les tunneliers

Mastere travaux souterrains
module 3: techniques de construction
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Tunneliers au rocher
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Sommaire de Tunnelier au rocher
●
*Généralités sur les tunneliers
●
*Recommandation AFTES de 1999
●
*Etudes de forabilité
●
*Tunneliers à grippeurs
●
*Autres tunneliers au rocher
●
●
*Train suiveur, marinage
*Reconnaissance à l'avancement
*Maintenance et sécurité
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TUNNELIER
Définition et fonctions de base






Abattage du terrain
Soutènement du front de taille
Soutènement de l'excavation
Progression dans le terrain
Évacuation des déblais
Mise en place du revêtement
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Tunneliers : Les fonctions de
base
3
1
4
2
6
5
Classification des techniques d'excavation
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AFTES GT 4 nov 1999
●
Sans
*tunnelier à grippeurs
*aleseur
●
●
●
*machine attaque ponctuelle
Latéral
¤bouclier à appui simple
(ouvert)
¤bouclier à appui mixte
●
Lateral et frontal + pression mécanique
●
(fermé)
+ pression de boue
●
+ pression de terre
●
+ mixte
Machine à attaque ponctuelle
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Sans soutènement-Stable-mode ouvert

principe
Matériau abattu par une fraise, un BRH ou un
godet monté sur un bras mobile.
-
Déblais ramassés(ou non) par un tablier et
convoyés vers l’arrière (poussières).
-
-Soutènement
associé: Cintres, boulons, BP.
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Machine à attaque ponctuelle
●
Domaine emploi
●
*tout type de section non circulaire
●
*sols à forte cohésion
●
*roches tendres((R3 à R5)
●
*hors charge hydraulique
●
*réduction des nuisances vibratoires
●
Limites
●
*sensibilité à l'eau(marnes) et conditions appuis
●
*ventilation
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Tunnelier à appui radial (grippeurs)
Sans soutenement-stable- mode ouvert
Principe
Section à excaver circulaire.
 Ancrage du tunnelier au terrain par des grippeurs
latéraux reprennant l'effort de poussée sur la roue
de coupe (1 ou 2 lignes)
 Avancement séquentiel:excavation+reprise appuis
Motorisation electrique ou hydraulique
Roche broyée par des molettes placées sur la tête
Évacuation des déblais par tapis convoyeur
Refroidissement des outils et ventilation.

Tunnelier à appui radial
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Domaine emploi
●
Roches tendres à dures(R1àR4)
en R1 et R2 études de forabilité(dureté/abrasivité)
en R4 vérification du poinconnement des appuis
●
Pas de maitrise de la charge hydraulique
●
Cadences elevées envisageables en R1 et R2
●
Soutènement associé sur train suiveur(BP..)
Limites
●
Terrains héterogènes,failles,karst(reconnaissance à l'avancement)
●
Usure des molettes
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TBM:principe de fonctionnement
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Tunneliers non pressurisés
Sans soutènement
 ALESEUR
- Destiné à agrandir une galerie existante.
- Roue de coupe tractée
- Permet de réaliser des diamètres importants
en terrain dur (limitation de puissance)
Aléseur
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Sans soutènement-stable-mode ouvert
●
Aggrandissement d'une galerie existante
●
Grands diamètres en terrains durs(puissance)
●
Roue tractée
●
Dépose/destruction soutènement galerie existante
●
Utilisé en Italie et Suisse(molasse)
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Tunneliers non pressurisés
Avec soutènement latéral

TUNNELIER A APPUI RADIAL
Identique précédent + virole cylindrique (soutènement
« passif » de protection.
-
-
Domaine d’utilisation : Roches dures (R1 à R3)
Bouclier à appui radial
soutènement latéral-mode ouvert
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●
Appuis radiaux montés dans la virole(séquentiel)
●
Roches tendres R3/R5
●
Pas de maitrise charge hydraulique
●
Soutènement dissocié avancement (BP,boul,voussoirs)
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Bouclier à appui longitudinal
soutènement latéral-mode ouvert
●
●
●
●
Appui sur anneau de revetement posé avec érecteur sous la
virole qui assure un soutènement passif
Roches R3/R5
pas de maitrise charge hydraulique
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Bouclier à appui mixte
Soutènement latéral-mode ouvert
●
Avancement et pose du revetement simultanés
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Tunneliers pressurisés
POURQUOI CONFINER ?
3
1
Tassements de surface
Charge d’eau
2
Stabilité du front de taille
Tunneliers pressurisés
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Soutènement frontal et latéral- mode fermé
Le confinement peut être:
MECANIQUE
 PAR AIR COMPRIME
 PAR PRESSION DE BOUE
 PAR PRESSION DE TERRE
 MIXTE

