TUNNELS

Phases de la construction des ouvrages souterrains

C'est la stabilité du terrain pendant la construction qui impose le choix des procédés de construction. Deux situations se présentent :

– Au cours du creusement, les variations de contraintes sont telles que le sol cohérent, ou le massif rocheux, reste stable dans son ensemble. Les dimensions de l'excavation ne sont alors limitées que par des conditions géométriques, telles que la proximité de la surface, l'épaisseur de la couche favorable, la présence de grandes fractures. Des instabilités locales de surface, dues à la fracturation, peuvent néanmoins se produire. Une protection de l'intrados doit donc être assurée vis-à-vis du chantier et, ultérieurement, en fonction de l'utilisation de la cavité. Les coûts les plus faibles sont obtenus lorsque le terrain est insensible à l'eau ou n'évolue pas à long terme. Cela est fréquent dans les calcaires ou les roches cristallines massives, jusqu'à une certaine profondeur.

– Le creusement perturbe les conditions d'équilibre du terrain encaissant, de telle sorte que la surface de l'excavation devient instable, soit localement, soit sur toute sa périphérie, ou encore au front de taille. Cette instabilité est toujours aggravée par la présence d'eau. Elle est de règle dans les sols sans cohésion (sables ou graviers). Elle se produit à partir d'une certaine profondeur en fonction de la résistance mécanique du terrain. Dans la plupart des cas (à l'exception notamment des sols aquifères sans cohésion), il existe un délai pendant lequel la paroi de l'excavation reste stable. Ce temps de stabilité décroît quand les dimensions de la cavité augmentent. On adapte donc les dimensions des sections creusées en fonction de ce temps et de celui qui est nécessaire pour stabiliser l'excavation avec le soutènement provisoire constitué, dans le cas de massifs rocheux, de boulons ou de béton projeté et, dans le cas de sols, de cintres ou même du revêtement définitif (voussoirs ou béton coulé par plots). Si le temps de stabilité est trop court ou nul, on procède soit à une préconsolidation du terrain (congélation, injection, préboulonnage, etc.), soit à l'utilisation de tunneliers assurant simultanément les fonctions de creusement ou de soutènement provisoire (boucliers ouverts ou fermés).

Cette diversité de situations explique la variété des méthodes d'exécution employées, ainsi que la largeur de la fourchette des coûts.

Selon la tenue du terrain rencontré, le creusement s'effectue donc dans l'ordre de stabilité décroissante, soit à pleine section, soit à partir de la demi-section supérieure, soit à partir d'une ou de plusieurs galeries latérales. Dans ce dernier cas, on parle de creusement en section divisée. Avec le développement de la construction des tunnels en terrain meuble dans les centres-villes, sous les immeubles, il est devenu nécessaire de limiter les tassements en surface à quelques dizaines de millimètres, voire à quelques millimètres seulement. Pour cela, on peut utiliser des tunneliers. Mais ils sont coûteux. Aussi, sur de courtes longueurs, on réalise au fur et à mesure de l'avancement une prévoûte devant le front de taille. Puis on creuse à l'abri de celle-ci. Le front lui-même peut être consolidé par des boulons en fibre de verre que l'on arrache au cours de l'avancement.