Serrements sphériques

Ces ouvrages d'art sont originaires d'Allemagne, où ils sont désignés sous le nom de Kell, Klotz ou Kfœizel^ dœmme (serrements à coins), parce que leurs pièces constituantes sont des coins ou troncs de pyramides à base rectangulaire. Les Anglais en construisent depuis la fin du siècle dernier, et la Belgique peut actuellement en offrir quelques exemples. L'emploi de ces barrages semble avantageux dans la plupart des cas , surtout lorsqu'il s'agit d'obstruer des excavations de moyenne section, dont les parois ne sont pas assez solides piour maintenir en place l'un des serrements décrits ci-dessus. La pression de la colonne d'eau sur la voûte se dcconiposQ

SERRBMBNTS BK BOIS. S9i

•lorg en deux forces , dont l'une tend à resserrer les voussoirs 9 tandis que l'autre , agissant normalement aux parois, éprouve une résistance qui peut être considérée comme infinie , vu l'épaisseur du rocher.

Ces barrages peuvent , suivant le mode d'exécution employé, se diviser en deux catégories distinctes ; ceux qui y pendant leur construction , doivent être accessibles à leur face postérieure et , par conséquent , dans lesquels une ouverture doit être ménagée pour la sortie des ouvriers et ceux pour lesquels cette disposition devient inutile, parée qu'il suffit de travailler à leur face antérieure.

Le lecteur aura une idée complète de ces divers objets par la description successive des serrements de ce genre exécutés dans le district de la Wurm ou de Bardenbei^ , à Preybeiig et dans la province de Liège.

663. Serrement sphérique dans lequel il est inutile de ménager une ouvertwre pour ta sortie des ouvriers.

Les figures 10 et 11 de la planche LXIV représentent un barrage de cette espèce exécuté dans une galerie à travers bancs de la mine de Spanbmtk , afin de se débarrasser d^ine assez grande quantité d'eau rencontrée dans la eouehe dite Steinkmpp.

Après avoir choisi un point de la galerie où le schiste, eonpaeC et solide, est exempt de toute fissure , les parois ont été- entaillées et dressées sur une longueur d^lnvm>ll un mètre; cette cavité a reçu fa forme d'un Irone de pyranoide quadrangulaire , dont les quatre faces fafttérftle» coffvergent à une distance d'environ 13 à 13 mètres en avanl de la surface antérieure du serrement. L'épaisseur de te digue ou la longueur des pièces a éio

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fixée à 0.94 mètre. Les dimensions de ia galerie sont , à la face postérieure » de 1.88 mètre, et à la face antérieure de 2.03, tant en largeur qu'en hauteur. Les vous* soirs ou colas (KeiUlûcke) ^ coupés dans du chêne sec et très-sain , ont la même hauteur dans chaque assise ; mais la hauteur de ces mêmes assises peut varier , afin de diminuer le déchet résultant du débit des bois. La largeur des coins varie également suivant Féquarrissage primitif des pièces d'où ils sont extraits ; toutefois , il convient de s'arranger de manière que les joints verticaux jd'une assise ne correspondent jamais avec ceux des assises en contad. Ils sont , d'ailleurs , coupés de telle sorte que leurs faces , suffisamment prolongées , viennent converger au sommet de la pyramide déterminée par les parois des entailles pratiquées dans la galerie ; & l'exception des defs qui , s'enfonçant d'avant en arrière , ont leurs côtés inclinés en sens contraire des voussoirs , et ont 0.013 mètre d'équarrissage de moins du côté de la pression qu'à l'intrados. Chaque assise a une clef , et à la moitié de la hauteur du serrement se trouve une rangée horizontale de coins w , formant la clef générale de la digue.

