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TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
1 - Introduction-
31 communications ont été retenues pour le thème B1. Elles ont été réparties
en 3 sous-thèmes qui feront chacun l’objet d’une séance de 4 (ou 5) présen-
tations orales chacune (voir tableau 1 ci-après).
1 - Introduction-
31 papers were selected for topic B1. They have been divided into three
sub-topics, each of which was the subject of four or five oral presentations
(see table 1 below).
Ces communications proviennent essentiellement d’Europe, sauf une commu-
nication qui nous vient du Mexique. Néanmoins les projets et chantiers auxquels
se réfèrent les communications du thème couvrent aussi l’Afrique du Nord,
Algérie et Maroc, la ville de Mexico comme déjà dit, Buenos Aires, Hong-Kong,
et d’autres réalisations qui ne peuvent être toutes citées ici. Les auteurs sont
pour moitié français, pour moitié étrangers. Parmi les 16 communications étran-
gères, 12 proviennent des pays voisins coorganisateurs du Congrès, auxquelles
Most of these papers are from Europe, except one from Mexico. However, the
projects and worksites covered by the papers also relate to North Africa with
Algeria and Morocco, Mexico City as mentioned above, Buenos Aires, Hong-
Kong, and others that are too numerous to be mentioned here. Half of the
authors are French ; among the 16 non-French papers 12 are from the neigh-
bouring countries co-organizing the Congress, 3 from Germany and one from
Mexico (12 out of the 16 are written in English, the remaining 3 being in French).
CONGRÈS INTERNATIONAL DE LYON 2011
Anne BOUVARD Rapporteur Thème B
TRACTEBEL ENGINEERING COYNE ET BELLIER
Innovations techniques en tunnels urbains
Technical innovations in urban tunnels
Thème B-1
Séance / Session Date Sous-thème / Sub-topic
Nombre total d’articles / Total number of papers
Présentés à l’oral / Presented orally
B1-1Lu 17, 14h /
Mon 17 th, 2pmDernières innovations sur les tunneliers / Latest TBM innovations 8 4
B1-2Lu 17, 16h20 /
Mon 17th, 4.20pmChantiers remarquables de métros creusés au tunnelier /Exceptional metro worksites excavated using TBMs 8 4
B1-3Ma 18, 8h30 /
Tues 18th, 8.30amCreusement de tunnels en méthode conventionnelle /Conventional tunnel excavation 15 5
Nombre total de communications /Total number of papers: 31
Tableau 1 : nombre de communications par sous-thèmeTable 1: number of papers per sub-topic
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s’ajoutent 3 papiers venant d’Allemagne et 1 du Mexique ; par ailleurs, 12 sur
16 sont rédigées en anglais et 4 en français.
Sur les 31 communications, 19 sont entièrement dédiées à une expérience
directe de chantier en site urbain en cours ou récente. La présentation générale
de ces chantiers est faite ci-après au chapitre 2. Les innovations techniques
en tunnels urbains, qu’elles aient été abordées dans les retours d’expérience
de chantier précédemment cités ou dans des communications spécifiques (les
12 communications restantes) sont présentées au chapitre 3.
En site urbain, les risques sont liés au bâti, à la protection des habitants, au res-
pect de l’environnement ainsi qu’au planning et à son respect. Aussi beaucoup
de communications porteront sur la gestion et la minimisation de ces risques,
en particulier celui du tassement de surface, que ce soit par des innovations
technologiques sur les tunneliers toujours plus performants mais aussi mieux
contrôlables, ou sur les moyens d’auscultation de plus en plus automatisés et
centralisés, traitables à distance, qui participent efficacement au pilotage du
chantier, qu’il s’agisse des « paramètres de consignes » du tunnelier, ou, pour
les chantiers en méthode conventionnelle, sur les méthodes et sur les quantités
de soutènement, sans oublier les traitements de terrain et les reprises en sous-
œuvre. Les méthodes de dimensionnement sont également abordées dans ce
thème, avec notamment les problèmes de stabilité du front de taille et la pré-
vention des tassements qui peuvent se produire à l’avant même de celui-ci.
2 - Retours d’expérience de chantiers en cours ou récents-
2.1 - Chantiers de tunnels excavés en méthode conventionnelle (thème B1-3) :
Le tunnel sud de ToulonLe tunnel sud de Toulon, dont le percement s’est achevé le 3 mars 2011, fait
l’objet à lui tout seul de cinq communications et de deux exposés dans le cadre
de la séance B1-3. En effet, malgré l’expérience acquise lors de la réalisation
du tube nord mis en service en 2002 après 10 ans de travaux et bien des
péripéties dont un fontis majeur débouchant en surface, ce chantier est resté
celui d’un ouvrage réalisé dans un contexte géologique difficile et en partie sous
des immeubles.
Les difficultés majeures rencontrées sont présentées dans la communication
de Ph. Marguet et al. (SETEC et BOUYGUES), tandis que celle de N. Dupriez et
al. (SETEC, SOLETANCHE-BACHY et SOLDATA) présente plus en détail le dispo-
sitif mis en œuvre pour le pilotage des soutènements à partir des déformations
de surface. Le soutènement de base a été un dispositif lourd avec en particulier
le soutènement systématique du front de taille par des boulons en fibre de verre,
ainsi qu’un présoutènement réalisé par des tubes pétroliers, forés à l’avance-
ment au dessus de la voûte, soit de manière divergente pour armer le terrain à
l’avant du front de taille, soit de manière plus serrée en voûte parapluie. Compte
tenu du contexte urbain sensible, l’auscultation fut dense aussi bien en souter-
rain qu’en surface et sur le bâti, et souvent réalisée par des théodolites auto-
matisés. En particulier le système Centaure© permet des mesures automatiques
du nivellement en Z sans poser de réflecteurs sur la chaussée, avec une
précision de +/- 0,5 mm après calculs statistiques (40 mesures par jour). Sur
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Of these 31 papers, 19 are wholly devoted to direct experience of an urban
worksite that is recent or underway. The general presentation of these worksites
follows in chapter 2.
Irrespective of whether they are dealt with as worksite feedback as mentioned
above or discussed in specific papers (the 12 other papers), technical innova-
tions in urban tunnels are presented in chapter 3.
In urban environments, risks relate to buildings, the protection of residents,
care for the environment and issues of scheduling. As a result, many papers
relate to risk management and minimisation, particularly with regard to surface
settlement either through technological innovations on TBMs showing ever-
better performance and control or through ever more automated, centralised
and remotely controlled inspection systems offering an effective contribution
to site supervision related to both “target parameters” for the TBM and methods
and support quantities for conventional mode worksites, as well as soil treat-
ment and underpinning works. Design methods are also dealt with in this topic.
These include issues of stability at the cutting face and preventing settlement,
which may occur ahead of the cutting face.
2 - Feedback from recent and current worksites-
2.1 - Conventionally excavated tunnel worksites (topic B1-3):
Toulon southern tunnelBreakthrough for the Toulon tunnel took place on March 3, 2011. This tunnel
alone was the subject of five papers and two presentations in session B1-3.
Indeed, despite the experience gained during construction of the northern tube,
commissioned in 2002 after 10 years of works and a number of incidents,
including major surface subsidence, this worksite nevertheless involved a struc-
ture built in a difficult geological environment, partly beneath buildings.
The major difficulties encountered are presented in the paper by Ph. Marguet
et al. (SETEC and BOUYGUES), while the paper by N. Dupriez et al. (SETEC,
SOLETANCHE-BACHY and SOLDATA) provides more details of the solution
implemented to oversee supports on the basis of surface deformation. Basic
support involved a heavy-duty solution, including systematic support of the
cutting face by fibreglass bolts, as well as pre-support using pipeline tubing,
driven in as works progressed above the arch, either divergently to reinforce
soil ahead of the cutting face, or more closely together to form an umbrella
arch. In the light of the sensitive urban environment, intense inspection was
carried out both underground and aboveground, including on buildings, often
by means of automatic theodolites. In particular, the Centaure© system makes
it possible to take levelling measurements for z coordinates without placing
reflectors on the roadway, to an accuracy of within +/- 0.5 mm following
statistical calculations (40 measurements per day). On buildings, the same
automatic theodolites measured X, Y and Z displacements on topographic
targets every 2 hours, with accuracy of within +/- 0.25 mm. The automated
measurements were incorporated into a database in real time. The database
processed them and provided an automatic alert system accessible online.
Combined with terrain data, these measurements made it possible to adjust
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CONGRÈS INTERNATIONAL LYON 2011
le bâti, les mêmes théodolites automatiques mesurent toutes les 2 heures les
déplacements en X, Y, Z sur des cibles topographiques avec la précision de
+/- 0,25 mm. Les mesures automatisées sont insérées en temps réel dans une
base de données qui les traite (avec système d’alerte automatique) et qui est
accessible depuis internet. L’ensemble de ces mesures ainsi que les données
de terrain permettent d’adapter en temps voulu le soutènement, notamment
au cours de réunions de pilotage hebdomadaires. Des critères d’analyse sont
définis, portant notamment sur l’évolution des vitesses de déplacement, ou sur
les tassements différentiels.
La communication de N. Dupriez et al. présente aussi les mesures prises lorsque
les tassements de surface furent jugés incompatibles avec la capacité du bâti
à les supporter. Dans un cas, des injections de compensation ont été pratiquées
sous un immeuble (avec une méthodologie qui est une première en France).
Cette opération toujours très délicate, surtout dans des terrains aussi
hétérogènes, a fait l’objet d’une communication spécifique par TERRASOL et
SOLETANCHE-BACHY (A. Guilloux et al.) : pour exécuter les forages
subhorizontaux destinés à injecter le matelas de répartition très près du niveau
des fondations, il a été utilisé, après essais concluants, une machine « sonic
drilling » peu utilisée en France qui fore par vibration à très haute fréquence un
tube de 140 mm de diamètre équipé d’une couronne creuse qui déstructure le
terrain par résonance. La communication décrit ensuite le processus
d’injection par l’intermédiaire de tubes à manchettes et ses différentes phases
(conditionnement-présoulèvement au départ sur l’ensemble du matelas
de répartition, puis pendant les travaux d’excavation du tunnel, injections de
compensation de manière très ciblée) ainsi que l’auscultation qui a été mise en
place pour piloter les opérations d’injection.
