Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les tunnels sont creusés soit de façon conventionnelle, avec des moyens mécaniques simples ou à l’aide de machines spécialement conçues à cet effet que l’on appelle des tunneliers. Ces machines sont des véritables usines mobiles qui creusent et mettent en place le revêtement définitif de l’ouvrage. La période récente a vu une évolution soutenue de cette technique. Le présent article explique le principe de fonctionnement des tunneliers, les avantages apportés par cette technologie ainsi que les différents types de tunneliers qui existent sur le marché.
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Tunnels can either be excavated using conventional means, with the help of rather simple mechanical equipment or with the help of specially designed machines which are called TBM (Tunnel Boring Machines). Those machines are truly like mobile factories which are capable of digging and placing the final lining of a project. The recent period has witnessed a rapid evolution of this technique. The present article details the working principles, the advantages brought by this technology as well as the different types of TBMs that can be found in the market.
Auteur(s)
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Benjamin LEROI : Directeur du service méthodes travaux souterrains - Vinci Construction Grands Projets, Nanterre, France
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David MAZEYRIE : Ingénieur principal méthodes travaux souterrains - Vinci Construction Grands Projets, Nanterre, France
-
François RENAULT : Directeur technique tunnel - Vinci Construction Grands Projets, Nanterre, France
INTRODUCTION
Le secteur de la construction des tunnels couvre la réalisation de tunnels routiers ou ferroviaires. Il a également pour activité le creusement de galeries hydrauliques dans le cadre de projets hydro-électriques ou pour transporter des effluents. Même si des tunneliers, véritables usines mobiles souterraines, sont utilisés pour la réalisation de ces ouvrages, c’est le développement spectaculaire des métros à travers le monde qui a permis leur rapide évolution.
Avant l’utilisation des tunneliers, la mécanisation des opérations de creusement était limitée à l’usage de machines à attaque ponctuelle issues des pratiques de l’industrie minière ou à l’utilisation de machines de forage pour les projets ayant recours à des explosifs. Ces techniques sont limitées à la traversée les massifs rocheux. L’un des principaux avantages amenés par la technologie des tunneliers est qu’ils permettent de franchir des horizons géologiques jusque-là très compliqués et coûteux à traverser. En effet, la possibilité de confiner le front d’un tunnelier permet d’assurer, d’une part la stabilité de la face excavée même dans des horizons sableux ou argileux et sous la nappe, et d’autre part de maîtriser les tassements en surface. C’est pour cette raison que le développement de nouvelles lignes de métro en sites urbains, souvent situés dans des plaines fluviatiles, a été rendue économiquement possible et que l’industrie du tunnelier a vu son activité croître en même temps.
L’utilisation des tunneliers ne se réduit pas à la construction de métros. Des ouvrages de franchissement de grande envergure ont été réalisés grâce à ces machines. On retiendra le creusement du tunnel sous la Manche, les tunnels alpins du Saint Gothard, du Lötschberg et de la ligne ferroviaire Lyon-Turin.
Au-delà du fait que les coûts de réalisation des tunnels creusés au tunnelier sont inférieurs aux coûts de réalisation de tunnels en méthode traditionnelle dès que la longueur des ouvrages dépasse 2 ou 3 kilomètres, leur utilisation a permis de réduire le nombre d’accidents affectant le personnel du chantier.
Bien que la technologie des tunneliers ne soit pas récente, on continue à constater une évolution rapide et constante de ces machines. Les évolutions les plus récentes ont pour objectif d’élargir la gamme de terrains qui peuvent être creusés par un type de tunnelier, de détecter d’éventuels obstacles, ou bien encore d’augmenter les performances de creusement.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
tunnel | excavation
VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 1992 par Pierre GESTA
DOI (Digital Object Identifier)
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Aspects environnementaux
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8. Risques principaux et contre-mesures
Les travaux souterrains et les travaux au tunnelier sont des activités comportant certains risques. Les plus courants sont détaillés en suivant.
8.1 Colmatage
Le colmatage de la roue de coupe, le plus souvent rencontré dans des formations plastiques et collantes, peut entraîner une chute importante des performances de creusement du tunnelier. Un premier type de colmatage concerne la roue de coupe elle-même, ses boitiers de molettes, ses bras, ses outils pouvant entraîner un défaut de pénétration et des difficultés d’abattage des matériaux. Le deuxième type de colmatage rencontré se trouve entre l’arrière de la roue de coupe et la paroi plongeante rendant l’extraction des matériaux compliquée. Des interventions de nettoyage régulières sont parfois nécessaires impactant directement les performances d’avancement du tunnelier.
Lorsque le risque de colmatage est connu, il existe plusieurs leviers pour en limiter l’impact. Tout d’abord, le choix du type de confinement lorsque cela est possible : par exemple un tunnelier multimode peut répondre plus favorablement à cette problématique de colmatage plutôt qu’un autre type de tunnelier. Également, la conception de la roue de coupe, son taux d’ouverture, le type d’outils, de dents sont autant de facteurs à étudier étroitement avec le fournisseur dès les premières réunions techniques. Les paramètres de pilotage et les différentes possibilités de rinçage et/ou d’apport en eau ou polymères sont aussi des moyens pour limiter l’impact du colmatage.
HAUT DE PAGE8.2 Usure
Le risque d’usure concerne essentiellement les équipements en contact direct avec les matériaux, en particulier la roue de coupe et ses outils. Des fortes usures impliquent des inspections et des changements d’outils fréquents impactant directement le planning global de creusement du tunnel.
Les mémoires de synthèse géologique précisent le niveau d’abrasivité des terrains rencontrés, généralement issu d’essais de type Cerchar ou LCPC. Cette étude très importante permet d’anticiper et d’optimiser la qualité des matériaux et outils à installer. Par exemple, des tôles renforcées anti-usure ou des molettes avec inserts en carbure peuvent être des solutions...
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Risques principaux et contre-mesures
BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Machines pour la construction de tunnels – Sas de transfert – Prescriptions de sécurité - NF EN 12110 - –
-
Tunneliers – Prescriptions de sécurité - NF EN 16191 - –
ANNEXES
Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Association française des travaux et de l’espace souterrain
Association internationale des tunnels et de l’espace souterrain
France sans tranchée technologies
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