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427a434CommunicationWTC_Mise en page 1 21/10/10 17:27 Page427
COMMUNICATION & ÉVÈNEMENTS/COMMUNICATION & EVENTS
M
Congrès mondial des tunnels,
Vancouver, mai 2010
Résumés des communications présentées par l’AFTES
World Congress on tunnels, Vancouver, May 2010
Summaries of papers presented by AFTES
Le congrès international “Tunnels – Horizon 2020” qui s’est tenu à Vancouver à
l’occasion de la 36ème Assemblée Générale de l’AITES a donné lieu à 15 présentations
techniques de la partie française. Certaines ont déjà été présentées dans T&ES dont
une dans ce numéro ; d’autres sont extraites de recommandations techniques
également déjà publiées. Ceux de nos lecteurs qui, au vu des résumés, seraient
intéressés par une ou plusieurs de ces contributions, peuvent en réclamer les textes
complets auprès du Secrétariat de l’AFTES.
During the international Congress « Tunnels-Horizon 2020 » held in Vancouver
during the 36th General Assembly of ITA, the French delegation presented 15
technical papers; some of them have been already published in T&ES (including
one in this issue), others are excerpts of technical recommendations already
published. Readers who, after reading the following summaries, would be interested
by one or several of these contributions are kindly requested to submit their
application to the AFTES Secretariat.
Earth pressure balance tunnel boring machines :
experience in mixed face conditions
E. CHIRIOTTI, SYSTRA SA, France - P. JACKSON, COWI A/S, Denmark
Dans les terrains hétérogènes composés d’horizons d’alluvions grossières
surmontant des sols cohésifs ou des roches tendres, le creusement au tunnelier
(TBM) à pression de terre (EPB) est toujours un défi technique. Alors qu’un
nombre significatif de données ont été publiées sur les tassements induits lors
du creusement avec des EPB -TBM et bien que les pertes de volume puissent
être évaluées pour un certain nombre de situations, il n’a été publié à ce jour
que peu de données spécifiques traitant des tassements et pertes de volume
en présence de front de taille hétérogène. Il est ainsi difficile de connaître
les pertes de volume à attendre dans de telles conditions géologiques et, par
conséquent, il est tout aussi difficile de déterminer les risques encourus par
les bâtiments situés au-dessus du tunnel et de définir les mesures préventives
à prendre dès la phase de planification du projet pour ces zones particulières.
L’article décrit les résultats des mesures de tassements obtenus lors de la
première phase de construction du Métro de Copenhague où les tunnels ont
été réalisés avec des tunneliers en mode EPB dans des terrains mixtes et place
cette expérience dans le contexte international des travaux de creusement de
tunnel au tunnelier à pression de terre. L’article illustre également comment,
avec des procédures opérationnelles et managériales appropriées, les risques
associés aux conditions hétérogènes du front de taille ainsi qu’aux tassements
qui en résultent peuvent être réduits à des valeurs acceptables.
Tunnelling in mixed face conditions where coarse alluvia overly stiff cohesive
soils or weak rocks is challenging for earth pressure balance (EPS) tunnel
boring machines (TBMs). Whilst there has been published a significant
amount of data regarding the measured settlement during the operation of
EPS TBMs and thus the expected volume loss for a range of conditions can
be estimated, there is little specific data published regarding settlement/volume
loss in mixed face conditions. It is therefore difficult to estimate what the
expected volume loss should be in mixed face conditions and consequently
it is difficult to determine the risk to buildings above the tunnel alignment
and any mitigation measures required during the planning phase of a project
where such conditions are present. This paper brings together the experience and the results of settlements measurements from the first phase of
the Copenhagen Metro where tunnels have been constructed using EPB
TBMs in mixed face conditions and puts this experience in the context
of international experience of EPB tunnelling. The paper illustrates how
with the appropriate operational and management procedures, the risks
associated with mixed face conditions can be managed and the induced
settlement can be kept within an acceptable range.
TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°221 - Septembre/Octobre 2010
M
1 - Utilisation de tunneliers à pression de terreen terrain mixte-
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COMMUNICATION & ÉVÈNEMENTS/COMMUNICATION & EVENTS M
[ Congrès mondial des tunnels,Vancouver, mai 2010/World Congress on tunnels, Vancouver, May 2010
2 - Liaison ferroviaire rapide France-Espagne.Le tunnel de base du Perthus : passage de terrainstrès difficiles par les deux tunneliers doublesde 10 m de diamètreSpain Rail Link, Perthus Base Tunnel:
Crossing difficult soils with two double shield
10m-diameter TBMs
G. VENTURINI, SEA Consulting, Italie - M. DUCROT, Eiffage TP, France P. VINCENTE, J. CASADO, ACS Dragados, Spain
En avril 2006, les deux tunneliers doubles Herrenknecht qui excavent les deux
tunnels de la future liaison ferroviaire rapide entre la France et l’Espagne pénétrent dans la zone faillée des Cluses. Il s’agit d’une zone de1000 m de longueur,
40 m d’épaisseur, composée de schistes sub-horizontaux fortement tectonisés
et de brèches cataclastiques argilisées sous une couverture d’environ 150 m.
La rétro-analyse des données de convergence collectées lors de l’excavation
des galeries de reconnaissance et l’analyse numérique réalisée lors de l’excavation des deux tunnels permirent de déterminer que les conditions étaient
réunies pour une possibilité de coincement des tunneliers. Des contre-mesures
furent alors définies pour faire face à ce risque.
Sur la base des données recueillies par l’analyse des performances précédentes
des tunneliers, des procédures furent mises en place afin de permettre d’identifier
les difficultés à l’avance. Les conditions géomécaniques rencontrées s’avérèrent
conformes aux prévisions ; les problèmes rencontrés concernèrent surtout les
zones de front mixtes qui, malheureusement, entraînèrent de gros problèmes
de sur-excavation.