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Tunnelier à pression mécanique
- La roue de coupe est de type fermé
(faibles ouvertures – volets)
- roches tendres et sols cohérents.
- Le confinement du front est directement
assuré par la pression appliquée par la roue
sur le terrain.
- pas de maitrise de la charge hydrostatique.
-nécessité controle volumes entrant/sortant
-risque de fontis!
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Tunnelier à pression air comprimé
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Soutènement frontal et radial- mode fermé
La partie avant de la machine ou du tunnel est mise
sous pression d'air comprimé.
L'air s'oppose à la pression hydrostatique
Adapté aux sols pulvérulents(sables et graviers) de
perméabilité elevée(<10-2m/s).
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CONFINEMENT PAR AIR COMPRIME
- Couverture minimale
- Charge d’eau modérée (<0,1 Mpa)
- Granulométrie fine
- Inconvénient: Risque de perte du
confinement en cas de fuites d'air dans le
terrain  projections de boue ou de mousse,
blindage mécanique, ...
- Maintenance  Intervention hyperbare
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Tunnelier à pression de boue
La boue bentonitique sous pression
équilibre à la fois la pression des terres et
la pression hydrostatique.
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domaine d'emploi
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Sols pulvérulents(sables et graviers)
Perméabilité élevée(10-2m/s)
La pression est appliquée à la boue par l'intermédiaire d'une
bulle d'air comprimé qui évite les brusques variations de
pression
- la boue sous pression imprègne le terrain sur une certaine
épaisseur et forme une membrane imperméable(cake) sur
laquelle s'applique la pression de confinement
- Le matériau excavé se mélange avec la boue dans la
chambre d'abattage puis est évacué de manière hydraulique.
- Le mélange boue / déblais est traité en surface ( centrale de
traitement des déblais et préparation de boue). La boue est
séparée du matériau puis renvoyée vers le tunnelier.
- Présence de blocs ⇒ concassage
- Vides dans le terrain ⇒ risque de perte de boue
- Maintenance de la tête ⇒ travaux en hyperbarie
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Tunneliers à pression de terre
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Soutènement frontal et radial-mode fermé
C'est le matériau excavé mis en pression dans la
chambre d'abattage qui confine le front de taille.
- Les déblais sont évacués par une vis sans fin qui
permet d'établir le gradient de pression entre la
chambre et l'intérieur du tunnel.
- Pression de confinement constante ⇒ Égalité
entre débit de matériau entrant et débit sortant de la
chambre.
Domaine d'emploi
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-Terrain suffisamment maniable pour assurer une pression homogène
(adjuvants: HDS, mousse, ...)
-Perméabilité (10-3 à 10-4 m/s)
- Possibilité d'évacuer des blocs plus importants
qu'avec un tunnelier à pression de boue.
- Possibilité de travailler en mode fermé ou ouvert.
- Terrains argileux ⇒ risques de colmatage.
- Maintenance de la tête ⇒ hyperbarie (terre → boue
(cake) → air)
Schéma
Tunneliers à confinement mixte
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Soutènement frontal et radial
mode fermé/ouvert
Pression air comprimé-mode ouvert
Pression de terre/air comprimé-mode ouvert
Pression de boue/air comprimé
Pression de terre/pression de boue (A 86)
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Tunnelier A 86
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Normes Européennes: Directive
Machines Prescriptions de sécurité sur la
conception
NF EN 815: tunneliers sans bouclier dec 96/jul05
NF EN 12111: machines à attaque ponctuelle
nov 05
NF EN 12110: sas de transfert –mai 03
NF EN 12336: boucliers – nov 05
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Sécurité Secours-incendie
tunnelierschemin
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Acces des secours(projet)
Cheminements (0,8/0,6x1,70)
Diametre mini 3 m
Refuge de survie
Rideau d’eau
Ventilation- gaz methane
Exercices d’évacuation
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