Mastere travaux souterrains module 3: techniques de construction Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Tunneliers au rocher Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Tunneliers : Les fonctions de base 3 1 4 2 6 5 Classification des techniques d'excavation Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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. Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS TBM:principe de fonctionnement Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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) Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS ● Appuis radiaux montés dans la virole(séquentiel) ● Roches tendres R3/R5 ● Pas de maitrise charge hydraulique ● Soutènement dissocié avancement (BP,boul,voussoirs) Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Bouclier à appui mixte Soutènement latéral-mode ouvert ● Avancement et pose du revetement simultanés Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Tunneliers pressurisés POURQUOI CONFINER ? 3 1 Tassements de surface Charge d’eau 2 Stabilité du front de taille Tunneliers pressurisés Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Soutènement frontal et latéral- mode fermé Le confinement peut être: MECANIQUE PAR AIR COMPRIME PAR PRESSION DE BOUE PAR PRESSION DE TERRE MIXTE Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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! Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Tunnelier à pression air comprimé Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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). Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Tunnelier à pression de boue La boue bentonitique sous pression équilibre à la fois la pression des terres et la pression hydrostatique. Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS domaine d'emploi Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Tunneliers à pression de terre Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS -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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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) Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Tunnelier A 86 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Documents pédagogiques internes au Mastère TOS 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS Sécurité Secours-incendie tunnelierschemin ● ● ● ● ● ● ● 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 Documents pédagogiques internes au Mastère TOS