Bien entendu les calculs prédictifs de tassements de surface et d’efforts dans
les soutènements font pleinement partie du processus de pilotage (c’est l’objet
de la communication et de l’exposé de Ph. Autuori et al., BOUYGUES, ARCADIS
et SETEC). Pour tenir compte du boulonnage du front et des présoutènements,
le taux de déconfinement λ introduit dans les modèles 2D, a été évalué par
des calculs axisymétriques. Les inclusions sont prises en compte en utilisant
la méthode d’homogénéisation de B. Sudret (1999) implémentée dans la
version expert de CESAR. La figure 6 de cette communication montrerait que
l’effet du boulonnage du front se traduirait par un λ fonction seulement du
nombre de boulons quelle que soit la configuration de couverture et de type
de sol (du moins pour les deux configurations étudiées). Les calculs fournis-
sent une courbe prévisionnelle théorique de tassement le long de l’axe du
tunnel dès l’avant du front et permet par comparaison avec les tassements
mesurés d’anticiper le tassement final. On définit une courbe de vigilance et
d’alerte, ce qui permet d’intervenir pour optimiser ou renforcer les soutène-
ments.
232 constructions se trouvaient dans la zone d’influence géotechnique
prévisionnelle de l’opération. Elles ont fait l’objet d’études préalables afin
d’établir pour chacune d’elles les tassements différentiels qui leur seraient
dommageables. Des confortements préventifs et des mises en sécurité
préventives, notamment des personnes, ainsi que des plans de surveillance ont
été établis avant le démarrage des travaux. La procédure de suivi a été confiée
au BUREAU VERITAS (F. Marin et al.). Au cours du percement du tunnel, plus
d’une centaine de ces constructions ont subi, à des degrés divers, des désordres,
supports in due time, notably during weekly review meetings. Analysis criteria
were defined: these related in particular to changes in displacement speeds
and differential settlement.
The paper by N. Dupriez et al. also presents the measures taken when buildings
were deemed to be incapable of withstanding surface settlement. In one
case, compensation injection was carried out beneath a building, using a
method which was a first in France. This operation is always highly delicate,
particularly in such diverse soil. It was the subject of a specific paper by
TERRASOL and SOLETANCHE-BACHY (A. Guilloux et al.). In this case, to
carry out sub-horizontal drilling in order to inject the load-spreading layer as
close as possible to the level of the foundations, after conclusive trials, a
sonic drilling machine, rarely used in France, was deployed. This drills by
vibrating a tube, 140 mm in diameter and fitted with a hollow crown, at very
high frequencies, breaking down soil using resonance. The paper then describes
the injection process, using sleeve pipes, and the various phases involved:
initial treatment and prior raising throughout the load-spreading layer, followed
during tunnel excavation works by precisely targeted compensation grouting.
It also describes the inspection process implemented to oversee grouting
operations.
Naturally, predictive calculation of surface settlement and stress on supports
form an integral part of this supervisory process: this was the subject of the
paper and presentation by Ph. Autuori et al., BOUYGUES, ARCADIS and SETEC).
To incorporate the bolting of the face and pre-supports, the stress release ratio
λ used in the 2D models was assessed using axisymmetric calculations. Inclu-
sions were taken into account using the homogenization method developed by
B. Sudret (1999) and implemented in the expert version of CESAR. Figure 6 of
this paper shows that the effect of bolting at the face leads to a λ value that
depends solely on the number of bolts, irrespective of the overburden confi-
guration and soil type (at least for the two configurations examined). The cal-
culations give a theoretical settlement curve along the axis of a tunnel from
immediately ahead of the cutting face. Comparison with actual settlement mea-
surements makes it possible to anticipate final settlement. Heightened vigilance
and alert levels can be defined, enabling action to be taken to optimise or rein-
force supports.
232 buildings were within the forecast area of geotechnical influence
for the project in question. These were subjected to preliminary studies to
establish the degree of differential settlement that would be damaging in
each case. Preventive reinforcements and safety measures were taken,
particularly as regards the safety of individuals. Monitoring plans were
also drawn up prior to the start of works. BUREAU VERITAS was put in charge
of the monitoring process (F. Marin et al.). During tunnel excavations, over
one hundred of these buildings suffered varying degrees of damage. The most
significant required minor to major protective measures to be put in place.
A number of particular cases are presented in the paper. The case for which
compensation injection was required has been the subject of a specific paper
(see above).
Extension of Lisbon metro line 1.The extension of Lisbon metro line 1 towards the airport has been the subject
of two papers.
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qui, pour les plus notables ont nécessité de prendre des mesures conservatoires
lourdes à légères. Quelques cas particuliers sont présentés dans cette commu-
nication. Le cas ayant nécessité des injections de compensation a fait l’objet
d’une communication spécifique (voir plus haut).
Metro de Lisbonne, prolongement de la ligne 1Le prolongement de la ligne 1 du métro de Lisbonne vers l’aéroport a fait l’objet
de deux communications :
La première, de F. Melãneo du METRO DE LISBONNE, traite plus particulièrement
des ouvrages souterrains qui ont été réalisés sous la zone d’accès interdit de
l’aéroport (pour des raisons de sécurité) et donc sans possibilité de reconnais-
sance directe ni d’auscultation de surface. La communication explique que la
conception des ouvrages a été basée sur des scénarios, et présente les mesures
supplémentaires qui ont été prises pour le suivi des travaux et qui ont permis
de compenser cette absence de données.
La deuxième, de M. Menezes et al. (CENOR et ZAGOPE) présentée en séance
B1-3, traite des travaux de deux stations de la ligne, notamment de leurs
extrémités réalisées en souterrain, attaquées non pas comme prévu depuis la
partie réalisée à ciel ouvert, mais depuis le tunnel, cela pour respecter le
planning. L’article traite également des calculs de prévision des tassements de
surface avec le code PLAXIS et du constat qu’il en a été fait que les tassements
mesurés se sont avérés significativement inférieurs aux prévisions. Parmi
les explications suggérées, il est évoqué la faiblesse des reconnaissances préa-
lables qui a poussé à prendre des mesures excessivement conservatrices pour
les caractéristiques de couverture et par conséquent pour les soutènements
et les présoutènements mis en œuvre, et également à négliger la présence
d’intercouches de calcaire qui ont agi en raidisseur.
MONACO : creusement de deux tunnels liés au projet îlot RAINIER IIILa réalisation dans le contexte urbain dense qu’est celui de Monaco, de deux
tunnels de communication entre le parking souterrain Rainier III à 9 niveaux en
cours de construction et des avoisinants, a fait l’objet de deux communications :
La première présentée par R. Vallentin et al. (FONDASOL) - Ilot Rainier III –
Monaco. Réalisation de deux tunnels de communication - décrit ces deux tun-
nels, leur contexte géologique et environnemental, le mode d’excavation choisi
et les soutènements mis en œuvre. La communication présente la manière dont
la méthode observationnelle a été mise en œuvre afin d’adapter en temps réel
les paramètres de creusement et les soutènements à mettre en place afin de
respecter les très fortes limitations de déplacements (10 mm) liées à la proximité
des constructions avoisinantes. Cette communication décrit quelques difficultés
rencontrées par l’apparition de déplacements trop élevés, comment ces dépla-
cements ont été analysés et comment le soutènement a été ajusté.
La deuxième communication, de Ph. Libois et al. (ALBERTI SAM, DYNAMIC
CONSULT MONACO et EPC France) -Travaux de minage souterrain en site urbain
sensible : galerie du projet îlot Rainier III à Monaco - traite des précautions qui
ont été prises dans l’utilisation de l’explosif pour excaver l’une de ces deux
galeries en plein site urbain avec évidemment des contraintes environnemen-
tales très fortes et donc des limitations très strictes sur les émissions sonores
et vibratoires (soit des seuils sur ouvrages limités à 5, 6 ou 8 mm/s selon la
The first, by F. Melãneo from LISBON METRO, deals more especially with under-
ground works beneath the airport perimeter area to which access is prohibited
for safety reasons, preventing both direct surveying and surface inspections.
The paper explains how structures were designed on the basis of scenarios,
and presents the additional measures taken to monitor works and compensate
for this lack of data.
The second, by M. Menezes et al. (CENOR and ZAGOPE), was presented during
session B1-3. It deals with works at two stations on the line, more particularly
their ends, built underground. Contrary to what was planned, the attack points
for these were not from the section built in the open air, but from the tunnel,
due to schedule considerations. The article also deals with forecast calculations
for surface settlement using the PLAXIS code, and observes that the settlement
measured was much less than forecast. One of the suggested explanations is
the relative lack of preliminary survey data, resulting in over-cautious protective
measures being taken regarding overburden characteristics and thus for the
supports and pre-supports used; another is the fact that intermediary layers
of limestone that acted as bracing were not taken into account.
MONACO: excavations of two tunnels relating to the RAINIER III projectConstruction of two communication tunnels between the nine-level Rainier III
underground car park under construction and neighbouring infrastructures in
the dense urban environment of Monaco has resulted in two papers:
The first, presented by R. Vallentin et al. (FONDASOL) – Ilot Rainier III –
Monaco. Réalisation de deux tunnels de communication – describes these two
tunnels, their geological and environmental context, the chosen method of exca-
vation and the supports used. The paper presents the way in which the obser-
vation method was used in order to adjust excavation parameters and the
supports to be used in real time. This made it possible to remain within the
stringent displacement limits (10 mm) imposed due to the close proximity of
neighbouring structures. The paper describes some of the difficulties encoun-
tered when excess displacement was observed, how these displacements were
analysed and how the supports were adjusted as a result.
