ici qu'à Szegedin ôn a considéré les tubes comme résistant par leur enveloppe seule; le béton placé à l’intérieur n'est que pour le remplissage, et, dans plusieurs circonstances, les Américains l'ont remplacé par du sable. Étant admis que les tubes supportent seuls les efforts de la superstructure, ils doivent résister, d’une part à la pression verticale (il y a bien plus d’épaisseur qu’il n’en faut pour cela),et d'autre part à la différence des poussées horizontales que peuvent exercer l’une contre l’autre deux travées voisines.

Les anneaux sont réunis l'un à l'autre par des joints formant couronne, ils se composent d’une partie tournée de 40 millimètres de largeur, suivie d’un redan de 25 millimètres de largeur grâce auquel s'emboîtent bien exactement deux anneaux voisins; vient ensuite une bride de 100 millimètres de largeur; les boulons traversent les deux brides voisines qui sont séparées par un intervalle vide de 48 millimètres de hauteur, que l’on bouche avec du mastic, afin d'obtenir un joint étanche.

Voici la composition du mastic employé :

Tournure de fonte . . . . .. 4000 parties en poids. Sel ammoniac. . . . ..... 40 — — Soufre en fleur. . .. .... 2 — —

Eau (ce qui est nécessaire pour dissoudre le sel),

Ce mastic fait prise dans un intervalle de deux à huit jours, suivant qu'il fait chaud ou froid; il se travaille à la lime et se délite à l'humidité.

Nous avons vu plus haut que M. Cézanne ne considérait le béton que comme un remplissage; il ne voulait point lui faire supporter la superstructure, parce qu'il pensait, d'après plusieurs circonstances, que le béton pouvait bien ne pas faire prise dans le fond des tubes.

Le béton emprisonné dans un tube ne communique pas avec l’eau

extérieure; il lui est impossible d'en absorber aussi bien que de rejeter l'excès d'humidité qu’il peut contenir. La réaction chimique, de laquelle résulte le durcissement, ne se produit pas et le mortier reste mou; pour en faciliter la prise, il faudrait réserver au centre de la colonne un petit puisard destiné à recevoir l'eau exsudée par le mortier, et on viendrait plus tard le remplir en mortier de ciment. M. Cézanne, à Szegedin, a préféré mélanger au béton des fragments de briques bien secs, destinés à soutirer à la masse son excès d'eau. Cependant ses craintes n’ont pas été justifiées par l'expérience.

Lorsqu'on commence à bétonner au fond du tube, on construit

d’abord une assise de 4 mètre en mortier de ciment afin de s'opposer aux sous-pressions que pourrait amener une diminution de pression à l'intérieur. Les sous-pressions 86 trouvaient notablement réduites à Szegedin, parce qu'on avait comprimé le terrain du fond au moyen d'une batterie de pieux.

. Les eaux de la Theiss étaient trop profondes à Szegedin pour qu'on pât monter le tube entier d’un seul coup sur une plate-forme de service, puis le descendre avec les treuils; on assemblait donc la moitié inférieure, que l'on descendait dans l’eau en la soutenant par de longs crochets, puis on achevait le tube et on amenait le tout à reposer sur le fond. La colonne entière pesait 30,000 kilogrammes.

Malgré ce poids considérable, lorsque l’on comprime l'air à l'intérieur et que l’on chasse l’eau, on transforme le tube en un corps flottant dont la tendance au soulèvement ne pourrait être vaincue par le poids de la colonne joint à son frottement latéral. Il est nécessaire de la surcharger, ce que l’on fait au moyen de contre-poids en fonte L, reposant sur des consoles I fixées sur le pourtour extérieur du tube.

Pour bien suivre la marche du fonçage, il faut au préalable expliquer la disposition et le mécanisme du sas à air, ou écluse servant à passer de l’atmosphère dans l'intérieur du tube. Ici, nous laissons la parole à l’auteur :

« La cloche pneumatique (fig. 1 et 2, pl. XXVIIL) est un tambour cylindrique en tôle de même diamètre que la colonne en fonte, ouvert par en bas, fermé par en haut par un fond ou toit. Le bord circulaire inférieur est garni d'une cornière percée de trous correspondant à ceux de la bride supérieure de la colonne. Une bande en caoutchouc étant interposée entre la cloche et la colonne, il suffit, pour faire le joint, de boulonner fortement la bride et la cornière.

« Le toit de la cloche est traversé par deux corps AA à peu près cylindriques, en fonte, dirigés verticalement, engagés des deux tiers de leur bauteur environ dans la cloche et saillant au dehors d’un tiers.

« Ces deux corps cylindriques, semblables et indépendants, forment chacun un sas à air; ils peuvent être fermés en haut par un clapet circulaire C, s’ouvrant vers l’intérieur en tournant autour d'une charnière horizontale; en bas, par une porte rectangulaire verticale B, qui tronque le corps cylindrique parallèlement à ses arêtes et s'ouvre autour d'une charnière verticale de l’intérieur du sas vers l’intérieur de la colonne. La porte et le clapet sont garnis tout autour de bandes de caoutchouc.

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Différents tuyaux et robinets D permettent de faire communiquer l'intérieur du sas avec l’intérieur de la cloche ou avec l'atmosphère libre; ces tuyaux peuvent être manœuvrés soit par les hommes placés sous la cloche, sur le plancher intérieur, soit par ceux placés sous le sas, soit enfin par ceux de l'extérieur.