Des injections de mousse et de résine au front et en couronne furent systématiquement mises en œuvre afin de réduire autant que possible les effets négatifs
du confinement dissymétrique des anneaux de béton. Alors que l’avancement
moyen avait été de 550m/mois dans des conditions géologiques normales,
celui-ci tomba à 50m/mois dans la zone tectonisée, démontrant ainsi les limites
des possibilités des tunneliers et la nécessité d’étudier comment améliorer
leurs performances dans les terrains difficiles.
In April 2006 the two 10m-diameter Herrenknecht double shield TBMs
excavating the twin tunnels of the future high-speed railway connection
between Spain and France enter in the Les Cluses shear zone. It is a 1,000m
long, 40m thick zone of sub-horizontal strongly tectonized schists and
cataclastic argillified breccia under an overburden of approximately 150m.
Back-analysis of convergence data collected during the excavation of exploratory adits and analysis of the excavation of the railway tunnels determined
that squeezing conditions that could lead to the entrapment of the TBMs
were very likely. Countermeasures for coping with the squeezing risk were
then defined. Procedures for identifying advance adverse conditions were
also compiled based on an analysis of previously collected TBM performance
indices. The geomechanics conditions encountered were comparable to the
expected ones and the problems faced were mainly related to mixed front
face, which unfortunately created very serious problems of overexcavatlon.
Systematic grouting of foams an resins at the face and the crown was used
in order to manage and avoid as much as possible the negative effects of
a dissymmetric confinement of concrete rings. Whereas the advance rate
in normal geological conditions was 550 m/month, it decreased down to
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M TUNNELS ET ESPACE SOUTERRAIN - n°221 - Septembre/Octobre 2010
50 m/month along the shear zone, showing the TBM’s potentiality limits as
well as the necessity to study how to increase their performances in faulted
terrains.
3 - Nouveaux outils d’évaluation desinfrastructures-souterraines selon les critèresde développement durableNew tools for evaluating underground infrastructures
according to sustainable development concepts
L. D’Aloia SCHWARTZENTRUBER, M. DEFFAYET, CETU, France
En ce qui concerne le développement durable, plusieurs questions importantes
sont relatives à l’utilisation et à la gestion de l’espace souterrain ainsi qu’à
l’intégration adéquate d’un tunnel dans un projet d’infrastructure, quel que soit
le mode de transport.
Les travaux de construction d’ouvrages souterrains sont susceptibles d’entraîner
des effets environnementaux et économiques importants. Toutefois, dans
certaines limites, ces deux types d’effets peuvent être réduits respectivement
par la protection du milieu et l’optimisation globale du projet.
Le CETU travaille actuellement sur la recherche des meilleurs moyens de prise
en compte de ces éléments liés au développement durable et, dans ce but,
le CETU développe actuellement de nouveaux outils d’aide à la décision et
d’évaluation de projets de tunnels à différents stades d’avancement, depuis la
justification initiale, les études, la construction jusqu’à l’expl oitation.
Une première étape consiste à identifier et quantifier les diverses incidences
d’un tunnel dans un projet d’infrastructure au moyen d’outils spécifiques tels
que les grilles d’évaluation multi-critères. Ainsi, l’adaptation au domaine des
tunnels de la grille française RST02 (développée depuis plusieurs années par
les services techniques et scientifiques du Ministère français de l’Ecologie)
est-elle actuellement en cours d’étude sur une application à un projet réel.
Dans une étape ultérieure, lorsque la décision de construire un tunnel est
considérée comme acquise dans le projet d’infrastructure, se pose le choix des
solutions techniques. Bien que les tunnels posent généralement de gros
problèmes liés aux contraintes géologiques et économiques, leur impact
environnemental peut être limité si l’on considère leur cycle de vie complet,
c-à-d les différentes phases de construction, d’exploitation et de “fin de vie”.
Actuellement, le CETU utilise la LCA (Analyse du cycle de vie) aux matériaux
du Génie Civil afin de comparer les divers impacts environnementaux des
techniques d’excavation, de soutènement et de revêtement des tunnels.
As far as sustainable development is concerned, important issues are
related to the use and management of underground space and to the
adequate integration of a tunnel in a given infrastructure project whatever
the mode of transport can be. Construction sites of underground infrastructures are liable to have significant economical and environmental
effects. However, in a certain extent, both these kinds of effects can be
offset by the protection of the surface and by the global optimization of
the infrastructure design itself.
CETU is now working on the best way to take into account the concepts
linked to sustainable development. To aim this goal, CETU is carrying out the
development of new tools for decision support and for evaluating a given
tunnel project at different stages : from the justification of the initial choice of
an underground infrastructure to its final design, construction and operation.
Congrès mondial des tunnels,Vancouver, mai 2010/World Congress on tunnels, Vancouver, May 2010
4 - Une solution alternative pour l’arrêt de venuesd’eau dans les tunnelsAn efficient way to stop water incomes in tunnels
C. LARIVE, G. CHATENOUD, D. CHAMOLEY, CETU, France
Les venues d’eau sont une cause majeure de dégradations dans les tunnels
construits sans membrane d’étanchéité. Elles provoquent des désordres non
seulement de la structure proprement dite mais aussi des équipements électromécaniques et, particulièrement dans les régions froides, elles entraînent
des risques pour les utilisateurs (chutes de stalactites, verglas, etc.). L’arrêt total
des venues d’eau est une opération difficile et coûteuse qui, dans de nombreux
cas, s’avère inabordable. Depuis quelques années, a été mise au point une
technique de membrane d’étanchéité projetable, principalement pour des
tunnels neufs ; ce type de membrane présente l’énorme avantage d’assurer
l’adhérence entre : 1/ le support, 2/ la membrane elle-même et 3/ le béton
projeté nécessaire à sa protection.
