Comment contrôle-t-on l'étanchéité, le montage et l'injection après le revêtement des voussoirs ?

Les étanchéité, montage et injection après le revêtement des voussoirs Ils sont contrôlés au moyen d’une procédure intégrée qui vérifie les joints, les tolérances, la séquence de montage, la pression d’eau, la mise en place des anneaux, la compression des joints d’étanchéité, la poussée des vérins, l’alignement, les dommages sur les bords, la pression et le volume d’injection dans l’arrière-face, le remplissage de l’espace annulaire, les déformations, les fuites et les registres de qualité. L’objectif est que l’anneau de voussoirs soit correctement fermé, soutenu, étanchéifié et confiné par le remblai arrière, afin d’éviter les fuites, les vides, les fissures, les tassements ou les pertes de durabilité.

Dans les projets de tunnel segmentaire Lorsqu'ils sont réalisés à l'aide d'un tunnelier, ces contrôles doivent être planifiés dès la conception structurelle de l'anneau, car l'étanchéité ne dépend pas uniquement du joint en élastomère : elle dépend également de la géométrie des voussoirs, des tolérances, de la pression de l'eau, de la qualité du montage, de la propreté des joints, de la force de compression, de l'injection dans le dos des voussoirs et de la gestion des incidents.

1. Contrôle de l'étanchéité de la couronne de voussoirs

L'étanchéité est principalement assurée par des joints en élastomère comprimés entre les voussoirs et entre les anneaux consécutifs. Pour qu'ils fonctionnent correctement, les surfaces de contact doivent être propres, les tolérances doivent être respectées et la compression du joint doit être suffisante pour résister à la pression d'eau prévue.

Les éléments suivants sont contrôlés :

• Type et profil du joint en élastomère.
• Compatibilité avec la pression de l'eau.
• Nettoyage des logements.
• Position correcte du joint.
• Absence de coupures, de torsions ou de déplacements.
• Compression minimale de conception.
• Tolérances dimensionnelles des voussoirs.
• Contact entre les faces.
• Ouverture des assemblées.
• Rotation relative entre les voussoirs.
• Dommages sur les bords.
• Compatibilité avec les connecteurs et les boulons.
• Étanchéité des joints longitudinaux et circonférentiels.
• Enregistrement des fuites pendant l'avancement et l'exploitation.

L'étanchéité doit être vérifiée en même temps que le Conception structurelle de l'anneau de voussoirs pour un tunnel creusé au tunnelier (TBM), car la géométrie, l'assemblage et la déformation de l'anneau agissent de concert.

2. Contrôle du montage des voussoirs

Le montage s'effectue à l'intérieur du bouclier du tunnelier à l'aide de l'érigeur, en plaçant les voussoirs dans l'ordre prévu jusqu'à ce que l'anneau soit fermé par le voussoir clé. Un montage défectueux peut compromettre l'étanchéité, la géométrie, la durabilité et la capacité structurelle.

Les éléments suivants sont contrôlés :

• Ordre de montage correct.
• Identification de l'anneau et des voussoirs.
• Orientation de chaque pièce.
• Position de la voûte clé.
• Nettoyage des surfaces de contact.
• État des joints en élastomère.
• Emboîtement des connecteurs ou des boulons.
• Tolérances radiales et longitudinales.
• Alignement de la bague.
• Ovalisation.
• Dommages survenus lors du levage.
• Ébréchures dans les angles.
• Couple de serrage ou de blocage, le cas échéant.
• Contact avec des chats agressifs.
• Registre des incidents.

Critères d'acceptation lors du montage

Le contrôle doit définir des limites claires pour :

• Ouverture maximale des joints.
• Déplacement entre les voussoirs.
• Désalignement entre les anneaux.
• Dommages admissibles sur les bords.
• Fissures visibles.
• Position des joints.
• Compression minimale du joint.
• Tolérances des bagues.
• Réparations autorisées.
• Nécessité de remplacer une voussoir.

Un critère d'acceptation ambigu entraîne des décisions prises à la va-vite sur le terrain, où les délais opérationnels et le rythme des avancées pèsent sur la qualité.

3. Poussée des vérins et protection de la bague

Au fur et à mesure de l'avancement, les vérins du tunnelier transmettent une charge à l'anneau qui vient d'être mis en place. Cette charge doit rester dans les limites prévues par la conception et être correctement répartie.

Sont examinés :

• Force de poussée totale.
• Distribution par chats.
• Position des patins.
• Contact concernant les zones aménagées.
• Excentricité.
• Dommages locaux.
• Écrasement.
• Fissuration.
• Déplacement des anneaux.
• Effet des corrections de guidage.
• Enregistrement des charges par cycle.

Si les chats exercent une pression de manière excentrée ou sur une zone endommagée, cela peut entraîner l'apparition de fissures, d'écaillures, l'écartement des joints ou une perte d'étanchéité.