The second paper, by Ph. Libois et al. (ALBERTI SAM, DYNAMIC CONSULT
MONACO and EPC France) – Travaux de minage souterrain en site urbain sen-
sible: galerie du projet îlot Rainier III à Monaco – deals with the precautions
taken when using explosives to excavate one of these two tunnels, in an urban
setting with highly restrictive environmental considerations. It describes the
resulting limits on both sound and vibration, with thresholds on buildings limited
to between 5 and 8 mm/s depending on the frequency in question. It also dis-
cusses recent technological innovations, both in the priming system – with the
selection and systematic use of electronic detonators – and in monitoring and
processing vibrations in real time. These contributed to successful completion
of the works within a satisfactory period, thanks to full-section blasting plans,
and without closing neighbouring structures.
Extension of Algiers metro line 1Extension of the Algiers metro line 1 between Place Emir Abdelkader and Place
des Martyrs has been dealt with in a paper by F. Cruz et al. (CENORGEO and
GMAC). It was impossible to excavate the Place des Martyrs metro station in
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TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
fréquence émise) et quelles sont les innovations technologiques récentes, que
ce soit dans le système d’amorçage avec l’utilisation systématique et le choix
d’un détonateur électronique, ou pour le suivi des nuisances vibratoires traitées
en temps réel, qui ont contribué à la réussite de ces travaux dans un délai
satisfaisant (grâce à des plans de tir en pleine section) et sans interrompre
l’exploitation des ouvrages voisins.
Metro d’Alger, extension de la ligne 1L’extension de la ligne 1 du métro d’Alger entre la place Emir Abdelkader et
la place des Martyrs a fait l’objet d’une communication de F. Cruz et al.
(CENORGEO et de GMAC). L’impossibilité d’excaver la station de la place des
Martyrs à ciel ouvert comme initialement prévu du fait d’importantes fouilles
archéologiques que ce chantier a suscitées (il y a été trouvé notamment les
fondations d’une basilique paléochrétienne) a obligé à repenser les attaques
du tunnel en ajoutant des puits non prévus et en reprofilant le projet d’un
accès piéton passant sous un immeuble pour en faire une rampe d’accès
chantier en phase travaux.
Communication de A. Panciera et al. (LOMBARDI) sur le Tunnel des Oudayas
au Maroc :
Le tunnel routier des Oudayas à Rabat permettra de relier la route du littoral
avec l’axe interne le long de l’Oued du Bouregreg en maintenant la continuité
en surface entre la Médina et la Kasbah des Oudayas. En dehors du bâti, ce
tunnel est en tranchée couverte. Il passe en souterrain sous les bâtiments
historiques et les murailles de la Kasbah. La communication présente le
projet en général et décrit plus en détail la reprise en sous-œuvre des bâtiments
historiques qui a constitué un défi majeur et dont le génie civil est maintenant
terminé. Du fait du contexte hydrogéologique difficile car il s’agit de sables sous
la nappe (on est proche de la mer et de l’Oued), le choix s’est porté pour un
passage en caisson juste sous les bâtiments. La descente de charge de la
muraille et des bâtiments a été reprise sur une semelle en béton armé, réalisée
en sous-œuvre et fondée sur micro-pieux, ce qui a permis de couler en dessous
la dalle supérieure du caisson, également fondée sur micro-pieux. La tranchée
d’approche a été réalisée à l’abri d’une micro-berlinoise doublée à l’extérieur
par deux rangées de colonnes de jet-grouting. Le terrassement et le
bétonnage de l’ouvrage en caisson ont pu être menés ensuite sous la dalle
de couverture.
La communication décrit également l’auscultation mise en œuvre dont le suivi
en temps réel a permis l’adaptation des méthodes. En particulier l’auscultation
des bâtiments historiques a permis d’identifier des soulèvements de l’ordre de
2 à 3 cm liés à la réalisation des colonnes de jet grouting et à l’injection des
bulbes de micro-pieux qui constituent le soutènement de la partie en tranchée
couverte. Une adaptation des méthodes (remplacement des colonnes de jet
grouting par des pieux forés injectés et élimination de l’injection des bulbes de
micro-pieux) à permis de limiter les soulèvements. En définitive, les tassements
du bâti engendrés par le terrassement de l’ouvrage souterrain n’ont pas
dépassé 10 mm.
Métro parisien, prolongement de la ligne 4 à MontrougeA Paris, le prolongement de deux lignes de métro, la ligne 4 à Montrouge et la
ligne 12 à Aubervilliers, ont fait chacune l’objet d’une communication qui sont
présentées, pour la ligne 12 en séance B1-2 (tunnel au tunnelier, voir plus loin
the open air as originally planned, due to major archaeological excavations on
the site following initial works (including the foundations of a paleochristian
basilica). This led to a redesign of tunnel attack points, adding unplanned shafts
and reprofiling the planned pedestrian access to run beneath a building, in
order to double up as a worksite access ramp during works.
A paper by A. Panciera et al. (LOMBARDI) discusses the Les Oudayas Tunnelin Morocco:The Les Oudayas tunnel in Rabat connects the cost road with the internal road
running along the Bouregreg Wadi, providing surface continuity between the
Medina and the Les Oudayas Kasbah. The tunnel runs in a covered trench,
except beneath built structures. It runs underground beneath historic buildings
and the walls of the Kasbah. The paper gives a detailed description of the project
and additional detail of subsurface works on the historic buildings. This was a
major challenge for which civil engineering works have now been completed.
The hydrogeological context is difficult, with sand beneath groundwater level
(both the wadi and the sea are close by). As a result the decision was made to
run the tunnel through a box section immediately beneath the buildings. The
load path of the wall and buildings was taken up by a reinforced concrete slab,
built underground and supported by micro-piles. The top slab of the box section
was then poured underneath this, also supported by micro-piles. The approach
cutting was built sheltered by a micro-retaining wall, lined on the outside by
two rows of jet-grouting columns. Excavation and concreting of the box structure
then took place beneath the roofing slab.
The paper also describes the inspection carried out. Real-time monitoring
enabled methods to be adjusted accordingly. Inspection of historic buildings in
particular made it possible to identify heave of between 2 and 3 cm relating to
the jet grouting columns and injection of the micro-pile footings that support
the covered trench. Adjustment of the methods used, replacing the jet grouting
columns by injected driven piles and halting micro-pile footing injection kept
subsequent heave to a minimum. Ultimately, building settlement due to exca-
vation of the underground structure did not exceed 10 mm.
Extension of Paris metro line 4 to MontrougeIn Paris, the extension of two metro lines – line 4 to Montrouge and line 12
to Aubervilliers – was the subject of papers. The paper dealing with line 12
was presented in session B1-2 (TBM tunnelling, see below at 2.2), while the
paper for line and 4 was presented in session B1-3 (conventional method
tunnelling).
Extension of line 4 beyond Porte d’Orléans to the south of Paris comprises 1.4
km of tunnel and one station. The station is being built wholly underground
using conventional methods, aligned along Avenue de la République in Mon-
trouge. It consists of an arch 13.5 m in diameter, supported by abutments loca-
ted beneath building facades. The entire project is being carried out in Marl
and Loam and Coarse Limestone. The presence of historic underground quarry
workings along 30% of the route called for major reinforcement works.
Feedback regarding the Perforex® mechanical pre-cutting method applied for
the first Workpackage in this extension, particularly to pass beneath the Paris
ring road with less than 5 m of overburden and close to the foundations of resi-
dential buildings in Montrouge, was the focus of the presentation in session
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en 2.2), et pour la ligne 4 en séance B1-3 (réalisée en méthode convention-
nelle).
Le prolongement de la ligne 4 au-delà de la Porte d’Orléans au sud de Paris
comprend 1,4 km de tunnel et une station. La station est entièrement réalisée
en souterrain par des méthodes conventionnelles dans l’axe de l’avenue de la
République à Montrouge. Elle est constituée d’une voûte de 13,5 m d’ouverture,
appuyée sur des culées situées sous les façades des immeubles. L’ensemble
du projet est réalisé dans les Marnes et Caillasses et le Calcaire Grossier.
La présence d’anciennes carrières souterraines sur 30% du tracé a nécessité
d’importants travaux de confortement.
C’est principalement le retour d’expérience sur la méthode du prédécoupage
mécanique (méthode Perforex®) appliquée dans le premier lot de ce prolonge-
ment, notamment pour le passage sous le périphérique parisien avec moins
de 5 m de couverture et à proximité des fondations d’immeubles d’habitation
à Montrouge, qui sera présentée en séance B1-3 par la communication de
B. Bizon et al. (BEC, XELIS, SOLETANCHE BACHY et URBAINE DE TRAVAUX).
La maîtrise des tassements a été obtenue par réalisation de voûtes de pré-sou-
tènement sciées dans les Marnes et Caillasses (méthode Perforex®) et par un
boulonnage systématique du front à la fibre de verre de 15m de longueur. La
fonction de soutènement des pré-voûtes a été sécurisée par l’installation d’un
cintre lourd et d’un cintre réticulé à chaque passe d’avancement. Le calage du
taux de déconfinement sur les mesures de tassement lors de la réalisation de
l’amorce du tunnel au droit du square Koufra a conduit à un bon accord entre
les tassements calculés et mesurés sur la suite du tracé, en particulier sous le
périphérique (6 mm calculés, 8 mm mesurés) et sous les immeubles (6 mm
calculés, 8 mm mesurés).
2.2 - Chantiers de tunnels excavés au tunnelier et autres moyens mécanisés (thèmes B1-1 et B1-2) :
Métro parisien, prolongement de la ligne 12 à AubervilliersLe tunnel d’environ 4 km de longueur est en cours de réalisation avec un
tunnelier à pression de terre. La communication et l’exposé en séance B1-2 de
Ph. Moyal et al. (RATP, XELIS, EIFFAGE et DODIN CAMPENON BERNARD) présente
le projet et sa réalisation (critères de conception et de tracé, risques vis-à-vis
des avoisinants, contrôle et maîtrise des tassements, …) et expose également
le procédé particulier qui a été suivi pour l’entrée du tunnelier en station, la
station ayant été volontairement noyée : comment l’étanchéité des anneaux a
été sauvegardée au percement de la paroi moulée malgré la forte poussée
d’Archimède qui s’exerce sur l’ensemble tunnelier / partie flottante du tunnel
par l’utilisation de joints BULFLEX en extrados d’anneaux.
