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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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Lire l’articleAuteur(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
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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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- Version archivée 1 de mai 1992 par Pierre GESTA
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7. Aspect programme
L’aspect programme rentre également dans les coûts d’une opération. Le tunnelier impacte de deux manières le programme d’une opération. D’une part, il convient de considérer le temps nécessaire pour le fabriquer et, d’autre part, la durée de creusement est conditionnée par sa vitesse.
7.1 Temps de fabrication et de montage
Le temps de conception, de fabrication, d’assemblage et de montage en usine est en général de l’ordre de 12 à 14 mois.
Le temps de démontage et de transport sur site dépend de la distance sur laquelle le tunnelier doit être transporté. On considère en général de 1 à 3 mois.
Enfin, le temps de montage sur site varie selon la configuration du site. Parfois, le puits dans lequel le tunnelier doit être assemblé est plus petit que le tunnelier complet. Il est alors nécessaire de démarrer le creusement de façon dégradée puis de rajouter les dernière remorques de la machine une fois que celle-ci est suffisamment rentrée dans le terrain. On considère en général une durée entre 2 et 4 mois pour réaliser le premier tour de roue.
HAUT DE PAGE7.2 Vitesse d’avancement
Pour la plupart des projets qui comportent un tunnel, ce dernier est sur le fil rouge du programme de réalisation de ce projet. C’est pourquoi en général les tunneliers fonctionnent 24 h/24.
Les tunneliers progressent de façon cyclique. Leur cycle d’avancement se décompose a minima en un temps de creusement et un temps de pose de voussoirs. Le cumul de ces deux durées représente le cycle le plus court que puisse faire le tunnelier et donc sa cadence maximale. Le temps de creusement se calcule en divisant la longueur d’un pas d’avancement par la vitesse instantanée de creusement. Cette vitesse varie entre quelques millimètres par minutes dans des terrains très durs et jusqu’à 10 cm par minutes dans les terrains les plus favorables. Le temps de pose d’un anneau de voussoirs varie, quant à lui, entre 15 minutes et une heure, une fois les équipes de creusement formées.
Certaines opérations nécessaires au fonctionnement du tunnelier vont impacter le temps disponible pour la production. Il s’agit des opérations de relève de poste, de rallongement des servitudes (câble d’alimentation...
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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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