Associée à un traitement de terrain adapté afin d’éviter tout écoulement d’eau
pendant la polymérisation de la membrane, cette méthode permet de résoudre
plusieurs problèmes : - elle offre une solution durable et efficace pour stopper
complètement les venues d’eau, - elle minimise l’espace nécessaire pour effectuer les travaux ainsi que la nécessité de renforcer le parement au droit de la
membrane, réduisant ainsi le coût de revêtement additionnel (pas de rabotage
ni de coffrage), - elle permet de réduire les interruptions de la circulation.
Cette méthode a été appliquée sur une longueur de 15 mètres d’un tunnel choisi
comme site expérimental car il était situé dans une région froide et très affecté
par des venues d’eau. L’article décrit les spécifications et les étapes à suivre
afin d’obtenir des résultats satisfaisants ainsi que les principales difficultés
rencontrées ; sont également fournies des données sur le renforcement par
fibres synthétiques du béton projeté en voie sèche. L’article conclut sur les
perspectives d’utilisation de cette méthode.
Water incomes are a major source of degradation in tunnels which have
been built without waterproofing membranes. They lead to the deterioration
of the structure itself but also of the electromechanical equipment and,
specially in cold areas, they are dangerous for users (stalactites, ice on the
road...). Totally stopping water incomes is a hard and expensive job which,
in many cases, often turns out to be unaffordable.
A waterproofing sprayable membrane was developed several years ago,
mainly for the waterproofing of new tunnels. This type of membrane has
the huge advantage to provide adhesion between: 1.the substrate, 2. the
membrane itself and 3. the sprayed concrete required to protect it.
Associated with appropriate treatment so that no water is running while the
membrane polymerises, the method can solve many cases by: - providing
an effective and durable way to completely stop water incomes, - minimizing
the space required for the repair and the need of reinforcement in front of
the membrane, thus the cost of the added structure (no need to ream, nor
to use formwork), - reducing the interruption of traffic.
This method was applied to 15m long of a tunnel chosen as an experimental
site because it was in a cold area and severely affected by water incomes.
Requirements and steps to follow in order to fulfill good results, as well as
the main difficulties encountered, are described. Inputs are also given on
the reinforcement of sprayed concrete by synthetic fibres, using the
dry-mix process. Perspectives of use of this method are open.
5 - Tunnel de Monte-Carlo : méthodologiemulti-phases pour la réparation d’un tunnelferroviaire soumis à des marnes gonflanteset maintenu en service pendant les travauxMonte-Carlo Tunnel: multiphase methodology to
repair a tunnel under swelling marlstone while
maintaining railway traffic
M. SCHIVRE, INEXIA, France - G. PARADIS, SNCF IG, France - O. SCHOEN, RFF, France
Le tunnel ferroviaire à double voie de Monte-Carlo est soumis, depuis sa
construction en 1967 et sur une zone de 250mètres de longueur, à l’action
progressive de marnes gonflantes du Cénomanien. Le revêtement de ce tunnel
est constitué de béton de qualité médiocre et de maçonnerie de pierres de
carrière. Le terrain encaissant est de nature géologique alpine complexe avec
des circulations d’eau.
En 2003, la rupture soudaine du revêtement sur une longueur de 40 mètres a
conduit à l’arrêt de la circulation des trains pendant huit mois, sur cette ligne
stratégique entre la France et l’Italie. Il a été nécessaire de renforcer la structure
par un anneau de revêtement composé de béton et de cintres lourds (HEB 360).
Un programme important de surveillance et de mesures fut défini afin de suivre
l’évolution de la pathologie du tunnel ; au cours des dernières années, le
phénomène s’est manifesté par des convergences horizontales des deux parois
du tunnel. En 2008, une accélération brusque de ces convergences, excédant
le seuil acceptable de 5mm sur les parois latérales, entraîna un soulèvement
de la voie et la rupture du radier.
Afin d’enrayer ce processus de rupture, il est prévu de reconstruire totalement
les parois latérales et le radier, avec toutefois la contrainte majeure de maintenir
la circulation ferroviaire sur une voie. La complexité du contexte géologique et
le comportement du tunnel conduisent ainsi à une méthodologie par phases
afin de garantir la sécurité de la circulation des trains.
Les travaux de reconstruction sont validés en utilisant un modèle numérique
complexe qui simule :
- le comportement du tunnel existant soumis au gonflement des marnes (en
utilisant la théorie de Gysel sur l’expansion de volume), en ajustant régulièrement
le modèle en fonction des contraintes mesurées in situ.
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A first stage consists in identifying and quantifying the various contributions
of a tunnel in an infrastructure project, thanks to specific tools like multicriteria grids of evaluation. Thus, the adaptation of the French grid RST02
to the field of tunnels, is currently being studied through its application to
a real project. This grid of evaluation has been developed within the scientific
and technical network of the French Ministry of Ecology for several years.
At a further stage, i.e. when the tunnel is taken as granted in the infrastructure project, the choice of technical solutions is concerned. Although, tunnel
infrastructures are usually strongly constrained by both economical and
geological considerations, environmental impacts can be limited when
considering the entire life cycle: i.e. construction, operation and “end of life”
phases. CETU is actually applying Life Cycle Analysis (LCA) to “materials”
of civil engineering in order to compare the environmental potential impacts
of technical solutions for excavation, support and lining.
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- plusieurs étapes de la substitution multi-phase voie par voie (ancrages de
consolidation, parois berlinoises entre les voies, reconstruction des parois latérales
par passes de 2 mètres, démolition et reconstruction du radier par moitiés, etc.)
La stabilité du tunnel et des voies est ainsi assurée à chaque étape des différentes phases de travaux.