Ligne 9 du métro de BarceloneDeux communications sont consacrées aux travaux de la ligne 9 du métro de
Barcelone dont le tunnel aura été creusé avec plusieurs tunneliers de type EPB
ou mixte de grand diamètre (12,06 m) pour permettre d’y loger les voies
sur deux niveaux en section courante comme en station où chaque niveau
loge la voie et son quai (fig.11). Le creusement s’effectue dans des terrains
hétérogènes sous nappe.
B1-3 in the paper by B. Bizon et al. (BEC, XELIS, SOLETANCHE BACHY and
URBAINE DE TRAVAUX).
Settlement was successfully controlled by using pre-support arches cut into
the Marl and Loam using the Perforex® method coupled with the systematic
use of 15 m-long fibreglass bolts at the cutting face. The support function of
the pre-arches was reinforced by installation of a heavy-duty arch profile and
a ribbed arch as works moved forward. Comparing stress release ratios with
settlement measurements during construction of the start of the tunnel at
Square Koufra led to good harmonisation between calculated and measured
settlement for the rest of the route, particularly beneath the ring road and
beneath the buildings (8 mm measured compare to 6 mm calculated in both
cases).
2.2 - Tunnel worksites using TBMs and other mechanisedmeans (topics B1-1 and B1-2):
Extension of Paris metro line 12 to AubervilliersThis tunnel, approximately 4 km long, is currently being built using an EPB
TBM. The paper and presentation in session B1-2 by Ph. Moyal et al. (RATP,
XELIS, EIFFAGE and DODIN CAMPENON BERNARD) presents the project and
its construction, including design and route criteria, risks to the surroundings,
inspection and control of settlement, etc. It also details the particular procedure
used for the arrival of the TBM in a deliberately filled station. Watertightness
of the rings was preserved when the slurry wall was drilled through, despite
the high buoyancy affecting the TBM/floating section of the tunnel, by using
BULFLEX joints on the outside of the rings.
Barcelona metro line 9Two papers are devoted to works on Barcelona’s metro line 9. The tunnel has
been excavated using a number of large-diameter EPB or dual mode TBMs
(12.06 m) to accommodate tracks on two levels in standard sections in addition
to installations, with each level housing both the track and its platform (fig. 11).
Excavation is taking place in diverse soil types beneath groundwater level.
CONGRÈS INTERNATIONAL DE LYON 2011 M
Figure n°1 - Tunnel à double niveau avec plateformes pour la ligne 9 du métro deBarcelone / Double-decker tunnel with platforms for Barcelona metro line 9.
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TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
La première communication, de N. Della Valle et al. (PAYMACOTAS) traite de la
gestion des paramètres de forage de l’EPB en fonction des données de sol et
des résultats de l’auscultation, notamment des tassements de surface. Un logi-
ciel, eSDT, développé par Paymacotas, permet la mise en ligne des résultats de
mesures et leur consultation en temps réel par l’ensemble des parties concer-
nées. Il a été mis en œuvre pour la première fois avec succès lors du passage
du tunnelier sous les tunnels de la ligne ferroviaire à grande vitesse (ADIF). Ce
nouveau système, en tant qu’outil d’aide à la décision en temps réel, a démontré
qu’il pouvait contribuer à la maîtrise des risques.
La deuxième communication est présentée en séance B1-2 par C. Deulofeu
représentant de la Maîtrise d’Ouvrage. Cette communication rappelle les
grandes lignes de la conception de l’ouvrage, en particulier le concept innovant
du tunnel avec voies superposées et stations logées à l’intérieur même du tun-
nel, ainsi que celui tout aussi innovant de puits de grand diamètre pour les accès
aux stations, tangents au tunnel ou les interceptant. L’article traitera plus par-
ticulièrement de la difficulté des opérations hyperbares pour changer les outils
de travail dans un milieu trop perméable. L’impossibilité de cette opération a
obligé, dans la « zona Franca », à réaliser un massif traité au jet grouting com-
plété par des injections et le pompage de 21 puits, qui a permis l’accès à la
tête du tunnelier pour une réfection complète des outils et de leurs supports en
pression atmosphérique.
Le prolongement de la ligne B du métro de Lyon vers OullinsLe prolongement de la ligne B du métro de Lyon vers Oullins en cours de réa-
lisation fait l’objet d’un exposé en séance B1-2 (par S. Ghozayel et al., de EGIS
RAIL, SPIE BATIGNOLLES et SYTRAL). Cette communication traite des points
suivants : procédure de consultation négociée au stade de l’AVP entre quatre
groupements, le difficile choix du type de tunnelier à cause de l’hétérogénéité
du terrain (alluvions graveleuses, molasse sous le Rhône et granite en fin de
parcours), les difficultés rencontrées notamment en profil mixte (aux interfaces
de couches de caractéristiques très différentes), les tassements de surface dont
la limite prescrite au CCTP n’a pas pu être respectée en certains endroits notam-
ment sous les voies SNCF, les traitements de la boue perturbés par la présence
de pollutions dans les terrains ou à la traversée de la paroi moulée d’un puits
qui a modifié le pH, autres aspects des travaux sur la réalisation des différents
puits, notamment des excavations à l’explosif dans le granite avec des
contraintes environnementales sévères.
Métro de Séville, ligne n°1Une communication de C. Oteo et al. est présentée en séance B1-2. Il s’agit
de la réalisation de la première ligne de métro à Séville : est notamment
évoquée sa partie souterraine en bitube excavée au tunnelier sous la nappe
dans des terrains gravillionnaires. On notera le choix d’un EPB malgré la nature
perméable des terrains et aussi malgré le passage sous le fleuve Guadalquivir.
Le fond du fleuve a été étanché par du microbéton sur tapis géotextile sur
une certaine longueur pour allonger les circulations d’eau et réduire les
gradients ; est également présentée l’efficacité des traitements par
rideaux de jet grouting pour la maîtrise des tassements et la protection
de bâtiments en bordure du tracé et d’un parking souterrain au droit
du tracé. Grâce à cette technique, une réduction des tassements de
l’ordre de 2/3 a pu être observée au passage de la Plaza de Cuba. Enfin, est
The first paper, by N. Della Valle et al. (PAYMACOTAS) discusses EPB drilling
parameters with regard to soil data and inspection results, particularly in relation
to surface settlement. The eSDT software developed by Paymacotas allows
measurement results to be displayed online and consulted in real-time by all
interested parties. It was successfully deployed for the first time when the TBM
passed beneath the high-speed rail line tunnels (ADIF). Serving as a real-time
decision-making tool, this new system has demonstrated that it can contribute
to risk management.
The second paper was presented in session B1-2 by C. Deulofeu, representing
the Owner. The paper discusses the broad design details of the structure, par-
ticularly the innovative concept of a tunnel with tracks running one above the
other and stations housed within the tunnel itself, as well as the equally inno-
vative concept of a large-diameter shaft to access stations, running adjacent
to the tunnel or intercepting it. The article also deals more particularly with the
difficulty of operations in compressed air to change worktools in an environment
that was too permeable. The fact that this was impossible meant that in the
“zona Franca”, a solid block treated with jet grouting and injections (figure 13)
had to be constructed as well as 21 pumping wells. This enabled the TBM
cutterhead to be accessed in order to completely overhaul tools and supports
at atmospheric pressure.
Extension of Lyon metro line B to OullinsThe extension of Lyon metro line B to Oullins is currently under construction
and was the subject of a presentation in session B1-2 by S. Ghozayel et al.,
from EGIS RAIL, SPIE BATIGNOLLES and SYTRAL). This paper deals with the
following issues: the consultation procedure negotiated at the preliminary
design stage between four consortia; the difficulty in choosing the type of TBM
due to the diverse nature of the soil (gravelly alluvial deposits, molasse beneath
the Rhône and granite at the end of the route); difficulties encountered in mixed
profiles (at the interfaces between layers with very different characteristics);
surface settlement exceeding the limits specified in the Particular Technical
Specifications in some places, including beneath SNCF tracks; disruption of
slurry treatment due to soil pollution and a shaft crossing the slurry wall
and altering the pH value; other aspects of work to build the different shafts,
including excavations carried out with explosives in granite with severe
environmental constraints.
Seville metro line 1A paper by C. Oteo et al. was presented in session B1-2. This relates to the
construction of Seville’s first metro line and deals more particularly with the
underground section, featuring a twin tube excavated with a TBM below ground-
water level in gravelly soil. An EPB TBM was chosen despite the permeable
nature of the soil and the fact that the route runs beneath the Guadalquivir
river. The riverbed was waterproofed for a certain distance by micro-concrete
above a geotextile layer in order to remove water percolation and reduce gra-
dients. Another aspect of the presentation relates to the effective jet grouting
curtain treatment to control settlement and protect buildings along the route
and an adjacent underground car park. This technique made it possible to
reduce settlement by up to 2/3 in the Plaza de Cuba area. Lastly, the paper
discusses construction of an underground section beneath umbrella arches to
pass just beneath a railway line running in a covered trench.
CONGRÈS INTERNATIONAL LYON 2011
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200 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
évoquée la réalisation d’un tronçon souterrain à l’abri de voûtes parapluies
pour le passage à faible couverture sous une ligne ferroviaire en tranchée
couverte.
Tunnels de décharge à Buenos Aires (Maldonado River Project)La ville de Buenos Aires en Argentine est régulièrement touchée par des
inondations dévastatrices du fait d’évènements climatiques extrêmes qui vont
empirant avec le changement climatique et du fait de la situation géographique
et hydrogéologique de la ville. Une communication du bureau d’Ingénierie italien
GEODATA (E. Fornari et al.) présente les travaux de grande ampleur qui sont en
cours de réalisation. Il s’agit de deux tunnels hydrauliques de 6,9 m de diamètre
et de 5 et 10 km de longueur réalisés au tunnelier dans des terrains alluvion-
naires sous la nappe (EPB de Lovat) dont l’eau transportée débouchera dans
une station de pompage vers le Rio de la Plata constituée d’un grand puits de
40 m de diamètre dont les parois sont réalisées à l’hydrofraise jusqu’à 55 m
de profondeur. En l’occurrence ce puits sert de point de départ au creusement
des deux tunnels. L’article présente en outre le plan de gestion des risques et
les outils notamment numériques qui permettent en particulier la mise à jour
en temps réel des paramètres d’excavation du tunnelier (le « PAT », Plan for
Advance of Tunnel) en fonction des données de terrain (application d’un « GIS* »),
de l’auscultation saisie par le logiciel GDMS (GeoData Master System) ainsi que
la mise en place d’un comité des risques notamment pour le traitement des
points critiques du projet.