Avant la pose des pièces, trois élançons verticaux x,x,x ont été encastrés dans le faite et le sol de la galerie } sur ces étais sont cloués des madriers destinés à empêcher les voussoirs de reculer , lorsque les mineurs enfoncent les clefs de serrage. Le sol et les parois latérales étant re« couvertes de mortier hydraulique mélangé de mousse , ils placent la première assise , dont toutes les pièces soni fortement serrées par l'introduction de la clef , puis soen cessivcment les assises supérieures. A la moitié de la hauteur est établie la rangée de coins formant clef génén raie , insérée dans le barrage , jusqu'au premier tiers de leur longueur, e( ay-dessu; dç çe()e-ci les assises supérieures^

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dont la dernière vient en contact avec le faite » préalable* ment enduit de mortier et de mousse. Enfin , c*est à grands coups de masse que l'assise ^ formant clef, est enfoncée de manière è produire une tension considérable sur le faite et le sol de la galerie. Pendant l'opération , Feau s'écoule à travers un trou percé dans Tune des pièces inférieures.

Lorsque le serrement est achevé^ un ouvrier place audevant de l'assise formant clef une pièces de 0.20 à 0.3S mètre d'équarrissage, consolidée à l'aide de deux étrésillons^ et enfonce une broche dans l'ouverture réservée è récoulement provisoire des eaux. Quelques Jours après, celles-ci s'élèvent derrière la digue , se fraient un passage è travers les joints et les porcs du bois ; on voit une écume visqueuse couvrir la surface antérieure du barrage, et le liquide jaillir en différents points. C'est alors que des picots de hèlre sont introduits partout où le besoin s'en fait sentir , jusqu'à ce qu'il ne paraisse plus que quelques gouttelettes d'eau filtrant le long des fibres longitudinales des bois.

Ce barrage, dont la construction a duré trois semaines, supporte une colonne d'eau de 56. KO mètres de hauteur et une pression de â84 tonnes métriques.

Plus tard , dans le but de se prémunir contre toute éventualité de rupture et pour obstruer plus complètement le passage aux eaux, on construisit un second serrement semblable au premier , et dans l'intervalle de 0.30 mètre compris entre les deux digues fut entassée de la terre glaise. Si ce remplissage n'a pas contribué à la solidité des constructions, au moins l'argile^ soumise à une forte pression , a dû pénétrer dans les joints et autres interstices de la seconde digue et la rend imperméable au moindre filet d'eau.

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Les mines de Kerkrade, situées au nord du disiriel de Bardenberg , offrent Texemple d'un serrement analogue an précédent. Les cotns, dont la longueur est de 1.18^ sont en hêtre et chaque assise renrerme deux ele6; k sniface supérieure de Tassise clef est plus basse de O.Of 3 mètre à la partie postérieure qu*à la face antérieure , posi* tion qui contribue à maintenir cette assise en place ma^;ré Faction ineessante de la pression. Enfin , les parois de rentaille , offrant une cavité plus large et plus haute de 0.10 mètre en aval qu'en amont, ont été recouverles d*un mortier composé de chaux , de fromage meu et de mousse fine ( f ).

664 Serrements sphériques en usage dans les mines de Freyberg , en Saose.

Ces barn^^, appelés Keil Venpûndm (êerremmis à aHn3)y exigent une ouverture qui permette aux ouvriers de se porter à leur face postérieure , où ils sont appelés à travailler pendant tout le temps de la construelion. L'exemple choisi se rapporte à la mine dite Churprios* Friedrich-August-Erbstolien , en Saxe; ta figure 14 delà planche LXIV représente la face antérieure du barrage ; la figure 15 en est une coupe longitudinale, et la figure 16, le dessin du tampon sur une grande échelle.

La digue est formée d'une voûte sphérique , couchée et placée normalement à la direction de la galerie. Son épais* seur est de 1.71 mètre : elle a été décrite aveo un rayon extérieur de 6.86 et un rayon intérieur de 5.1 tt mètres. Après avoir établi deux batardeaux en gazon , lun en

( 1 ) ^rçliiv von pr5(mi çand Xiv, SeUç 7?»