Built in 1960, the Monte-Carlo double-track Tunnel (3km), has been subject
to a progressive context in a zone of 300m under swelling Cenomanian
marlstone. The tunnel lining is made of poor quality concrete and quarry
stone masonry. The surrounding ground is in a highly complex alpine geology
with water circulation.
In 2003, the sudden breaking of the lining on 40m long, led to stop for eight
months the railways circulations, on a strategic link between France and
Italy. This was necessary to reinforce the structure with a lining ring
composed of heavy ribs (HEB360) and concrete.
In order to follow the evolution of the pathology an intense program of
survey and monitoring of the tunnel was defined; during the last years the
phenomenon has been characterized by horizontal convergences on the
sidewalls. In 2008, a sudden acceleration of the sidewalls convergence,
exceeding a 5mm threshold on the lining, led to a raise of the track, and to
a local breaking of the invert. To fight the rupture process, a complete substitution of the sidewalls and of the invert is planned, with the main constraint
of maintaining railways circulation on one track. The complexity of the
geological context and the behaviour of the tunnel lead to a multiphase
methodology to guarantee the safety of the railway circulation. Construction
works are validated by a complex numerical approach which simulates:
- the behaviour of the existing tunnel under swelling marlstone (using
volume expansion Gysel theory), tuning the model with the stress measured
in-situ.
- several steps of the multiphase substitution track by track (reinforcement
anchors, Berliner wall between tracks, sidewall reconstruction by 2m long
pass, half-invert demolition and reconstruction …).
The stability of the tunnel and the railway platform is guaranteed at each
step of the multiphase works.
6 - Les reconnaissances géologiquespermettent-elles-de réduire les risquesdans les projets de tunnel ?Does Geological Investigation Reduce Risks
in Tunnelling Projects?
E. BIETH, C. GAILLARD, F. RIVAL, A. ROBERT, CETU, France
Le risque géologique provient d'incertitudes relatives aux aspects géologiques,
hydrogéologiques et géotechniques. Ses effets sur la construction d'une
infrastructure souterraine sont pris en compte par la création d'une provision
financière dont le montant est fixé en fonction de l'amplitude des difficultés attendues – liées aux catégories de terrain rencontrés – et du niveau de connaissance.
Bien que les reconnaissances géologiques, même très poussées, ne permettent
pas d'éliminer totalement le risque géologique (sauf dans quelques cas
particuliers), elles restent le seul outil capable de diminuer le nombre de
problèmes et d'en réduire les conséquences. Toutefois les avantages de ces
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reconnaissances peuvent être discutés :
- d'une part, les ingénieurs s'accordent sur le fait qu'une campagne lourde de
reconnaissances géologiques associée à de nombreux essais in situ et en
laboratoire permet d'obtenir une bonne connaissance du contexte géologique,
ce dernier étant essentiel pour le contrôle des coûts,
- d'autre part, les investisseurs discutent toujours le besoin de reconnaissances
supplémentaires susceptibles de diminuer le retour sur investissement,
bien qu'en général leur coût reste négligeable en comparaison du coût total du
projet.
L'article présente une méthodologie développée par le CETU utilisant les outils
de maîtrise des risques et leurs récents développements.
Cette approche intègre une évaluation quantitative de la fiabilité du modèle
géologique ainsi qu'une classification et un traitement spécifique des incertitudes liées au contexte géologique, permettant ainsi une évaluation fine et
justifiée des provisions financières à prévoir.
Ainsi la nécessité de procéder à des reconnaissances complémentaires
peut-elle être analysée à partir d'une série de simulations, en comparant les
coûts induits et les bénéfices que l'on peut en retirer en termes de montant des
provisions.
Enfin, les auteurs présentent l'application de cette méthode au projet du tunnel
ferroviaire Lyon – Turin. Les réductions de provisions pour risques sont évaluées
en fonction de différents scénarios de reconnaissances géologiques, permettant
ainsi à l'investisseur de procéder à une analyse comparée coûts/avantages.
Geological risk comes from uncertainty related to the geological, hydrogeological and geotechnical model. Its effects on construction of an underground
structure are taken into account through a financial provision which amount
is assessed according to the amplitude of anticipated difficulties – linked
to the types of ground formations – and the level of knowledge.
Even though geological site investigation, regardless of its thoroughness,
cannot – apart from peculiar cases – completely dispel geological risk, it
remains the only tool to reduce impacts and limit their scope. The benefits
it provides can be questioned however:
- on the one hand, engineers share the belief that heavy site investigation
and a large amount of in situ and lab tests ensure good knowledge of geological context, which is required to control costs.
- on the other hand, financial backers always wonder about the need for
additional site investigation and the return on investment, even though the
associated costs remain marginal as compared to that of works.
This article presents a methodology developed by Cetu in compliance with
risk management tools and simultaneously to their boom
This approach includes a quantitative evaluation of reliability of the geological model together with a classification and special treatment of geological
context-related uncertainties. It leads to a sensible and justified estimate
for the financial provision.
The opportunity for an additional site investigation programme can then be
analysed through a set of simulations by comparing induced costs and benefits in terms of risk provision reduction.
An application of this method on a real tunnelling project located on the
Lyon – Torino rail link is finally exposed. Reductions in financial provision
for risks are computed and compared for different site investigation scenarii
to provide case for the building owner costs / benefits analysis.
The Greater Paris: Towards a New Ere of
Mess Transit Systems
J.P. GODARD, A. BALAN, AFTES, France
Dans le cadre du Plan Directeur d'aménagement du Grand Paris lancé par le
Président de la République française le 29 avril 2009, pas moins de 130 km
de lignes de métro automatique sont prévues, pour la plupart en souterrain, afin
de créer des liaisons rapides reliant les principaux pôles économiques de la
région parisienne. Pourquoi en souterrain? Afin d'en accélérer la construction,
réduire les impacts négatifs en surface et alléger les nuisances aux résidents.