« L'appareil est complété par deux ajutages à soupape EE, auxquels on peut appliquer deux tuyaux de conduite d'air, communiquant avec les pompes ; deux valves G pour faire échapper brusquement la pression intérieure ; un coude de siphon H présentant vers l'intérieur une amorce munie d’un robinet et vers l’extérieur une amorce simple. Tous ces appareils sont adaptés aux parois cylindriques de la cloche, qui porte en outre des consoles I, sur lesquelles on peut placer des contre-poids en fonte L.

« Ces contre-poids sont des segments en fonte dont la forme s'adapte au contour et aux saillies de la cloche. Ils sont réunis entre eux par paquets de 5,000 kilogrammes. On peut aussi, avec quelques modifications dans la forme des consoles, employer des rails ordinaires,

« Les tuyaux, tant ceux de conduite d'’air que du siphon, sont en fer et portent d’un côté un collet, de l’autre un manchon taraudé. Le collet d’un tuyau s'engage dans le manchon de l'autre, et celui-ci pouvant tourner indépendamment du tuyau qui le porte, on peut serrer chaque joint sans démonter la conduite. Quelques raccords en caoutchouc donnent au système la mobilité nécessaire pour suivre les mouvements des bateaux et ceux des colonnes. »

La colonne élant bien guidée, on peut commencer l'opération : pour cela, on met les pompes en marche et on insuffle l'air par les ajutages E ; la pression s'établit peu à peu; au bout d’une heure on obtient une atmosphère; lorsqu'on juge la pression suffisante, on ouvre le robinet du siphon, et l'eau s'échappe mélangée d’air,

Le siphon de 0"06 de diamètre enlevait 20 mètres cubes d’eau à l'heure. L’épuisement terminé, les ouvriers pénètrent à l’intérieur et se disposent comme on le voit sur la planche XXVIIL; ajoutez un chauffeur, un chef d'équipe, vous arrivez à un total de neuf hommes nécessaires à la manœuvre.

« Le passage des hommes et celui des seaux se fait de la même manière ; s’il s’agit d'entrer, on met le sas en communication avec l'extérieur, le clapet C s'ouvre, et l'on descend dans le sas; les hommes du treuil extérieur attachent leurs crochets au clapet C pour le relever et l’appuyer contre les bords de l'ouverture; on tourne alors le robinet qui met en communication le sas et la colonne, la pression s'établit et l’on peut ouvrir la porte latérale B pour sortir ou pour entrer; les seaux se présentent devant cette porte B, et là un homme les accroche à la chaine du treuil intérieur, ou les décroche.

« L'enfoncement du tube se produit par secousses successives comme nous l’allons voir ; supposons que les mineurs, après avoir déblayé quelque temps, soient arrivés au tranchant dont est garnie la base du tube. Ils remontent avec leur matériel et tout le monde sort de la colonne. On ouvre brusquement les valves Get l’air intérieur s'échappe, l’eau dont la pression n'est plus contre-balancée s'élève dans le tube.

« À ce moment, l'appareil n’est plus un corps flottant, mais un corps noyé; la masse de fonte qui forme l'appareil et son contrepoids n'est plus équilibrée; elle pèse de tout son poids sur le tranchant de la base du tube; le sol ne résiste plus et la colonne s’abaisse plus ou moins brusquement, d’une quantité variable avec la nature du terrain. »

A Szegedin, la descente variait d'ordinaire de 4 à 2 mètres; à la première opération, le tube a descendu brusquement de 4*30 comme s'il menaçuit de s'engloutir.

« Le mouvement s'arrête quand la masse d’eau et de sable entraînée à l'intérieur équilibre la pression extérieure, et quand le frottement du tube équilibre son poids. Ge frottement est presque nul dans le sable et le gra- - vier fin, il est énorme dans l'argile. »

Suivant la proportion de sable et d'argile, la descente sera donc plus ou moins rapide.

En tous cas, cette descente se produit si rapidement, et sous l’impulsion de forces si puissantes, qu'il est difficile de la régler et de guider bien exactement la colonne.

Il faut s'attendre après chaque opération à corriger la direction de la colonne ; on y arrive par des tâtonnements, en plaçant, tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre, des étais qui, lors de la descente, repoussent le tube ; on peut encore augmenter la charge d'un côté ou de l’autre, en déplaçant les contrepoids, ou bien engager sous le tranchant du tube des madriers inclinés qui, au moment de l’enfoncement, rejetteront le tube dans le sens voulu.

Lorsque le tube a descendu , on épuise’, et l'équipe reprend sa place pour déblayer les matières qui ont pénétré à l'intérieur. La profondeur voulue une fois atteinte, on a installé dans le tube une sonnette, et l'on a battu des pieux qu’on a recepés ensuite : on les a recouverts d'un massif de béton à mortier de ciment, que l’on introduisait avec les seaux et Île treuil ; puis on a achevé le remplissage en jetant du béton dans le sas; le sas une fois rempli, on fermait le clapet supérieur, on ouvrait la porte latérale, et le béton tombait tout seul.

Lorsqu'on arrive au niveau de la moitié de la hauteur de l'eau, on peut enlever la cloche pneumatique, et, comme le tube est étanche , on bétonne à ciel ouvert.

Prix de revient des fondations tubulaires de Szegedin. (La plupart des fontes et fers venaient d'Angleterre; il y avait d'énormes frais de transport qu'il faudrait ajouter aux chiffres suivants) :