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TUNNELS

Tunnels au bouclier en terrain meuble

Les boucliers sont des tunneliers dont la structure soutient les parois du tunnel excavé et protège ainsi les postes de travail. Selon le type de bouclier, les postes de creusement, mais aussi d'évacuation des déblais et même de pose du revêtement définitif du tunnel, peuvent être mécanisés.

Tunnelier bouclier pour roches tendres - crédits : Encyclopædia Universalis France

Tunnelier bouclier pour roches tendres

Les boucliers les plus légers sont constitués de lances métalliques qui retiennent les parois latérales de l'excavation. La partie frontale (ou front de taille) n'est pas soutenue et doit donc rester stable par elle-même. Dans les terrains les plus meubles, en particulier lorsqu'ils sont situés sous le niveau de la nappe phréatique, les boucliers utilisés se présentent sous la forme d'une coque cylindrique en acier soutenant les parois latérales de l'excavation. La partie frontale de la machine est constituée d'une roue de coupe qui est mise en rotation et excave le terrain sous l'effet de la poussée de vérins longitudinaux situés en arrière du bouclier. Ces vérins prennent appui sur le revêtement du tunnel mis en place à l'arrière de la machine.

Afin d'assurer la stabilité du front de taille, il peut être nécessaire de lui appliquer une pression de fluide, dite pression de confinement. Les premiers boucliers à confinement utilisaient de l'air comprimé pour exercer la pression sur le front de taille. Pour des raisons techniques, ce système ne permet pas d'assurer un confinement suffisant sous des charges d'eau supérieures à 25 mètres environ. Au-delà, on utilise la technique du tunnelier à pression de boue. La boue, constituée d'un mélange d'eau et d'argile (bentonite) en suspension, est mise sous pression dans un compartiment, la chambre d'abattage, situé à l'avant du bouclier. La roue de coupe excave le terrain qui tombe dans la chambre d'abattage. Le mélange boue/terrain abattu est évacué vers la surface au moyen de conduites dimensionnées en fonction de la taille maximale des blocs pouvant passer à travers des ouvertures de la roue de coupe. Au besoin, un concasseur peut être installé dans la chambre d'abattage, mais, si les blocs sont de grosse taille, il faut procéder à leur destruction manuelle en intervenant directement au front de taille soit sous pression d'air comprimé, soit après avoir stabilisé le sol par un traitement adapté. Une fois renvoyé à la surface, ce mélange est traité par centrifugation puis filtration afin de séparer les deux constituants. La boue recyclée est réinjectée vers le bouclier. Les usines nécessaires au traitement sont relativement encombrantes et coûteuses. Les boucliers à pression de boue ont l'avantage sur les boucliers traditionnels de limiter les tassements générés en surface à des valeurs faibles, compatibles avec la stabilité des bâtiments, d'où leur intérêt pour les tunnels en site urbain.

Une autre technique de bouclier à confinement, dite à pression de terre, utilise directement le matériau excavé pour mettre en pression le front de taille. Le matériau mis en pression est extrait de la chambre d'abattage au moyen d'une vis sans fin. Elle évacue les déblais vers l'arrière du bouclier et assure la perte de charge entre la pression de confinement à laquelle ils étaient soumis dans la chambre et la pression atmosphérique qui règne à l'arrière de la machine. Si les caractéristiques du terrain ne permettent pas d'assurer une pression homogène sur le front de taille, on lui incorpore des adjuvants dans la chambre d'abattage. Ces derniers se présentent généralement sous forme de mousse. Une attention particulière est apportée à leur biodégradabilité.

Sur le chantier du tunnel sous la Manche, le bouclier à pression de terre T4 d'un diamètre de creusement de 5,75 mètres, du côté France, a battu sous terre les records connus d'avancement[...]

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Écrit par

  • : ingénieur général des Ponts et Chaussées; directeur du Centre d'études des tunnels (Cétu), du ministère de l'Équipement, Bron
  • : Ingénieur général des Ponts et Chaussées. Directeur du Centre d'Etudes des Tunnels (C.E.T.U.).

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Demi-sections supérieures et soutènement - crédits : Encyclopædia Universalis France

Demi-sections supérieures et soutènement

Abattage à l'explosif : tunnel de Chamoise - crédits : Encyclopædia Universalis France

Abattage à l'explosif : tunnel de Chamoise

Tunnelier pour roches dures - crédits : Encyclopædia Universalis France

Tunnelier pour roches dures

Autres références

  • AFFAISSEMENTS DU SOL

    • Écrit par Pierre DUFFAUT
    • 2 171 mots
    • 1 média
    L'écroulement du tunnel du canal du Rove, près de Gignac (Bouches-du-Rhône) a provoqué en 1963 un cratère en surface (le tunnel est depuis lors abandonné) ; des fontis plus ou moins importants ne sont pas rares, mais presque toujours au cours des travaux (aéroport de Londres-Heathrow en octobre 1994,...
  • AQUEDUCS, Antiquité

    • Écrit par Philippe LEVEAU
    • 4 685 mots
    • 4 médias
    La technique de percement d'un tunnel était connue depuis l'âge du bronze. Malgré la célébrité que lui assure son inscription, le tunnel de 428 m que Nonius Datus construisit pour l'aqueduc amenant l'eau de Toudja à Bougie sous le col d'El Abel en Algérie n'est pas exceptionnel : très tôt, grâce aux...
  • TUNNEL DU MONT-BLANC CATASTROPHE DU

    • Écrit par Universalis, Philippe SARDIN
    • 363 mots
    • 1 média

    Le 24 mars 1999, à la suite d'une fuite de carburant et de l'échauffement du moteur, la cabine d'un semi-remorque frigorifique s'enflamme alors que le véhicule est au milieu du tunnel du Mont-Blanc (d'une longueur de 11,6 km). Vingt-six véhicules sont détruits dans cet incendie qui fait trente-neuf...

  • EUPALINOS DE MÉGARE (milieu VIe s. av. J.-C.)

    • Écrit par Bernard HOLTZMANN
    • 528 mots

    Ingénieur grec né à Mégare, auteur à Samos d'un aqueduc souterrain décrit par Hérodote (Histoires, III, 60) comme l'un des ouvrages d'art les plus remarquables construits par les Grecs.

    Redécouvert en 1882, le tunnel qui en constitue la section centrale a été complètement dégagé...

  • Afficher les 13 références

Voir aussi