Ce réseau en double boucle sera équipé de trains automatiques à haute capacité
de voyageurs, reliant à une vitesse de 80 km/heure les principales zones économiques de Roissy, Orly, la Défense, Saclay et Marne La Vallée au centre de
Paris et aux différentes zones fortement urbanisées du Grand Paris. En particulier, ces lignes seront reliées aux terminus des lignes de métro existantes.
Les lignes Eole et RER-E seront prolongées jusqu'au quartier de La Défense
afin d'alléger le trafic surchargé de la ligne A du RER. La ligne automatique 14
(Meteor) sera également prolongée vers le nord pour soulager le trafic de la
ligne 13. Le budget prévisionnel des travaux est de 35 milliards d'euros dont
21 pour la double boucle. Il est prévu que les travaux commencent en 2012
pour une durée de 10 ans ; ils nécessiteront l'utilisation d'environ 15 tunneliers
de grand diamètre.
Les travaux du Grand Paris seront financés par la TVA sur l'immobilier et par la
création de centres commerciaux dans les stations. En outre, il pourra être fait
appel au partenariat public-privé.
Cette stratégie de développement de systèmes de transport public innovants
pour le Grand Paris vise à être à la fois durable et favorable à un développement
urbain social et environnemental.
Within the of the Greater Paris Master Plan launched by French President
Sarkozy on 29 Apnl 2009, no less than 130km of automatic metro lines are
planned, mostly underground, to create links between the main economic
hubs of the Paris Region. Why underground? ln order to speed up its
construction, reduce negative impacts at the surface and alleviate nuisances
for the residents. This orbital line will be operated with a high capacity
automatic train linking at 80 km per hour the main economic districts of
Roissy, Orly, La Defense, Saclay, Marne la Vallée to Paris down town and to
the densely populated areas of the Greater Paris.
These lines will be connected notably with the terminus of existing metro
lines. EOLE, the RER line E, will be extended to La Défense district, in order
to relieve the overcrowded RER line A. And the automatic metro line 14
(Meteor) will be also extended northward to relieve metre line 13.
35 billions of Euros will be needed, of which 21 for the orbital line. The ten
years long works should start in 2012, which will necessitate around 15
tunnelling machines of great diameter.
The Paris will be financed thanks to taxes on value increase of real estate
and on the creation of commercial centres at the stations. Moreover,
contracts of public private partnership could be used.
This of implementing new transportation systems in the Greater Paris is
willing to be sustainable and favourable to a social and environmental urban
development.
8 - Zone Orly-Rungis, France, une étude de caspour un projet global d’utilisation de l’espaceOrly-Rungis Area France, a case Study for a Global
Underground Space Use Project
M. LABBÉ, P. DUFFAUT, Committee on Underground Space (COMES) of the French Tunnelling
and Underground Space Association, France
Les autorités françaises et, en particulier, le Conseil Régional de Paris
considèrent que la zone Orly-Rungis pourrait devenir le 3ème pôle économique
de la Région, grâce à son fort potentiel de développement dû à la présence
de ses deux infrastructures de taille internationale : l'aéroport d'Orly et le
Marché d'intérêt national de Rungis (premier mondial pour le commerce de
produits alimentaires frais).Plusieurs projets de développement sont prévus
dans cette zone.
Aujourd'hui, cette zone souffre du manque de liaisons avec les principaux pôles
économiques nationaux et avec les centres urbains proches. Son schéma actuel
est très fragmenté : une réorganisation complète s'avère nécessaire mais
l'urbanisation existante et le manque de terrains disponibles ne permettent pas
de la réaliser et empêchent tout projet de développement.
Par une approche géomorphologique, les auteurs montrent que le plateau
d'Orly-Rungis représente un volume utile de 40 mètres de hauteur, sec, salubre,
auto-drainé et accessible à partir des vallons environnants. Ce volume d'espace
souterrain pourrait être une opportunité pour le développement de cette région
et offrir une synergie entre ses différents pôles d'activités et les aménagements
ultérieurs.
Au vu de l'étendue et du coût d'un tel projet, les auteurs analysent comment
le retour sur investissement, l'impact socio-économique et la gestion cohérente
et durable des aménagements permettent de justifier l'utilisation de l'espace
souterrain et incitent à réfléchir sur l'estimation du coût de réalisation.
The French State and the Region of Paris council consider that Orly-Rungis
area could become the third economical pole of the Region of Paris. It has
a strong potential for development, mainly because of the presence of two
strategic infrastructures of international scale: Orly airport and Rungis
marketplace « of national Interest» (the worldwide most important fresh
food wholesale trade).
There are several territorial development projects concerning this area.
At the present, the area suffers a lack of connections to national main
economical poles and surrounding housing areas. ·Its urban pattern is extremely fragmented. A whole reorganization of the area is necessary.
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7 - Le Grand Paris : vers une nouvelle èredes systèmes de transport-
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Existing urbanization and lack of available land do not allow this reorganization and halt development projects.
By a geomorphologic approach the authors reveal that the tableland creates
a volume of 40 meters high, dry, salubrious, auto-drained and accessible
at ground level by dales. Underground space could represent an opportunity
for development of area that includes a synergy between its different zones
and development projects.
But, considering scope and cost of such project, the authors analyse how profitability, social issues and coherent and sustainable land management justify
underground space use. Assessment of its implementation needs to be thought.
9 - Une nouvelle recommandation de l'AFTES"Sécurité et mécanisation". Comment intégrerces questions dès la phase "études" d'un projet ?A new AFTES Guideline “Safety and mechanization”,
how these issues can be integrated during early
stages of design
M. SCHIVRE, INEXIA, France - P. RAMOND, Razel, France
Les auteurs reprennent dans leur présentation les conclusions d'une Recommandation du Groupe de Travail 9 dont ils sont les animateurs et qui a été intégralement
publiée dans le n° 218 (mars/avril 2010) de Tunnels & Espace Souterrain.
