Bibliographie & annexes
Présentation
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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Aspect économique5. Le guidage des tunneliers
5.1 Repérage de la machine dans l’espace
Que ce soit pour un ouvrage hydraulique ou de transport de personnes, la tolérance de positionnement de l’ouvrage doit répondre aux exigences de l’ouvrage à construire. Pour les ouvrages les plus courants, la tolérance de position de l’axe du tunnel réalisé est de l’ordre de 10cm sur le rayon. Cette tolérance regroupe tous les écarts géométriques pouvant se produire entre l’ouvrage projeté et l’ouvrage final. Ces derniers comportent :
-
les tolérances de fabrication des voussoirs du tunnel ;
-
leur tolérance de mise en place dans le tunnelier ;
-
leur déformation éventuelle sous l’influence de l’injection du mortier ou des charges du terrain ;
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l’imprécision topographique de la connaissance de la position de l’axe projet ;
-
l’imprécision de la connaissance de la position du tunnelier par rapport à l’axe projet ;
-
l’imprécision du guidage de la machine.
Pour pouvoir guider un tunnelier et lui faire suivre l’axe du projet, il faut connaître sa position dans l’espace par rapport à cet axe. Les systèmes de repérage par GPS ne fonctionnant pas en souterrain, on utilise des moyens topographiques classiques. La démarche consiste à descendre en fond du puits de démarrage des repères topographiques. À partir de cette base, au fur et à mesure de l’avancement du projet, des repères sont fixés sur le parement du tunnel. La méthode la plus classique consiste ensuite à viser depuis un théodolite fixé en voute du tunnel quelques dizaines de mètres derrière le tunnelier un ou plusieurs repères fixés en tunnel puis de déterminer sur cette base la position de prismes situés sur la structure du tunnelier (figure 23).
Ces mesures permettent de connaitre la position en x et en y du tunnelier. Deux inclinomètres équipant le tunnelier fournissent des indications sur le roulis et le tangage de la machine. L’avancement de la machine est, quant à lui, mesuré au moyen de capteurs d’élongation des vérins de poussée de la machine.
Les tolérances liées aux imprécisions topographiques sont faibles au début du creusement, mais augmentent à mesure que le creusement avance du fait que le réseau de repères topographiques s’allonge, en antenne.
De...
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Le guidage des tunneliers
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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