Métro de Mexico La communication de E. Tavera Gutiérrez et al. (ICA INGENERIA) présente, de
façon synthétique, la pratique internationale actuelle en matière de conception
et de dimensionnement des revêtements par voussoirs mis en place à l’arrière
des tunneliers à pression de boue et en terrains mous. Pour ce faire, l’auteur
s’appuie sur l’exemple du tunnel de la ligne 12 du métro de Mexico, foré dans
des argiles plastiques, avec en particulier un double revêtement (voussoirs
doublés ensuite d’un revêtement en béton coffré).
3 - Principales innovations techniques présentées-dans les communications-
Les innovations techniques en tunnels urbains, qu’elles aient été abordées dans
les retours d’expérience de chantier précédemment cités ou dans des commu-
nications spécifiques (les 12 communications restantes) sont présentées ci-
après par thème.
Le tableau 3 présenté en début du rapport donne les références d’auteurs de
ces communications par thème innovant. Les communications n’ayant pas déjà
fait l’objet d’une présentation au chapitre 2 avec les retours de chantier, sont
présentés ci-après. Pour celles déjà présentées en 2. sont seulement évoqués
ci-après en relation avec l’objet de l’innovation abordé.
3.1 - Innovations concernant les tunneliers et autresmoyens mécanisés (sous-thème B1-1)
Le sous-thème B1-1 qui traite des dernières innovations sur les tunneliers (et
autres moyens mécanisés) rassemble 8 communications.
Discharge tunnels, Buenos Aires (Maldonado River Project)The city of Buenos Aires in Argentina is regularly affected by devastating floods
due to extreme weather events: these are due to the geographical and hydro-
geological situation of the city and are worsening with climate change. A paper
presented by Italian engineering firm GEODATA (E. Fornari et al.) describes
the major works currently underway. These involve two hydraulic tunnels 6.9
m in diameter and between 5 and 10 km in length, being excavated using a
TBM in alluvial soil below groundwater level (Lovat EPB). The water transported
by these tunnels will arrive at a pumping station near the Rio de la Plata. This
comprises a large shaft 40 m in diameter, the walls of which are being built
using a hydrofraise drilling machine, to a depth of 55 m. These shafts will also
serve as the starting point for excavation of the two tunnels. In addition, the
paper presents the risk management plan and the digital tools used to update
TBM excavation parameters in real time (the Plan for Advance of Tunnel or PAT)
on the basis of terrain data using an GIS, inspections entered in GDMS (GeoData
Master System) software and the creation of a risk committee, more particularly
to deal with critical points during the course of the project.
Mexico City metro The paper by E. Tavera Gutiérrez et al. (ICA INGENERIA) provides a summary
overview of current international practice in the design and dimensioning of
arch segment linings installed to the rear of EPB TBMs in soft soil. The author
bases the paper on the example of the tunnel for Mexico City metro line 12,
bored through plastic clay, with the particularity of a dual lining (arch segments
lined with a formwork concrete lining).
3 - The main technical innovations presented in papers-
The technical innovations in urban tunnels (both those discussed in worksite
feedback referred to above and those in the other 12 specific papers) are pre-
sented below by topic.
Table 3 at the beginning of the report supplies the author references for these
papers, listed by innovation theme. Papers that have not been presented in
chapter 2 with the worksite feedback are presented below. Those already pre-
sented in chapter 2 are simply mentioned as they relate to the innovation dis-
cussed.
3.1 - Innovations relating to TBMs and other mechanisedmeans (sub-topic B1-1)
8 papers relate to sub-topic B1-1, discussing the most recent innovations rela-
ting to TBMs and other mechanised means.
3.1.1 - The 4 papers presented in session B1-1The paper by Dr. Herrenknecht et al. reviews the latest developments in tunnel
boring machines. Progress with regard to TBM design for mixed geological
conditions is illustrated firstly by recent constructions and projects in Singapore.
This city lies on highly diverse soil in which very hard granite, altered granite
and soft soil with water alternate. Experience feedback from five TBMs that
have drilled 48 kilometres of large-diameter main sewers for the city’s water
treatment have made it possible to design better TBMs to construct the metro
CONGRÈS INTERNATIONAL DE LYON 2011 M
* GIS, Geographical Information System
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TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
3.1.1 - Les 4 communications présentées en séance B1-1La communication de Dr. Herrenknecht et al. fait le point sur les évolutions
les plus récentes en matière de tunnelier. Les progrès réalisés en termes de
conception des tunneliers en conditions géologiques mixtes sont d’abord illustrés
par des réalisations et des projets récents à Singapour. Le sous-sol de cette
ville est caractérisé par des terrains fortement hétérogènes avec alternance
de granites très durs, de granites altérés et de sols mous en présence d’eau.
Le retour d’expérience sur cinq tunneliers ayant foré 48 km d’émissaires de
gros diamètre pour le système de traitement des eaux de la ville, a permis
de concevoir des tunneliers plus performants pour la réalisation de la Circle
Line du métro. Aujourd’hui ce sont 7 tunneliers à pression de terre et 4
tunneliers mixtes qui sont en préparation pour la réalisation des 40 km de la
Downtown Line du métro. Est également mentionnée une machine « dual
mode » pouvant basculer d’un mode ouvert à un mode fermé à pression de
boue mis en œuvre pour le Finne Tunnel en Allemagne.
L’auteur présente les dernières frontières technologiques en matière de
tunnelier :
• record de diamètre à 15,6 m pour le tunnelier à pression de terre mis en
œuvre sur le tunnel routier de Sparvo en Italie,
• une galerie d’accès au métro de Saint Petersburg inclinée de 30° sur
l’horizontale, creusée par un tunnelier à pression de terre de 10,7 m de
diamètre,
• et, bien entendu, le record de longueur pour le tunnel de base du Gotthard
avec ses deux tubes de 57 km chacun.
Un exposé de M. de Broissia et al. (BOUYGUES TP) sur l’état d’avancement
du projet TELEMACH, projet de recherche national (de l’ANR), qui met au point
des robots permettant de remplacer les outils sur la roue de coupe d’un
tunnelier à pression de boue (fig. 2). Cette recherche n’en est encore qu’au
stade de la validation expérimentale, mais devrait permettre d’augmenter
considérablement la sécurité de telles opérations de maintenance.
Un exposé de F. Vallon et al. (BOUYGUES TP, CSM BESSAC et DRAGAGE HONG-
KONG) sur la mise au point d’une machine originale « à démonter un tunnel » !
(fig. 3) Cette machine doit être utilisée pour le métro de Hong Kong : il s’agit
de démolir par passes le revêtement d’un tunnel sous air comprimé et de le
remblayer sur une longueur de 130 m qui doit être interceptée par le tunnelier
à pression de boue du prolongement de la ligne.
Circle Line. Today, 7 EPB TBMs and 4 dual-mode TBMs are being prepared to
build 40 km of tunnels for the metro Downtown Line. The paper also mentions
a dual mode machine that can switch from open to EPB mode, used for the
Finne Tunnel in Germany.
The author reviews the new technological frontiers for TBMs:
• a record diameter of 15.6 m for the EPB TBM used for the Sparvo road tunnel
in Italy,
• an access tunnel for the Saint Petersburg Metro with a 30° horizontal incline,
excavated using an EPB TBM 10.7 m in diameter,
• and of course the record-breaking length of the Gotthard base tunnels with
two tubes, each 57 km long.
A presentation by M. de Broissia et al. (BOUYGUES TP) discussed the progress
of TELEMACH, a French national research project carried out by ANR to develop
robots that can replace tools on the cutterhead of slurry TBMs (fig. 2). The
research is only at the experimental validation stage, but should make it possible
to increase the safety of this type of maintenance operation considerably.
CONGRÈS INTERNATIONAL LYON 2011
Figure n°2 - Projet de robot immergé pour la maintenance téléopérée des têtes de coupe de tunnelier (projet TELEMACH, M. de Broissia et al.) / Submerged robot project for remote-controlled maintenance of TBM cutterheads (TELEMACH project, M. de Broissia et al.).
Figure n°3 - Machine à démonter un tunnel (TDM) / Tunnel Dismantling Machine (TDM).
A presentation by F. Vallon et al. (BOUYGUES TP, CSM BESSAC and DRAGAGE
HONG-KONG) deals with the development of an unusual “tunnel dismantling
machine”! (fig. 3) This is to be used in the Hong Kong metro. The plan is to
travel along the tunnel to remove the lining in a compressed-air environment,
filling it for a distance of 130 m, so that it can be intercepted by the EPB TBM
being used to extend the line.
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202 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
Enfin un exposé de D. Lesueur et al. (LHOIST, BALTHAZARD et COTTE, …), non
pas sur une machine à excaver, mais sur la mise au point d’un mortier de
bourrage destiné à remplir le vide annulaire entre les voussoirs et le terrain.
L’adjonction d’une chaux hydratée spéciale, à forte surface spécifique (le
« Proviacal® SP ») permettrait d’atteindre les propriétés requises (pompage sur
longue distance, bon remplissage du vide annulaire, prise sous contrainte, …)
plus avantageusement qu’une chaux standard. Cette formulation a été mise au
point lors du percement du tunnel du Gröne Hart en Hollande. La communication
présente les études complémentaires qui ont été réalisées depuis, notamment
pour la mise au point d’une formulation à utiliser pour la galerie de sécurité du
Fréjus.