The authors present the conclusions of a Recommendation by WG 9 (of which
they are the two leaders) already published in T&ES 218, March-April 2010.
10 - Amélioration de la sécurité dans le tunnelMaurice Lemaire (France); création d'unegalerie de secours et mise au pointd'un véhicule d'évacuation spécifiqueSafety Improvements in the Maurice Lemaire Tunnel
(France) with a Safety and Implementation of
a Specified Evacuation Vehicle
F. KRITTER, A. SLAEHLI, BG Consulting Engineers Ltd, Switzerland - A. THIBOUD, Autoroutes
Paris-Rhin-Rhône, France
Le tunnel Maurice Lemaire est un tunnel routier bi-directionnel de 7 km de
longueur situé dans le nord de la France entre l'Alsace et les Vosges. Dans le cadre
des nouvelles règles de sécurité d'août 2000 sur les tunnels routiers, le concessionnaire Autoroutes Paris-Rhin-Rhône (APRR) a réalisé un programme important
de travaux de rénovation afin d'améliorer la sécurité de ce tunnel. En particulier, a
été construite une galerie de secours parallèle au tunnel existant et reliée à celuici par plusieurs rameaux de liaison. Cette galerie est également utilisée pour la
ventilation du tunnel et pour les services de secours en cas d'évacuation.
Les règlements français imposent que les tunnels routiers de longueur supérieure
à 5 km disposent d'un véhicule de secours à chaque extrémité. Dans ce but, ont
été construits deux véhicules de secours de taille adaptée aux dimensions
réduites de la galerie de secours. Ces véhicules de 14 m de longueur disposent
d'une cabine de pilotage à chaque extrémité ; ils sont guidés automatiquement
par laser et peuvent transporter 30 personnes à une vitesse de 25 km/h.
Après un court rappel des caractéristiques du tunnel principal, l'article décrit
les travaux relatifs à l'amélioration de la sécurité et les caractéristiques des
véhicules de secours.
The Maurice Lemaire Tunnel is a 7km long bi-directional road tunnel, located
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in the North of France between departments of Alsace and Vosges. Within
the framework of the new August 2000 regulations regarding safety in road
tunnels, the tunnel operation Autoroutes-Paris-Rhin-Rhône (APRR) has
performed an important renovation program la improve the safety in this tunnel.
This has led it to build a safety gallery parallel to the existing structure with
many interconnections. This safety gallery is used for the tunnel ventilation
as well as for evacuation in case of emergency.
The French regulations impose bi-directional road tunnels longer than 5 km
to have an evacuation vehicle al each portal. For this purpose, two evacuation
vehicles specially adapted to the reduced gauge of the safety gallery were
built. They are characterised by a double driving cab, one on each side, to
a allow for travel in both directions of the safety gallery. These 14 m long
vehicles are automatically guided by laser and can carry 30 passengers a
25 km/h.
After a short review of the tunnel infrastructure, this article will focus on the
achieved safety improvements and especially on the custom emergency vehicle.
11 - Creusement au TBM de la galerie de sécuritédu tunnel Maurice Lemaire : retour d’expérienceTBM tunnelling for the Maurice Lemaire Tunnel's
Safety Gallery: Experience Feedback
A. SAÏTTA, H. TOURNERY, Egis Tunnels, France E. GARIN, M. MERCIER, BG ingénieurs-conseils, Switzerland
Le tunnel Maurice Lemaire, d’une longueur de 7 km, est situé en France entre
l’Alsace et les Vosges. Il a été mis en service au début des années 80. Son
opérateur est l’APRR (Autoroutes Paris-Rhin-Rhône). A la suite des nouveaux
règlements de sécurité d’août 2000 relatifs à la sécurité dans les tunnels
routiers, APRR a lancé un programme de travaux de rénovation et de mise en
sécurité comprenant, entre autres, la construction d’une galerie de secours
parallèle au tunnel principal, ainsi que plusieurs rameaux transversaux permettant l’évacuation des usagers et la ventilation du tunnel existant.
L’ensemble des études et de la supervision des travaux a été confié à un
Groupement Bonnard & Gardel / Egis Tunnels.
Pour l’excavation des divers ouvrages ainsi réalisés entre 2004 et 2007, furent
utilisées les méthodes de creusement mécanisé et de creusement traditionnel
forage/abattage. La nouvelle galerie de sécurité a été excavée au moyen d’un
tunnelier “rocher” de 6 m de diamètre, sur une longueur d’environ 6,3 km, dans
des formations géologiques composées de gneiss plus ou moins altérés et
fracturés et de granit.
Après une brève description du projet et des travaux réalisés, les auteurs
proposent un retour d’expérience concernant l’excavation au tunnelier et une
analyse des performances en fonction des propriétés géomécaniques du rocher.
Ils présentent également une comparaison des performances réelles d’avancement avec celles prévues à partir de la modélisation des propriétés du rocher,
en particulier de sa densité de fracturation.
The 7km long Maurice Lemaire tunnel is located between Alsace and Vosges
(France). It has been in service since the beginning of the 1980's. The
operating company is APRR (Autoroutes Paris Rhin Rhône). Following the
new regulations of August 2000 relating to safety in road tunnels, APRR has
applied a renovation and safety updating programme which has resulted in
particular in the construction of a safety gallery paral1el to the existing
tunnel, as well as numerous cross-passages allowing the evacuation of
12 - Orientations des futurs projets de tunnelset leur incidence sur la conception des tunneliersTrends of future tunnel projects and their impact
on the design of TBMs
T. CAMUS, G. FONTANILLE, NFM Technologies, France
Cet article de T.Camus et G.Fontanille (NFM Technologies) fera l’objet d’une
publication intégrale dans le prochain numéro de Tunnels & Espace Souterrain.
