A micro-tunnel dans un front mixte de terre et de roche Elle s'effectue en sélectionnant une foreuse-tunnel, une tête de coupe et des paramètres d'avance permettant de travailler avec des matériaux de résistance différente au sein d'une même section. L'essentiel est de contrôler la stabilité du front de taille, d'éviter les déviations, de gérer les variations brusques de couple et de poussée, et de réduire l'usure des outils pendant le creusement.
Dans les projets de le fonçage de tuyaux o le microtunnelage dans les applications terrestres et souterraines, les fronts mixtes nécessitent une étude géotechnique plus précise que les sols homogènes, car le tunnelier peut rencontrer simultanément des sols meubles, de la roche, des blocs rocheux, des couches cimentées ou des transitions irrégulières.
Pourquoi un front mixte est-il complexe ?
Sur un front mixte, une partie de la tête de taille peut travailler sur un sol excavable et une autre sur de la roche ou un matériau beaucoup plus résistant. Cette différence peut entraîner :
- Augmentations brusques du couple de coupure.
- Usure irrégulière des outils.
- Risque de déviation de l'axe.
- Vibrations ou chocs au niveau de la tête.
- Surcreusement dans la zone molle.
- Rendement d'avance inférieur.
- Risque accru de blocage ou d'arrêts.
- Difficulté à maintenir une pression stable sur le front.
C'est pourquoi, avant de procéder à la mise en œuvre, il est nécessaire de déterminer la position, l'épaisseur, la continuité et la résistance de chaque matériau au sein du tracé.
Quels sont les éléments à examiner avant le chantier ?
Pour définir la solution, on examine :
Géotechnique et profil longitudinal : forages, carottages, profil stratigraphique, continuité des couches, transition sol-roche, présence de blocs, fracturation et variabilité du terrain.
Résistance et abrasivité : résistance à la compression simple de la roche, dureté, teneur en quartz, abrasivité, granulométrie et comportement des matériaux cimentés.
Niveau de la nappe phréatique et perméabilité : présence d'eau, pression hydraulique et risque d'entraînement de fines dans la partie granulaire ou meuble du front.
Diamètre, longueur et couverture : Plus le diamètre est grand ou plus la couverture est réduite, plus il est important de contrôler les déformations, la pression frontale et l'alignement.
Tolérances de tracé : à Traversées d'infrastructures, dans les zones urbaines ou pour les services existants, la précision et le contrôle des tassements revêtent une importance cruciale.
Comment choisir la machine de creusement de tunnels et la tête de coupe
Le creusement en front mixte peut nécessiter une configuration spécifique de la tête de coupe, avec des outils combinés pour la terre et la roche : disques, pics, racleurs, protections anti-abrasion ou ouvertures adaptées au matériau excavé.
Les choix du tunnelier Cela dépend de la stabilité du front, de la présence d'eau et du type de matériau dominant. Dans certains cas, on peut envisager un bouclier ouvert si le terrain est stable et accessible. Si un contrôle de la pression des terres s'avère nécessaire, on peut utiliser une EPB TBM. En cas de présence d'eau, de perméabilité ou de pression hydraulique importante, il peut être nécessaire de prévoir un hydro-shield pour les terrains gorgés d'eau.
Comment contrôle-t-on l'excavation au fur et à mesure de l'avancement ?
Au cours de l'exécution, certains paramètres sont surveillés afin de détecter les variations du terrain et d'ajuster le fonctionnement :
- Paire de coupe.
- Force d'enfoncement.
- Vitesse d'avance.
- Pression frontale.
- Volume excavé.
- Débits et densité des boues, le cas échéant.
- Écart par rapport à l'axe et à la cote.
- Vibrations ou comportement anormal.
- Usure des outils.
- Incidents et arrêts.
Dans le cas de fronts mixtes, l'interprétation conjointe de ces données est essentielle. Une augmentation du couple peut indiquer une entrée dans la roche ; un volume excavé supérieur à celui prévu peut signaler une surexcavation dans un sol meuble ; une déviation progressive peut indiquer une excavation inégale dans une zone de transition.
Mesures visant à réduire les risques
Pour réaliser un microtunnel en front mixte en toute sécurité, plusieurs mesures peuvent être mises en œuvre :
- Étendre la campagne géotechnique aux zones de transition.
- Ajuster le tracé afin d'éviter tout contact indésirable entre le sol et la roche.
- Sélectionner une tête de coupe mixte.
- Prévoir des outils de rechange et un plan de maintenance.
- Contrôler la pression frontale et le volume excavé.
- Adapter la vitesse d'avance au matériau rencontré.
- Renforcer le guidage et le contrôle topographique.
- Définir les procédures à suivre en cas de bolos, de blocs ou de roche inattendue.
- Prévoir d'éventuelles interventions ou changements d'outils.
Risques liés à une mauvaise caractérisation du front mixte
Si le front mixte n'est pas correctement identifié avant le début des travaux, cela peut entraîner des surcoûts, des retards, une usure prématurée, une augmentation des poussées, une perte d'alignement, des tassements, une surexcavation, un blocage de la tête de coupe ou la nécessité de modifier la méthode de construction.
C'est pourquoi, sur des terrains présentant une transition sol-roche, des remblais hétérogènes ou des matériaux cimentés, l'étude technique préalable est déterminante pour confirmer la faisabilité de la solution « sans tranchée ».
Liste minimale des éléments à prendre en compte pour étudier un front mixte : sondages, carottages, profil sol-roche, résistance de la roche, abrasivité, granulométrie, blocs rocheux, fracturation, niveau phréatique, perméabilité, diamètre, longueur, couverture, outils de coupe, type de tunnelier, pression de front, guidage, tolérances et plan d'urgence.
Demander un contrôle technique des microtunnels sur des fronts mixtes de sol et de roche avant de finaliser le tracé, de choisir la foreuse ou de préparer l'offre.
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