3.1.2 - Les 4 autres communications du sous-thème B1-1La communication de P. Schmäh (HERRENKNECHT) présente les dernières inno-
vations en matière de machine à excaver verticalement avec la méthode du
fonçage de puits (machine VSM) (fig. 4). Alors que cette technologie, née en
2003, était initialement limitée à des diamètres restreints, la troisième génération
de machine actuellement disponible permet d’excaver des puits jusqu’à 10 m
de diamètre, de travailler sous des pressions de 8 bars et d’excaver aussi bien
des terrains mous que des roches dures (jusqu’à Rc= 100 MPa). Les applications
les plus éprouvées de cette technologie sont les puits de démarrage et de sortie
des micro-tunneliers (Øi= 6 à 10 m), les puits de ventilation des métros,
Barcelone en particulier (Ø = 4,5 m) et les puits miniers (un exemple est donné
d’un projet impliquant une excavation par VSM jusqu’à 80m de profondeur). La
quatrième génération de machine actuellement en développement prévoit de
porter le diamètre maximal à 16 m.
Diana Pfeff présente une technologie de pose de conduite sans avoir recours
à une tranchée (« trenchless ») développée depuis 2006 par HERRENKNECHT
nommée méthode Direct Pipe® (fig. 5). Cette méthode combine la foration à la
boue par micro-tunnelier directionnel et le fonçage d’un tube jusqu’à des dia-
mètres de 1,5 m. Une des caractéristiques de cette méthode est la possibilité
de retirer le tube et de récupérer le micro-tunnelier en cas de problème. Cette
technologie a maintenant fait ses preuves en particulier sur des projets de pipe-
lines gaziers en Allemagne et aux Pays Bas avec plusieurs passages sous-
fluviaux en diamètre 1,2 m, ainsi que sous des canaux et des remblais ferro-
viaires ou routiers. On notera que la méthode atteint des vitesses d’avancement
supérieures à 10 m/h.
Lastly, a presentation by D. Lesueur et al. (LHOIST, BALTHAZARD and COTTE,
etc.), deals not with an excavating machine but with the development of a
packing mortar to fill the ring vacuum between arch segments and the soil.
Adding special hydrated lime with a high specific surface area (“Proviacal®
SP”) makes it possible to achieve the required properties (long-distance pum-
ping, proper filling of the ring vacuum, setting under stress, etc.) more satis-
factorily than using standard lime. This formulation was developed during
excavation of the Gröne Hart tunnel in the Netherlands. The paper presents the
additional studies carried out since then, particularly the development of a
formulation to be used for the Fréjus safety tunnel.
3.1.2 - The other 4 papers in sub-topic B1-1The paper by P. Schmäh (HERRENKNECHT) presents the latest innovations in
vertical excavation machines, including the Vertical Shaft Sinking machine or
VSM. (fig. 4) First devised in 2003, this technology was initially restricted to
small diameters. However, the third generation of machine now available allows
shafts up to 10 m in diameter to be excavated at pressures of up to 8 bar. This
can be used in soft ground as well as hard rock with yield strengths of up to
100 MPa. Most experience of this technology has been for start and end shafts
for micro-tunnelling machines, with diameters of between 6 and 10 m; metro
ventilation shafts, particularly in Barcelona (with a diameter of 4.5 m); and mine
shafts (one example given concerns a project for VSM excavation to a depth
of 80 m). The fourth generation machines currently under development should
achieve maximum diameters of 16 m.
CONGRÈS INTERNATIONAL DE LYON 2011 M
Figure n°4 - Une machine à forer des puits (P. Schmäh, Herrenknecht) / VSM (P. Schmäh, Herrenknecht) - shaft sinking machine.
Figure n° 5 - Direct Pipe® Method (D. Pfeff, Herrenknecht) / Direct Pipe® Method (D. Pfeff, Herrenknecht)
Diana Pfeff presents a trenchless technology for installing pipes that has been
developed by HERRENKNECHT since 2006, known as the Direct Pipe® method.
(fig. 5). This combines slurry drilling by directional micro-tunnelling machine with
pipe driving for diameters of up to 1.5 m. One of the characteristics of this method
is the possibility of withdrawing the tube and recovering the micro-tunnelling
machine in the event of a problem. The technology has now been tried and tested,
particularly on gas pipelines in Germany and the Netherlands, including 1.2 m
runs beneath a number of rivers, as well as beneath canals and rail and road
embankments. The method has achieved rates of progress in excess of 10 m/h.
The two other papers in this sub-topic, by E. Fornari et al. (GEODATA) in Buenos
Aires and N. Berthoz et al. (CNRS and CETU) for a 1g scale model, have been
summarised in chapter 2 paragraph 3.6.1.
Les deux autres communications de ce sous-thème, celle de E. Fornari et al.
(GEODATA) à Buenos Aires et celle de N. Berthoz et al. (CNRS et CETU) - modèle
réduit non centrifugé - ont été résumées respectivement au chapitre 2 et au
paragraphe 3.6.1.
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TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
3.2 - Innovations concernant les moyens d’auscultation et lessystèmes centralisés permettant de piloter les excavations
Plusieurs communications sur les retours de chantier ont décrit le dispositif
d’auscultation qui y ont été mis en œuvre. (Toulon, Lyon ligne B, Paris L12,
Tunnel des Oudayas à Rabat, Rainier III à Monaco, …). Parmi ces dispositifs,
les théodolites automatisés sont de plus en plus utilisés, notamment dans les
zones à risques (Toulon avec notamment le système CENTAURE©, Paris L4,
Rainier III à Monaco, …). Les mesures sont enregistrées automatiquement sur
une base de données, consultable par internet. Les mesures sont traitées en
temps réel et le plus souvent même un système d’alerte automatique envoie
des SMS en cas de dépassement de seuils prédéfinis. La base de données s’ap-
pelle GEOSCOPE© (de SolData) à Toulon, GDMS (GeoData Master System) à
Buenos Aires, ou encore eSDT à Barcelone ligne 9.
Le dispositif COTETA est décrit dans la communication de L. Avallone et al.
(BOUYGUES TP) (fig. 6). Il s’agit de réaliser un forage dirigé horizontal au dessus
de la voûte du futur tunnel et d’y installer un dispositif de mesure qui permet
d’obtenir la courbe de tassement au niveau du forage avant et après le front
de taille. Deux dispositifs ont été développés, le premier avec un câble à fibres
optiques, le deuxième avec une chainette instrumentée. Ce système permet
d’anticiper les tassements de surface et d’adapter en temps réel les paramètres
d’excavation aux conditions réellement rencontrées, garantissant ainsi la sécu-
rité des creusements même dans les environnements urbains complexes.
3.2 - Innovations relating to inspection methods and centralised systems to manage excavations
Several papers provided feedback from worksites describing the inspection
methods used. (Toulon, Lyon line B, Paris L12, Les Oudayas tunnel, Rabat, Rainier
III in Monaco, etc.). Automated theodolites are being increasingly used in these
solutions, particularly in high-risk areas (e.g. Toulon with the use of the CEN-
TAURE© system, Paris L4, Rainier III in Monaco, etc.). Measurements are auto-
matically logged in a database that can be consulted online, and processed in
real time. In most cases, an alert system sends a text message if a pre-defined
threshold is exceeded. The databases involved are GEOSCOPE© (by SolData)
in Toulon, GDMS (GeoData Master System) in Buenos Aires, and eSDT for Bar-
celona line 9.
The COTETA system has been described in the paper by L. Avallone et al.
(BOUYGUES TP) (fig.6). This involves drilling a directed horizontal borehole above
the arch of the future tunnel to install a measurement system. This provides
the settlement graph during drilling, both before and after the cutting face. Two
systems have been developed, one using fibre optic cable, the other with an
instrumented chain. The system makes it possible to anticipate surface settle-
ment and adjust excavation parameters to actual conditions in real time, thus
ensuring the safety of excavations even in complex urban environments.
CONGRÈS INTERNATIONAL LYON 2011
Le suivi en temps réel des mesures d’auscultation (fig. 7) permettent d’anticiper
la réaction du terrain aux excavations et d’adapter, soit les paramètres de consigne
lorsqu’il s’agit d’excavation au tunnelier (Buenos Aires et le « PAT Method », Bar-
celone ligne 9, …), soit la qualité et les quantités de soutènement à mettre en
œuvre lorsqu’il s’agit d’excavation en méthode conventionnelle (Toulon, tunnel
des Oudayas à Rabat, galeries de liaison de l’îlot Rainier III à Monaco, …).
La communication de F. Melãneo et al. (métro de Lisbonne) déjà citée au para-
graphe 2.1 traite au contraire des dispositions à prendre lorsque ni reconnais-
sances ni auscultation de surface ne sont autorisées dans la zone de l’aéroport.
Real-time monitoring of inspection measurements (fig. 7) mean that the reaction
of soil to excavations can be anticipated. The target values can be adjusted for
TBM excavation (as in Buenos Aires with the ‘PAT Method’ and for Barcelona
line 9, etc.). For conventional excavation (as in Toulon, the Les Oudayas tunnel
in Rabat, the Rainier III connecting tunnels in Monaco, etc.) the quality and
quantity of support to be used can be modified.
On the other hand, the paper by F. Melãneo et al. (Lisbon metro), referred to
above in paragraph 2.1, deals with the measures to be taken when no surface
inspection or surveying is possible, here in the case of an airport zone.
Figure n°6 - Projet COTETA (L. Avallone et al.) – Forage dirigé au dessus d’un tunnel à construire permettant de mesurer le tassement au passage du tunnelier,soit par des fibres optiques disposées dans le forage, soit par le passage d’une
navette mesurant une chainette d’inclinomètres / COTETA project (L. Avallone et al.) – Directional drilling above a future tunnel to measure
settlement as the TBM passes, either using fibre optic cable in the borehole or a shuttle measuring an inclinometer array.
Figure n°7 - Schéma de fonctionnement d’un systèmed’auscultation (A. Panciera et al.) /Schematic decision-making diagram.
