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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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4. Les organes principaux
Le type de confinement pour lequel est prévu un tunnelier va nécessiter des équipements spécifiques à ce mode, notamment concernant l’évacuation des déblais. Il existe cependant des composants communs à tous les types de tunnelier. Les principaux sont décrits ci-après.
4.1 Le bouclier
Un tunnelier est constitué d’un bouclier et d’un train suiveur couramment appelé « back-up ». Le bouclier est une structure en acier offrant une protection vis-à-vis du terrain. Il est le plus souvent constitué de trois corps :
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un corps avant portant l’entraînement principal et la roue de coupe ;
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un corps intermédiaire soudé ou rattaché au corps avant par l’intermédiaire d’une articulation ;
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une troisième partie constituée d’une jupe dans laquelle sont assemblés les voussoirs.
La jupe peut être soudée ou également connectée via une articulation au corps intermédiaire. La définition des articulations du bouclier est étudiée en fonction des courbes du tracé.
La géométrie du bouclier est conique. En effet, les trois corps du bouclier ont des diamètres allant en diminuant en s’éloignant du front. Cette conicité permet de limiter l’enserrement du bouclier par le terrain. La définition des différents diamètres de chaque corps comprend comme point de départ le diamètre extérieur de l’anneau de voussoirs. Le diamètre de la jupe est ensuite défini, puis le corps intermédiaire, le corps avant et finalement le diamètre d’excavation.
À l’arrière de la jupe, l’étanchéité avec le terrain est assurée par un joint constitué des rangées de brosses métalliques et d’écailles. Les volumes contenus entre ces différentes rangées sont continuellement injectés par du mastic au fur et à mesure de la progression du tunnelier (figure 15).
HAUT DE PAGE4.2 La roue de coupe et ses outils
La roue de coupe ou tête de coupe est l’organe le plus à l’avant de la machine, au contact du terrain (figure 16). Elle porte les outils de...
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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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