This paper by T.Camus and G.Fontanille (NFM Technologies) will be published
in the next issue of Tunnels & Espace Souterrain.
13 - Fonçage de grande longueurau microtunnelier-dans des alluvionsLong drive microtunnelling excavation
in the alluvium
Y. ROUILLARD, J.N. LASFARGUE, CSM BESSAC, France
Dans le cadre de la restructuration du réseau d'assainissement de Vaulx-en-Velin,
CSM BESSAC a réalisé le creusement du collecteur "Carré de Soie", pour le
compte de la Communauté Urbaine du Grand Lyon.
L'ouvrage, de 2 mètres de diamètre, a été excavé par fonçage horizontal à l'aide
du plus gros microtunnelier utilisé à ce jour en France.
La performance réside également dans la longueur de l'ouvrage (966 m), foncé
en un seul tronçon. Il s'agit là aussi d'une première en France.
Le collecteur est entièrement inscrit dans les alluvions sablo-graveleuses
compactes du Rhône. Ces graves renfermaient des blocs erratiques. Leur
perméabilité est de l'ordre de 10-4 m/s.
Afin de contrôler l’alignement du tunnel qui comporte deux courbes ayant un rayon
de 500 m, le microtunnelier était équipé d’un système de guidage avec gyroscope.
Cela a permis à l’opérateur de connaître la position du microtunnelier en temps
réel par rapport à l’alignement théorique du collecteur. Cette solution très efficace
a permis de respecter pleinement les tolérances contractuelles de guidage.
Le collecteur est situé presque entièrement sous une chaussée avec une
circulation très dense. De plus, il traverse deux fois les rails du tramway. Par
conséquent, les limites maximales imposées sur les mouvements de surface
représentaient une contrainte majeure du projet.
Une surveillance topographique a été mise en place pendant les travaux (suivi
en temps réel). Un tassement maximal de 1 millimètre a été enregistré, ce qui
était bien inférieur aux exigences contractuelles.
La construction du collecteur “Carré de Soie” utilisant les techniques de microtunnelier a été un succès technique.
Le collecteur a été creusé en seulement quatre mois, période de démarrage de
la machine comprise, et n’a affecté aucune des structures avoisinantes.
Ce projet a démontré que la technique du microtunnelier peut être utilisée pour
construire des ouvrages d’assainissement de gros diamètres, sur des longueurs
importantes et en courbe.
As part of the restructuring of the Lyon, France sewage system, the CSM BESSAC
company has completed the excavation of the "Carré de Soie" sewer on
behalf of the Grand Lyon Urban Community.
The 2m diameter tunnel structure was carried out by horizontal pipe jacking method
with the largest microtunnelling machine (MTBM) currently in use in France.
The tunnel structure, 966m in length, is a major achievement and was
constructed in a single section. This is also a first in France.
The sewer runs entirely through dense sand-gravel alluvia with a permeability
of approximately 10-4m/s. The gravel also includes an erratic boulder distribution.
In order to control the tunnel alignment which included 2 curves having a
radius of 500m, the MTBM was equipped with a gyrocompass guidance
system. It provides the machine operator with the real time position of the
microtunnelling machine in relation to the sewer’s theoretical alignment.
This highly effective guidance solution meant that the alignment remained
well within contractual tolerances.
The sewer is located almost entirely beneath a road with very heavy traffic. Additionally, it twice crosses under the tracks of the tramway. Therefore, the maximum
limits imposed on surface movement formed the project’s major limitation.
Major topographical monitoring was put in place during the works (real time
system). A maximum 1 millimetre of movement was recorded which was
well within contractual requirements.
The construction of the "Carré de Soie" sewer using the microtunnelling
techniques was a resounding technical success.
The sewer was excavated in just 4 months including the micro tunnelling
machine start-up period, and did not affect any of the neighbouring structures.
This project demonstrated that a microtunnelling machine’s technical capacity
can be used for building tunnels with major diameters, extensive lengths
and curved routes.
14 - Réhabilitation d’un tunnel sous circulationRehabilitation of a tunnel under traffic
F. MARTARECHE, J.P. ALBRECHT, B. BOY, Bec Fayat Group - A. MERCUSOT, CETU, France
Le Tunnel des Monts est situé à Chambéry (Savoie) sur la voie rapide urbaine
assurant la continuité du réseau autoroutier entre l’A43 et l’A41. Il est constitué
de deux tubes unidirectionnels à trois voies (900 mètres par tube). Après plus
de 25 ans d’exploitation, les équipements présentaient d’importants dysfonctionnements liés aux forts ruissellements d’eau et le verglas, et les stalactites,
ont parfois conduit à fermer l’ouvrage.
Les travaux de réhabilitation ont concerné la réalisation d’une membrane d’étanchéité protégée par une voûte mince en béton, la reconstruction des réseaux
d’eau et la mise en conformité de l’ensemble des équipements (ventilation,
éclairage, pollution, signalétique, électricité, gestion du trafic).
M
road-users and the ventnation of the existing tunnel.
The design and construction management package has been awarded to
the Bonnard et Gardel/ Egis Tunnels joint venture.
In order to excavate the numerous new works carried out between 2004
and 2007, both traditional and mechanised methods were used. The new
safety gallery was excavated with a 6 meter diameter hard rock TBM
for an approximate length of 6.3km through more or less weathered and
fractured gneiss and granite geological formations.
After a brief description of the project and the different works that have
been carried out, the authors suggest to analyse the feedback of the TBM
excavation experience and the TBM performance with respect to the
geomechanical properties of the bored rock. It is proposed to present a
camparison between actual advance rates and theoretical ones obtained
from prediction models according to the rock mass properties. encountered
and in particular their fracture density.