Instrument d’auscultation / Inspection instruments
Centrale d’acquisition et gestion des données / Data acquisition and processing unit
Analyse automatisée - Respect des seuils établis / Automated analysis - Keeping within defined thresholds
Analyse manuelle : - Contôle de tendances - Plausibilité - Corrélation avec travaux / Manual analysis : - Checking trends - Plausibility - Correlation with works
Alarme (e-mail, SMS) / Alert (e-mail, text message)
Centre décisionnel (Maître d’ouvrage, Maître d’œuvre, Entreprise et ing. du projet) : - Arrêt des travaux - Mesures correctives - Révision des seuils - Inspection des lieuxDecision-making (Project Owner, Project Manager, Contractor, project engineer) :-Halting works -Corrective measures - Adjustment of thresholds - Site inspection
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204 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
3.3 - Analyse du risque et les étapes du contrôle et de la protection des avoisinantsLa communication de F. Marin et al. (BUREAU VERITAS), déjà citée en 2.1, est
entièrement dédiée à la méthodologie appliquée à Toulon pour assurer la
surveillance du bâti, depuis l’enquête réalisée sur les constructions afin d’évaluer
le tassement différentiel que chacune est capable de supporter, en passant par
le suivi de l’auscultation, le recensement des dommages et leurs réparations.
La communication de Ph. Moyal et al. présentée aussi en 2.1, traite également
assez en détail les procédures suivies pour le bâti du prolongement de la
ligne 12.
3.4 - Méthodes de prévention et de remédiationLes traitements de terrain depuis la surface tels qu’injections ou jet grouting
sont abordés par plusieurs communications :
3.3 - Risk analysis and stages in controlling and protecting immediate surroundingsThe paper by F. Marin et al. (BUREAU VERITAS), referred to above at 2.1, is
given over in its entirety to the method used in Toulon to monitor buildings,
from the survey of the buildings to assess the differential settlement they were
capable of withstanding through to inspection, damage assessment and repairs.
Similarly, the paper by Ph. Moyal et al., also presented at 2.1, goes into quite
some detail about the procedures used for buildings along the line 12
extension.
3.4 - Preventive and curative methodsA number of papers discuss soil treatment from the surface by means of
injection, jet grouting and so on.
• pour le prolongement de la ligne 12 du métro parisien (P. Moyal et al. cité en
2.1), au droit des fondations des piles des viaducs de l’échangeur de l’auto-
route A1 à la Porte de la Chapelle, le tunnelier est passé au travers d’un terrain
préalablement traité par jet grouting (figure n°8),
• à Séville (C. Otéo et al. cité en 2.1), les fondations d’immeubles sont isolées
du tunnel par un écran constitué de deux lignes de colonnes de jet (figure
n°9),
• d’autres traitements sont décrits pour le prolongement de la ligne 4 du métro
parisien à Montrouge (B. Bizon et al. cité en 2.1) notamment le traitement
des carrières anciennes au travers desquelles a dû passer le tunnel.
Les traitements depuis le tunnel et en particulier depuis le front sont couram-
ment utilisés en site urbain, tels que voûte parapluie, renforcement de terrain,
et/ou boulonnage du front, car ils permettent non seulement d’assurer la stabilité
du front, mais de plus contribuent à réduire les tassements de surface (voir
Toulon, P. Marguet et al., N. Dupriez et al., Séville, C. Oteo et al., Lisbonne,
M. Menezes et al.). Voûte parapluie et micropieux ont été utilisés à Monaco
(R. Vallentin et al.).
La méthode Perforex® a été utilisée pour la première partie du prolongement
de la ligne 4 du métro parisien, notamment pour le passage sous le boulevard
périphérique avec très peu de couverture (B. Bizon et al. déjà cité).
• for Paris metro line 12 extension (P. Moyal et al. discussed at 2.1), for the
foundations of the viaduct piles for the A1 junction at Porte de la Chapelle,
the TBM travelled through soil that had been previously treated by jet grouting
(figure 8),
• in Seville (C. Otéo et al. discussed at 2.1), building foundations were isolated
from the tunnel by a curtain consisting of two lines of jet grouting columns
(figure 9),
• other treatments are described relating to the extension of Paris metro line
4 in Montrouge (B. Bizon et al. discussed at 2.1), including former quarry
workings crossed by the tunnel.
Treatments from the tunnel, and more particularly from the cutting face, are
often used in urban environments. These include umbrella arches, soil reinfor-
cements and/or bolting the face. They enable the cutting face to be stabilised
and help keep surface settlement to a minimum (as in the case of Toulon,
P. Marguet et al., N. Dupriez et al., Seville, C. Oteo et al., Lisbon, M. Menezes
et al.). Umbrella arches and micro-piles were used in Monaco (R. Vallentin
et al.).
The Perforex® method was used for the first part of the Paris metro line 4 exten-
sion, particularly for the section running beneath the ring road with very little
overburden (B. Bizon et al. referred to above).
CONGRÈS INTERNATIONAL DE LYON 2011 M
Figure n°8 - Jet grouting ligne 12 Paris (P. Moyal et al.) / Jet grouting on Paris line 12 (P. Moyal et al.).
Figure 9 - Jet grouting in Seville (C. Oteo et al.) / Jet grouting in Seville (C. Oteo et al.).
193_218Coly_Mise en page 1 11/06/12 09:34 Page204
205
M
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
La communication de A. Panciera et al. déjà
citée, décrit en détail les reprises en sous-œuvre
qui furent pratiquées sous les fondations des
bâtiments historiques (figure n°10) et les
murailles de la Kasbah à Rabat (tunnel des
Oudayas). D’autres reprises en sous-œuvre ont
été décrites par P. Moyal et al. pour la ligne 12
du métro parisien.
A Séville, le fond du lit du Quadalquivir a été étanché sur une certaine longueur
pour permettre au tunnelier à pression de terre de passer dans les alluvions
perméables sous le fleuve (figure n° 11).
CONGRÈS INTERNATIONAL LYON 2011Figure n°10 - Passage du tunnel desOudayas sous les bâtiments historiques nécessitant des reprises en sous-œuvre(A. Panciera et al.) / The Les Oudayastunnel where it runs beneath the historic buildings for which subsurfacework was required (A. Panciera et al.).
Figure 11 - Etanchement du fond du Quadalquivir afin d’allonger le chemin des percolations (C. Oteo et al.) / Waterproofing theGuadalquivir riverbed to lengthen the percolation route (C. Oteo et al.).
Figure n°12 - Plateforme du dispositif des injections de compensation à Toulon(F. Marin et al., voir aussi le résumé de la communication de A. Guilloux et al. en 2.1) / Toulon: compensation injection programme (F. Marin et al., see also the summary of the paper by A. Guilloux et al. at 2.1)
Figure n°13 - Tunnelier pénétrant dans le bouchon étanche en vue d’une intervention
hyperbare / TBM entering the watertight plugfor an hyperbaric operation.
A Toulon, il a fallu procéder sous un immeuble à des injections de compensation : In Toulon, compensation injection had to be carried out beneath a block of flats:
A Barcelone, réalisation d’un « bouchon »
en jet-grouting et injections pour permettre
une intervention au front en condition hyper-
bare (C. Deulofeu)
In Barcelona, a jet-grouting “plug” was built to enable work to be carried out
in a compressed-air environment (C. Deulofeu).
The paper by A. Panciera et al. discussed
above offers a detailed description of sub-
surface work on the foundations of the his-
toric buildings and walls (figure 10) of the
Kasbah in Rabat for the Les Oudayas tun-
nel. Other subsurface works are described
by P. Moyal et al., relating to Paris metro
line 12.
In Seville, the Guadalquivir riverbed was waterproofed along part of its length
to enable an EPB TBM to pass beneath the river in permeable alluvial soil (figure
no. 11).
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206 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
3.5 - Le dimensionnement des ouvrages en site urbain
3.5.1 - Stabilité du front de tailleTrois communications traitent de la stabilité au front des tunnels :
• la communication de R. Camposinhos et al. propose d’aborder le problème
sous l’angle d’une analyse de risque combinant modèle analytique simple de
stabilité avec une approche probabiliste de type Monte Carlo et une classifi-
cation de la sévérité des conséquences,
• celle de P. Oreste et al. étudie l’influence du boulonnage au front sur la stabilité
et propose une méthode de dimensionnement des boulons (densité et longueur)
basée sur un modèle analytique développé par les auteurs et validé par com-
paraison à des calculs aux éléments finis 3D sur les cas particuliers des tunnels
routiers de Toulon et de Pech-Brunet,
• celle de N. Berthoz et al. présente une étude expérimentale de stabilité de
front, menée sur un modèle réduit non centrifugé de tunnelier à pression de
terre, mettant en œuvre une instrumentation forte du massif de sol avec
capteurs de déplacement et de contrainte.
Dans les deux premières communications, les comparaisons entre modèles
analytiques simples et modèles aux éléments finis révèlent qu’il est difficile, pour
une configuration donnée, de déterminer a priori le mécanisme de rupture qui
contrôle la stabilité du front ; or les divers modèles analytiques présentés
(Anagnostou et Kovari, Sozio et Negro, Oreste et Dias), postulant des mécanismes
de rupture différents, donnent des résultats divergents. Par ailleurs,
R. Camposinhos et al. mettent en lumière l’influence du modèle constitutif de
sol sur le mode de rupture obtenu par calcul aux éléments finis.
C’est dans ce contexte que les travaux expérimentaux de N. Berthoz et al.
apportent un éclairage nouveau. Les mécanismes de rupture observés au front
sont variés et se caractérisent par :
• une remontée de fontis conique prenant sa source en clé en terrains purement
frottant,
• une rupture locale de type spirale logarithmique remontant à 0,3D devant et à
0,1D au dessus du front pour les terrains cohérents,
• et un mécanisme de trappe remontant à la surface (similaire au mécanismes
des modèles analytiques A&K ou O&D) dans le cas d’un front creusé en terrain
purement frottant surmonté par une couche cohérente.
3.5.2 - Dimensionnement au séismeLa communication de R. Taherzadeh et al. présente une étude de la réponse sis-
mique des ouvrages cadres implantés à faible profondeur dans des sols
compressibles et au voisinage d’un substratum rigide. L’effet d’une onde de cisail-
lement sur un ouvrage cadre dans le plan de la section droite est étudié par calcul
aux éléments finis dynamique avec modèle de terrain visco-élastique. Les résultats
sont comparés aux méthodes de calcul simplifiées
usuellement adoptées pour le dimensionnement de
tels ouvrages, à savoir les modèles pseudo-sta-
tiques proposées par l’AFTES et par Wang. L’auteur
conclut que les modèles pseudo-statiques fournis-
sent une bonne approximation pour les sollicitations
sismiques dans les ouvrages cadres à faible pro-
fondeur, à l’exception des moments dynamiques
donnés par l’AFTES dans le cas d’une structure
flexible qui apparaissent surestimés.