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avant , Tautre en arrière de remplacement choisi , aBn de n'être pas inquiétés par les eaux pendant leur travail , les ouvriers procèdent & rentaillement des parois de Texcavation, dont les quatre faces doivent converger au centre de la sphère ; h ce point précis , situé dans Taxe de la galerie , à 5.15 de la face antérieure du barrage , ils fixent un clou sur une traverse en bois ; ils attachent à ce clou un cordeau destiné è diriger Texéculion de rentaille , et qui « lorsqu'il touche le contour postérieur de cette dernière^ doit s'appliquer en même temps sur toute la surface de la roche déjà entaillée. Comme , en outre , les parois sont recouvertes d'une couche d'ocre rouge , ils peuvent , par l'application d'une pièce de bois bien dressée et comprimée fortement par des étrésillons » reconnaître toutes parties de la surface où des irrégularités empêchent le bois de s'appliquer exactement et y porter un remède immédiat.

LfCs coins ou voussoirs, préparés i l'avance, sont formés d'un bois tendre , facile à picoter , tel que le pin ou le sapin bien sec et sans gerçures ni défauts quelconques : ce sont des troncs de pyramides qundrangulaires^ de 1.71 mètre de hauteur , travaillés et assemblés au jour d'après une épure de grandeur naturelle et numérotés avant leur descente. Toutes les pièces composant une même assise sont de même hauteur , et leurs joints verticaux correspondent aux pleins des pièces en contact.

Après avoir nettoyé les parois de l'entaille et s'être assuré, ft l'aide d'un cordeau , si les faces verticales concourent au centre de la sphère , la première assise est posée provK soirement. L'ocre rouge , dont la roche est recouverte , permet de reconnaître les coins qui ne coïncident pas entièrement avec cette dernière; ceux dont les surfaces doivent être retouchées , sont retirées , puis présentées plusieurs fois jusqu'à ce que leur contact avec les parois sojt complet

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dans toute leur étendue. La clef, dressée sur place y a une épaisseur de 0.01 K à 0.020 mètre plus grande que le vide restant , afin d'obtenir un plus fort serrage. Si la dépression est grave , si elle résulte , par exemple , d'un éclat de la roche détaché de la masse , la cavité travaillée à la pointerelle reçoit une forme régulière pour être comblée ensuite avec un morceau de bois de même forme qu'elle.

Pendant ces diverses opérations , les mineurs ont appliqué l'un sur l'autre deux fragments de toile grossière et très-forte , entre lesquels ils ont interposé une couche de goudron ou de mastic. Us retirent les pièces dont la coupe a été reclitiée et appliquent sur le sol celte double toile; celle-ci , dont la largeur est telle qu'elle occupe toute l'épaisseur du serrement, est, en outre, assez longue pour être repliée sur les parois latérales et les recouvrir jusqu'au tiers environ de leur hauteur , où elle est maintenue à l'aide d'étais placés horizontalement. Une autre toile, appliquée ultérieurement à la partie supérieure des parois et au faite de la galerie, complétera l'enveloppe du serrement.

Us procèdent alors à la pose définitive de Tassise inférieure , en commençant par les deux parois et en s'avançant vers Taxe de la galerie, jusqu'à la clef qu'ib introduisent la dernière et h laquelle ik donnent une longueur de O.IK à 0.16 mètre de plus qu'aux tnutres voussoirs; en sorte que , après l'achèvement du barrage, ils peuvent l'en* foncer à grands coups de masse et obtenir ainsi une forte tension de toutes les parties. Les autres pièces s'élèvent sur la première assise , en modifiant sur place la coupe des coins contigus aux parois.

Au-dessus de la première rangée se trouve un voussoir d'environ 0.34 mètre de hauteur sur 0.40 de largeur , percé suivant son axe d'un trou conique pp\ desdné i l'écoulement des eaux pendant le travail ; çç petit cani(l

SBilRBltfiNTS Eti ÉôH. ^97

dera bouché uhérieiirement avec un tampon de même forme introduit par la face postérieure du serrement.