]
433
Compte tenu de l’importance du trafic, les travaux se sont déroulés en deux
ans et de nuit (2005-2006) en basculant la circulation dans le tube hors travaux
et en restituant chaque matin deux voies de circulation dans chaque tube. Le
gabarit des deux voies de circulation initial de l’ouvrage était obligatoire et le
fonctionnement de tous les équipements était à maintenir.
Concernant la réalisation de l’étanchéité et de la voûte, afin de garantir la
réalisation de chaque tube en une année amputée des périodes de fort trafic
(vacances scolaires et période de sports d’hiver), deux ateliers comprenant
chacun un portique de mise en œuvre de l’étanchéité, un coffrage pour la
réalisation de la voûte et un portique de cure ont été nécessaires. Chaque outil
devait libérer les gabarits nécessaires au trafic et était conçu pour se déplacer
sous les ventilateurs existants laissés provisoirement en place tout en assurant
le fonctionnement des équipements. Compte tenu des faibles épaisseurs de la
voûte et des cadences de bétonnage indispensables au délai (deux plots de
12.5 m chaque nuit ), le béton autoplaçant a été retenu. Cette solution a permis
de garantir le remplissage de la voûte même en présence d’armatures.
The "Tunnel des Monts" is located in Chambéry (Savoie) on the fast urban
track ensuring the continuity of the network between the motorways A43
and A41. It consists of two oneway tubes with 3 lanes (900 meters per tube).
After more than 25 years of operation, the equipment showed significant
dysfunction linked with water streaming, and the ice and the stalactites
have sometimes led to closure of the tunnel. The rehabilitation work included
the completion of a waterproofing membrane protected by a thin concrete
vault, reconstruction of water pipes and of all equipment (ventilation, lighting,
pollution, signage, electricity, traffic control). Due to the density of traffic,
work were carried out over a two years period and during the night (20052006), by switching the traffic in the tube not under refection, and returning
every morning two lanes in each tube. The initial size of the two lanes of
the tunnel was compulsory and the operation of all equipment had to be
maintained. Regarding the execution of the waterproofing and the vault,
and in order to ensure the achievement of each tube within a year less the
periods of heavy traffic (school terms and winter sports season), two workshops, each composed of a gate for the waterproofing setting, a formworks
for the realization of the vault and one gate of treatment of concrete were
necessary. Each tool had to free the right portion of road necessary for the
traffic, and was designed to circulate under the existing ventilators temporarily in use, while ensuring the functioning of all equipments. Given the
small thickness of the vault and the shortest possible time needed for the
concreting (two concrete lengths of 12.5 m each night), self-compacting
concrete was chosen. This solution allowed ensuring the filling of the vault
even in the presence of metal reinforcements.
15 - Une approche nouvelle de déterminationdes coûts des grands ouvrages souterrainsà moyen et long termeA new Approach for Determining Middle and
Long Term Maintenance Costs for Large
Underground Works
R.M. FAURE, C. LARIVE, F. RIVAL, CETU, France
Dans l’analyse financière des projets de tunnels, les coûts de maintenance sont
de plus en plus pris en compte. Toutefois, leur estimation est difficile, parfois
approximative, car elle dépend beaucoup d’une stratégie de maintenance future
434
qui n’est pas totalement définie au stade du projet. Or, un grand nombre de
stratégies différentes peuvent être élaborées, depuis la maintenance exclusivement corrective jusqu’à celle totalement préventive.
Dans le but d’explorer et de comparer les diverses possibilités, un simulateur
numérique a été développé et fait l’objet de cet article. Cet outil modélise un
tunnel comme étant un ensemble d’éléments isolés, chacun étant caractérisé
par un certain nombre de fonctionnalités. Une note est affectée à l’origine pour
chaque fonctionnalité et diminuée en fonction du temps suivant une loi prédéfinie
sélectionnée à partir des données d’expérience. Cette note peut être relevée
par l’exécution de travaux de réparation selon des caractéristiques définies par
l’utilisateur (coût, accroissement des fonctionnalités, périodicité, etc.).
La création de divers scénarios de travaux différents afin d’améliorer chaque
fonctionnalité, l’activation/désactivation de certains composants du tunnel ainsi
que les travaux de maintenance permettent de comparer diverses stratégies en
termes de coût et d’efficacité. Une attention particulière est portée sur des phénomènes tels que la carbonatation ou la chloration du béton, le colmatage des
drains, ou l’usure de la couche d’asphalte. La maintenance classique des équipements est également prise en compte.
Est également présenté un système de notation unique (limité aux valeurs de
0 à 4) pour l’ensemble du tunnel, basé sur une combinaison spécifique des
notes individuelles de chaque composant.
ln the financial analysis of new tunnelling projects, maintenance costs are
increasingly liken into account. Though, their estimation is difficult, sometimes gross, and largely dependent on the future maintenance strategy that
!s not fully defined at the time of construction planning. A wide range of
strategies can be defined, ranging from fully corrective to fully preventive
maintenance policy.
ln order to explore and compare possibilities, a numerical simulator was
developed and is presented in this paper. This tool models tunnels as a set
of separate parts, each part being characterized by a number of functionalities. For each functionality, a numerical mark is initially given and decreases
through time, according to a predefined law (selected in a library). This mark
can be raised by performing repair works with user-defined characteristics
(cost, subsequent raise in functionality mark, periodicity...).
Creating various alterative works scenarios the improve each functionality
and activating / deactivating parts of tunnels or maintenance works allows
a comparisons between different strategies in terms of costs and efficiency.
Special attention is paid the long-term phenomena as carbonation or
chloration of concrete, sintering of drains, asphalt wearing out. Usual
maintenance of equipments is also taken into account. A single grading
system for the whole tunnel condition is also developed, based on a specified
combination of marks for all different parts (all notes are restricted
within 0 and 4). t

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