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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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3. Les différents types de tunneliers
Selon qu’il est nécessaire de confiner le front et selon le medium de confinement envisagé, l’entreprise en charge de travaux fera le choix d’utiliser l’un des différents types de tunneliers existants sur le marché. Les principales catégories de tunneliers sont les suivantes.
3.1 Tunneliers sans confinement
Les tunneliers sans confinement peuvent être classés en deux types : les boucliers ouverts avec jupe et les boucliers ouverts sans jupe.
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Les boucliers ouverts avec jupe permettent la pose du revêtement définitif formé d’anneaux de voussoirs dans la jupe. Le bouclier progresse au moyen de vérins de poussées qui s’appuient sur le dernier anneau posé dans la jupe. La course des vérins est en relation directe avec la longueur de l’anneau et doit permettre de libérer une longueur suffisante dans la jupe pour installer un anneau (figure 8).
L’abattage du terrain est assuré par une roue de coupe circulaire équipée d’outils de coupe (dents, molettes…). La roue de coupe est conçue avec des bras en forme de caissons équipés de racleurs périphériques afin de collecter les matériaux excavés et les amener vers un point de chute au centre de la roue.
Ce point de chute est une trémie à l’intérieur de laquelle les déblais chutent sur un convoyeur à bande qui extrait les déblais de la chambre d’excavation et les achemine le long du tunnelier jusqu’au convoyeur tunnel.
La cloison isolant la chambre d’excavation est ouverte en partie centrale pour permettre d’installer le convoyeur à bande au droit de la trémie. Il n’est donc pas possible de mettre en pression la chambre d’excavation.
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Les boucliers ouverts sans jupe sont des boucliers roche dures à grippers. Le bouclier est solidaire d’une poutre qui supporte un ensemble de vérins radiaux et longitudinaux. Les vérins radiaux permettent de plaquer les grippers sur la paroi d’excavation du tunnel. Les vérins longitudinaux sont solidaires des grippers et de la poutre. Les grippers étant plaqués au terrain, les vérins longitudinaux font avancer la poutre qui coulisse dans l’ensemble de grippage. La force ainsi exercée par les vérins longitudinaux est transmise par la poutre jusqu’à la roue de coupe (figure 9).
Ce type de tunnelier étant conçu pour le creusement de tunnel dans la roche,...
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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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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