Vers le milieu de la hauteur de la galerie se trouve le trou d'homme J {Spiindrohr ou Fahrrohr)^ formé par un tuyau en fonte d*un diamètre (0.41 mètre) suffisant pour livrer passage aux ouvriers. Il est d*abord cylindrique sur la moitié de l'épaisseur de la digue , puis il s'évase et se transforme en un cône à base circulaire d'un diamètre de 0.46 à 0.47 mètre, et se termine de ce côté par une bride appliquée contre la face postérieure du barrage. Ce tube, dont le poids est d'environ S75 kilog. » est enveloppé d'une toile goudronnée, puis placé au milieu des voussoirs entaillés exactement suivant son contour extérieur. Entre les parois de la galerie et le tube se trouvent des pièces plus fortes qui, formant clef, permettent de serrer avec plus d'énergie les voussoirs qui enveloppent ce dernier.

L'avant-dernière rangée contient un coin d'un équarissage suffisant pour recevoir un trou longitudinal , affecté au d^gement de l'air comprimé derrière le serrement ; oe trou est muni , à son orifice postérieur , d'un tuyau en tôle qq^f ou d'une simple baguette de sureau.

Les deux ou trois dernières assises ne sont d'abord placées que provisoirement , afin de pouvoir retoucher les voussoirs de la rangée en . contact avec le faite et leur donner la hauteur et la forme rigoureusement nécessaires. Lorsqu'après quelques tentatives, le contre-maitre a acquis la certitude d'une coïncidence suffisante entre la dernière assise et la surface du rocher , il fuit appliquer au faite une toile goudronnée , il la cloue sur des broches en bois contenues dans des trous de fleuret , et fait achever le montage des pièces du serrement.

Après avoir forcé les clefs des diverses assises h pénétrer de nouveau dans la digue , en frappant leur partie posté-

S08 CHAPItAB VI. — l'^. MCTION.

rieure à eoups de masse, on procède au pieotoge des joioU formés par les voussoirs et les parois de la roche , des joirOs eompris entre les pièces , et de ceux qui résultent du oontact des dernières avec le tube en fonte. Les coins en boÎ9 tendre ( KlotdcHlê ) , ordinairement en sapin dessécha m four, sont les premiers mis en usage; ils ont une Ion* gueur de 0,65 à 0.70 mètre ; leur épaisseur à la tète est de 0.034 mètre et leur largeur de 0,048 mètre. Ils sont à section lenticulaire, c'est-à-dire que, coupés perpendicu* lairement à leur axe, ils offriraient la forme de deux arcs de cercle ooincidant par leur corde. Ils sont enfoncés en procédant de bas en haut et dirigés suivant un plan L^* l>eaient oblique k celui du joint ; leur place est préparée à Taide d'un oiseau de menuisier. Les premiers pénètrent jusqu'à une profondeur de 0.50 à 0.60 mètre ; mais celle-ci décroit peu à peu , et l'opération se termine par l'emploi de coins de bois dur , dont la longueur est de 0.40 mètre, l'épaisseur et la largeur à la tète de 0.03 mètre et 0.048 mètre ; ces derniers sont entassés les uns sur les autres jusqu'à ce qu'ils se brisent sous le coup de marteau. C'est alors que des coins plats en fer, de dimen*sions variables , doivent pénétrer principalement dans les assises inférieures; puis lorsqu'il n'est plus possible de distinguer les joints, la face postérieure du barrage est enduite d'un mastic composé de vieux oing, de chaux éu^nle et de goudron. L'assise inférieure est consolidée par une solive couchée sur le sol et encastrée dans les parois ; l'espace qu'elle laisse entre elle e( le serrement (O.OS mètre) est rempli d'étoupes enduites du mastic indiqué ci-dessus.

Pendant que ces travaux s'achèvent , un ouvrier se prér pare à boucher le trou de dégagement des eaux et celui dVntrée et de sortie des ouvriers. Il emploie , dans ce but.