3.5 - Design of tunnels in urban environments
3.5.1 - Cutting face stabilityThree papers deal with the issue of tunnel cutting face stability:
• the paper by R. Camposinhos et al. suggests approaching the problem in
terms of risk analysis, combining a standard stability analysis with a Monte
Carlo approach to probability and then ranking the severity of the conse-
quences,
• the paper by P. Oreste et al. studies the influence of bolting at the cutting
face on stability and suggests a method for sizing bolts (in terms of both
density and length) based on an analytical model developed by the authors
and validated by comparison with 3D finite elements from the Toulon and
Pech-Brunet road tunnels,
• the paper by N. Berthoz et al. presents an experimental study of cutting face
stability using a 1g scale model of an EPB TBM. This used extensive
instrumentation of the soil formation including both displacement and stress
sensors.
In the first two papers, comparison of standard analytical models and
finite-element models show that for a given configuration, it is difficult to
establish an a priori determination of the failure mechanism that governs cutting
face stability. The various analytical models discussed (Anagnostou & Kovari,
Sozio & Negro, Oreste & Dias) assume different failure mechanisms and
produce highly divergent results. Moreover, R. Camposinhos et al. highlight
the influence of the constitutive soil model on the failure mode predicted by
FEM calculation.
The experimental work by N. Berthoz et al. sheds new light on this field. Failure
mechanisms at the cutting face are varied and may be defined as follows:
• conical surface subsidence starting at the crown for solely frictional soil,
• local log-spiral failure reaching 0.3D in front of the cutting face and 0.1D
above it in coherent soil,
• ‘trapdoor’ type failure affecting the surface (similar to the mechanisms in the
A&K and O&D analytical models) in the case of a cutting face excavated in
solely frictional soil beneath a coherent layer.
3.5.2 - Earthquake designThe paper by R. Taherzadeh et al. presents a study of the seismic response
of major infrastructures at shallow depths in compressible soil near rigid
bedrock. The effect of a shear wave at right angles to a major infrastructure is
studied using a dynamic finite element calculation and a visco-elastic soil
model. The results are compared to the simplified calculation methods
customarily used to design such structures: the pseudo-static models proposed
by AFTES and by Wang. The author concludes that pseudo-static models are
a good approximation for seismic stress on major
infrastructures at shallow depths, except for the
dynamic moment values supplied by AFTES for
a flexible structure, which appear to be over-
estimated.
CONGRÈS INTERNATIONAL DE LYON 2011 M
Figure n°14 - Calcul au séisme d’une tranchée couverte / Earthquake design for a covered trench.
193_218Coly_Mise en page 1 11/06/12 09:34 Page206
207
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TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
3.5.3 - Divers sur les méthodes de dimensionnementLa pratique du dimensionnement a été abordée dans plusieurs communications
de retour de chantier, dont Toulon (P. Autuori et al.), Lisbonne (M. Menezes et
al.), Mexico (E. Tavera Gutiérrez et al.) déjà citées.
Le calcul des tassements de surface par la méthode des éléments finis proba-
bilistes en fonction notamment des caractéristiques de terrain et de leur variabilité
spatiale est abordé dans la communication de J. Bilé Serra et L. Miranda du
LNEC de Lisbonne.
3.6 - Utilisation de l’explosif en site urbain
L’explosif a été utilisé à Monaco pour excaver la galerie de liaison de l’îlot Rainier
III qui passe dans le rocher sous un tunnel routier et sous un parking, tous deux
en exploitation. Voir les deux communications déjà citées en 2.1 dont celle de
P. Libois et al. qui est dédiée aux travaux de minage qui y furent réalisés, ainsi
que celle plus générale de R. Vallentin et al. qui donne des informations
complémentaires sur ce sujet.
L’explosif a également été utilisé pour creuser le puits Orsel au métro de Lyon
(S. Ghozayel et al., voir en 2.2).
3.5.3 - Miscellaneous papers on design methodsDesign practices are discussed in a number of worksite feedback papers
already referred to, including Toulon (P. Autuori et al.), Lisbon (M. Menezes et
al.), Mexico City (E. Tavera Gutiérrez et al.).
Calculating surface settlement using the probabilistic finite element method on
the basis of soil characteristics and their spatial variability is discussed in the
paper by J. Bilé Serra and L. Miranda from LNEC, Lisbon.
3.6 - Using explosives in an urban environment
Explosives were used in Monaco to excavate the Rainier III link tunnel. This
runs through rock beneath a road tunnel and a car park, both in use. See the
two papers already quoted at 2.1, including that by P. Libois et al., devoted
to the explosives work carried out there, and the more general paper by
R. Vallentin et al., which provides additional information on the subject.
Explosives were also used to
excavate the Orsel shaft for
the Lyon metro (S. Ghozayel
et al., see 2.2).
CONGRÈS INTERNATIONAL LYON 2011
Figure n°15 - Détonateur électronique – DAVEYTRONIC III / DAVEYTRONIC III electronic detonator.
3.7 - General methods, attack points, keeping to schedules
For the Algiers and Lisbon metros, attack points for stations and tunnels had to
be redesigned to save time and keep to schedule.
4 - Conclusions-
The many papers for topic B1 show that tunnel construction techniques
are still progressing in every field, more particularly in urban environ-
ments with their significant and specific issues. The following points
may be noted:
Controlling risks, particularly surface settlement and protecting
buildings, is achieved first and foremost by extensive surveying, as well
as by inspection and monitoring of the tunnel and its surroundings, with
the automation of some measurements. Today, it is vital for all this data
to be centralised to enable the worksite to be managed in real time,
whether to adjust TBM target values or, for conventional excavation, to
adjust supports and reinforcements to the geological and hydrogeolo-
gical conditions actually encountered.
Organising worksites in the confined spaces of cities, keeping distur-
bances to a minimum and keeping to schedule are all fields in which
there is plenty of scope for research into further improvements.
Methods used for prevention, sub-surface works and corrective methods
3.7 - Méthode générale, attaques, respect du planning
Au mètro d’Alger, ainsi qu’au métro de Lisbonne, il a fallu repenser les attaques
des stations et des tunnels pour gagner du temps et respecter les délais.
4 - Conclusions-
Les nombreuses communications du thème B1 montrent que les
techniques de construction des tunnels continuent de se perfectionner
dans tous les domaines et particulièrement en site urbain où les enjeux
sont importants et spécifiques. On pourra retenir les points suivants :
La maitrise des risques notamment ceux de tassements de surface et
la protection du bâti se font tout d’abord grâce à des reconnaissances
approfondies, puis grâce au suivi et à l’auscultation de l’ouvrage et de
ses avoisinants, puis à l’automatisme de certaines mesures. Il est indis-
pensable maintenant de centraliser l’ensemble de ces données pour
permettre le pilotage du chantier en temps réel, que ce soit pour régler
les paramètres de consigne du tunnelier, ou, dans le cas d’excavation
en mode conventionnel, pour adapter les soutènements et les renforce-
ments aux conditions géologiques et hydrogéologiques réellement
rencontrées.
L’organisation du chantier dans les espaces réduits que laissent les
villes, la réduction des nuisances ainsi que le respect du planning sont
193_218Coly_Mise en page 1 11/06/12 09:34 Page207
208 M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°231 - Mai/Juin 2012
when problems arise in spite of all the precautions taken must be adjus-
ted to each particular situation. A certain degree of inventiveness is
always called for.
Lastly, the number of papers supplying worksite feedback presented
together by the various parties involved highlight the growing interest,
particularly for difficult urban environments, in achieving close colla-
boration between contractors, project owners and project managers.
This is possible only within the framework of a balanced and transparent
contractual relationship – the subject of topic E, “project financing and
contracts”. t
CONGRÈS INTERNATIONAL DE LYON 2011 M
les domaines dans lesquels peuvent encore bien s’exercer les
recherches d’amélioration.
Les méthodes de prévention, les reprises en sous-œuvre, et les
méthodes de remédiation lorsque les désordres surviennent malgré tout,
sont à adapter à chaque situation particulière, pour lesquelles il convien-
dra toujours d’être inventif.
Enfin le nombre de communications de retour d’expérience de chantier
qui ont été présentées en commun par les différents acteurs du projet
soulignent l’intérêt grandissant qu’il y a à rechercher, et particulièrement
dans les conditions difficiles des sites urbains, une collaboration étroite
entre l’Entreprise, le Maître de l’Ouvrage et le Maître d’Œuvre, et qui
n’est possible que dans le cadre d’une relation contractuelle équilibrée
et transparente, ce qui est développé dans le thème E, « financement et
contractualisation des projets ». t
Laurent AVALLONEBouygues Travaux Publics
COTETA : contrôle des tassements en temps réel
COTETA: settlement monitoring in real time
Francis VALLONBouygues Travaux Publics
1 - Introduction-
1.1 - Tunnel construction using tunnel boring machines
Building tunnels in urban environments involves minimizing
disturbance to the soil surface. This means keeping
settlement to a minimum.
The usual means of achieving this is to maintain soil
pressure during and after tunnel construction. Tunnel boring
machines (TBMs) are capable of cutting and supporting the
excavation and are used in these circumstances.
1 - Introduction-
1.1 - Construction de tunnel avec des tunneliers
La construction de tunnel en milieu urbain nécessite de
perturber le moins possible la surface du sol. Ce qui implique
que les tassements doivent être limités.
La méthode habituelle pour y parvenir est de maintenir la
pression du terrain pendant et après la construction du
tunnel. Les tunneliers (TBM), capables d’assurer les fonc-
tions d’abattage et de soutènement de l’excavation, sont
alors utilisés dans ces situations.
Figure 1 - Tunnelier de Groene Hart / Groene Hart TBM.
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