4. Injection dans l'intrados : fonction et contrôle

L'injection de dos de voûte comble l'espace annulaire entre le sol excavé et la face extérieure de l'anneau de voussoirs. Elle a pour fonction d'assurer un soutien précoce au revêtement, de limiter les tassements, d'éviter la formation de vides, d'améliorer le contact entre le sol et l'anneau et de stabiliser le milieu environnant.

Les éléments suivants sont contrôlés :

• Type de mortier ou de coulis.
• Durée de malaxabilité.
• Résistance initiale.
• Résistance finale.
• Viscosité ou fluidité.
• Pression d'injection.
• Volume injecté.
• Débit.
• Points d'injection.
• Séquence d'injection.
• Pertes au sol.
• Retours.
• Remplissage efficace de l'anneau.
• Compatibilité avec la vitesse d'avance.
• Enregistrement par anneau.

5. Pression d'injection : équilibre critique

La pression d'injection doit être suffisante pour remplir l'espace annulaire, mais pas au point de déformer l'anneau, d'ouvrir les joints, de déplacer les voussoirs, de provoquer des soulèvements ou d'entraîner des fuites dans le sol.

Une pression insuffisante peut entraîner :

• Des trous derrière le revêtement.
• Sièges en surface.
• Perte de confinement.
• Déformations de l'anneau.
• Augmentation des infiltrations d'eau.
• Répartition défavorable des charges.

Une pression excessive peut entraîner :

• Ouverture des assemblées.
• Infiltration de coulis dans le tunnel.
• Déformation de l'anneau.
• Soulèvements.
• Fracturation du sol.
• Perte de mélange par des voies préférentielles.
• Dommages au niveau des joints en élastomère.

C'est pourquoi la pression et le volume doivent être interprétés conjointement. Un volume élevé associé à une faible pression peut indiquer une fuite dans le sol ; une pression élevée associée à un faible volume peut indiquer un blocage, un mélange trop rigide ou un manque de communication dans l'espace annulaire.

6. Contrôle des fuites

Les fuites peuvent être dues à des joints mal serrés, à des joints d'étanchéité endommagés, à des écaillures, à des défauts de fabrication, à une déformation de la bague, à une pression d'eau supérieure à celle prévue ou à une injection défectueuse.

Il faut enregistrer :

• Emplacement exact.
• Type de filtration.
• Débit estimé.
• Anneau endommagé.
• Joint endommagé.
• Pression de l'eau.
• État du joint.
• Dommages visibles.
• Évolution dans le temps.
• Mesures correctives.
• Résultat de la réparation.

Les réparations peuvent inclure une étanchéification localisée, des injections secondaires, l'application de résines, la réparation de joints, le traitement des fissures ou la mise en place de mesures de drainage temporaire, selon le cas et les critères du projet.

7. Auscultation et suivi

Le contrôle du montage et de l'injection est complété par un suivi géométrique et géotechnique.

Cela peut inclure :

• Convergences de l'anneau.
• Ovalisation.
• Levées ou assis-debout au sol.
• Pressions d'eau.
• Rapports d'avancement.
• Avancement du tunnelier.
• Pression frontale.
• Pression d'injection.
• Volume de coulis par anneau.
• Problèmes de montage.
• Fuites.
• Contrôle de l'alignement.
• Inspection visuelle systématique.
• Photos ou vidéo.
• Rapports quotidiens de qualité.

Dans les zones urbaines, sous les réseaux de services publics, les voies ferrées, les routes ou les ouvrages sensibles, la surveillance des injections et des déformations est essentielle pour démontrer la maîtrise des risques.

8. Problèmes courants et mesures correctives

Informations nécessaires à l'étude du projet

Pour définir le contrôle de l'étanchéité, du montage et de l'injection après le revêtement des voussoirs, il convient de fournir les informations suivantes : le diamètre du tunnel, la géométrie de l'anneau, le nombre de voussoirs, la largeur de l'anneau, l'épaisseur, le type de joint élastomère, la pression de l'eau, les tolérances de fabrication, les critères d'ouverture des joints, système de raccords, type de tunnelier, poussée des vérins, répartition des charges, pression au front de taille, espace annulaire, type de coulis, résistance requise, temps de prise, pression d’injection, volume théorique par anneau, points d’injection, géotechnique, perméabilité, couverture, niveau phréatique, sensibilité de la surface, critères de tassement, plan de surveillance, procédure de réparation, registres de qualité et critères d’acceptation.

Appel à l'action : Demander un contrôle technique d'étanchéité, montage et injection de voussoirs pour tunnels creusés au tunnelier (TBM) avant de finaliser les joints, les tolérances, le coulis, la pression d'injection, le contrôle du montage ou la documentation relative à l'appel d'offres.