SS8llEll]EIfTS m BOIS. 399

àeux tampons coniques ( Spundê ) $n hélre. Lie premier » d'une longueur de O.fiS mètre , a un diamètre de 0.085 W petit bout et 0.i07 m gros bout ; il est eoneoUdé iiveo dfi9 firettes et picoté dans le sens de$ fibres du bois» Le second ( %» 16 ) , destiner an trou de l'homme , est éga* lemiçnt un cône tronqué ayant tes dimensions suivantes : Diamètre inférieur . . . Mètre 0.533 Idem supérieur . » • » » 0.440 Hauteur ^ ^ « « « » » 1.000 II est traversé suivant son axe par une tige de 1er rr*^ terminée à Tune de ses extrémités par un écrou jet i IWre par un 4»*oabet auquel s'adapte la chaîne destinée A entraîner le tampon dans le tube. Après avoir consolidé le bloc de bètre au moyen de trois frettes en fer et avoir enveloppé les deux extrémités de la tige de chanvre goudronné, la base du cône est soigneusement picotée par fintroduotion de rangées circulaires et concentriques de coins lenticulaires de 0.20 mètre de longueur, d'abord de bois tendre^ puis de bojs dur et enfin de fer. Des disques circulaires de même métal sont appliqués sur les deux bases, où ils sont maintenus par des écrous.

A la distance d'environ 0.40 mètre de la grande base du cône, c'est-à-dire i Tendroit où ce dernier doit se trouver en contact avec l'orifice du tube , le mineur creuse une gouttière de 0.012 n>ètre de profondeur, 0.06 mètre de largeur, dans laquelle il loge un bourrelet de chanvre s s imbibé de suif, faisant saillie de 0.024 mètre aU'-dessus de la surface du cône. Il recouvre le tampon d'une toile grossière fixée à l'aide de clous dont les tètes sont entièrement noyées dans le bois ; puis il l'enduit de suif, qu'il fMt pénétrer y à l'aide de la chaleur, aussi profondément que possible.

Le tampon est placé sur un support de manière que

40Ô CHAPITRE YI. — 1^*. SÊÈTION.

son axe et celui du luyau eoTneident; les ouvrier^ sortent, se portent au treuil, tendent la chaîne et forcent le cène à pénétrer jusqu'à une profondeur d'environ 0.60 mètre. Alors le niveau de Feau s*élcve « l'air est expulsé par le trou ménagé à la partie supérieure du barrage, et lorsqu'il ne sort plus que de Teau, une broche y est enfoncée , puis recouverte d'une pièce de tôle clouée sur le bois; Enfin, dans tous les points où se dénotent des fuites, un picotage est soigneusement exécuté, mais d'une manière partielle , en employant successivement les coins de pin, de bois dur et de fer.

Ce serrement, qui soutient une colonne d'eau de 138 mètres de hauteur, supporte une pression de 41 S tonnes métriques.

Une autre digue de même espèce, établie dans la même mine, ayant été soumise à la pression d'une colonne d*eau de 240 mètres de hauteur , céda sous la charge et s'avança dans la galerie :

Après 7 ou 8 minutes de • . 0.071 mètre. » 13 heures. . « » • • 0.330 » » 10 jours • • . » • • 0.603 »

Et enfin 1,282 jours (3 ans S mois). 0.686. » Mais M. GsBlzschmann (1) observe que la précipitation apportée & l'exécution de ce barrage , ne permit pas d'employer des bois suffisamment secs, et il propose, dans tous les cas , de prolonger les entailles du côté de la face antérieure , afin de préparer à la digue un emplacement

(!) Ces serrements, exécutés dans les mines de Preyberg par M. Brendel, directeur des machines, ont été décrits, pour la première fois , par M. le secrétaire des mines ScheliewiCz, de Eisleben (Archiv von Karsten^ Band XIV, seite 84); puis par M. le professeur Gaeizschmann ; Jahrimch fur den berg und hutUn mann. { Annuaire des mines de Preyberg ) auf das jabr 1841 , seile 25,